CN105973151A - 一种分断式电接触间隙测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种分断式电接触间隙测量装置。它包括动触点、静触点、立板、施力装置、力传感器、第一绝缘块、第二绝缘块、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器，静触点由导电金属制成，固定在第一绝缘块的一面，力传感器设置在立板和第一绝缘块另一面，用于测量动、静触点的接触产生的力，动触点由导电金属制成，其与静触点同轴固定在第二绝缘块的一面，施力装置设置在第二绝缘块的另一面，用于驱动动触点动作，第一激光位移传感器用于测量动触点位移，所述第二激光位移传感器用于测量静触点位移。通过此装置能够实现触点间隙、触点电压、触点接触力等参数的动态实时测量和数据存储。

Description

一种分断式电接触间隙测量装置
技术领域
本发明属于电接触领域，更具体地，涉及一种分断式电接触间隙测量装置。
背景技术
高电压、小型化、大容量、长寿命是直流继电器等开关电器更新换代的发展方向，特别是航天航空电器在这方面的要求更加突出和迫切。目前制约此类高指标电器研发与应用的核心瓶颈问题之一是触点易于动熔焊及所导致的电寿命短。例如美国GIGAVAC公司研制的高端G系列直流继电器/接触器在体积仅约128mm×Φ61mm的情况下，可在直流25kVdc/30A—110A大容量下实现通断操作，但其电寿命很短，无法满足***及用户要求。我国目前更无法独立自主制造出如此高指标的开关电器。在以往关于触点动熔焊现象及其机理的研究中，国内外专家的主流观点认为，动熔焊是触点闭合期间，由于闭合电弧的热作用使得触点表面熔化形成局部熔池，待触点接触及电弧消失后，熔池逐渐冷却凝固从而使动静触点连成一体无法正常分开的现象。但是，近年来的触点动熔焊实验研究发现了有悖于上述传统主流观点和结论的奇异现象，即动熔焊既可发生于触点闭合过程中，也可发生于触点分断过程中。目前该领域对于触点动熔焊现象及其机理研究至今存在着不足，主要原因是试验测量条件比较局限和简单，触点间隙、触点电压、触点接触力等多状态实时特征不清楚，导致熔焊时刻判断的精准性不高，无法判断触点动熔焊的发生与触点间隙之间关系。这将直接造成抗熔焊长寿命开关电器设计上缺乏针对性和先进性，制约了高指标新型开关电器的发展。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种分断式电接触间隙测量装置，其目的在于为触点动熔焊现象及其机理研究提供手段，由此解决触点间隙、触点电压、触点接触力等多状态实时特征不清楚，导致熔焊时刻判断的精准性不高，无法判断触点动熔焊的发生与触点间隙之间关系的技术问题。
本发明的技术方案为：一种分断式电接触间隙测量装置，包括动触点、静触点、立板、施力装置、力传感器、第一绝缘块、第二绝缘块、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器；其中：
所述静触点由导电金属制成，固定在第一绝缘块的一面；所述力传感器设置在立板和第一绝缘块另一面，用于测量动、静触点的接触产生的力；
所述动触点由导电金属制成，其与静触点同轴固定在第二绝缘块的一面；所述施力装置设置在第二绝缘块的另一面，用于驱动动触点动作；
所述第一激光位移传感器用于测量动触点位移，所述第二激光位移传感器用于测量静触点位移；
使用时，在动、静触点接电源两极，电源回路设有限流装置；通过施力装置，驱动动触点向静触点方向水平移动，在动、静触点相碰一段时间后，施加反向作用力，拉开动、静触点；从第一、二激光位移传感器，力传感器得到动、静触点位移和动、静触点接触力，从而得到触点间隙、触点电压和触点接触力等多状态实时数据。
优先地，所述第一、二激光位移传感器对应的激光接收器分别安装在第二、一绝缘块上。
优先地，所述动静触点两端接有电压表。
优先地，所述施力装置为直线电机、推式或拉式电磁铁。
优先地，根据权利要求1所述的测量装置制成的触点测量装置，其特征在于，还包括数据采集卡和计算机，所述第一、二激光位移传感器，力传感器和电压信号通过数据采集卡传入计算机，实现数据存储、显示和打印。所述分断式电接触间隙测量装置制成的触点测量装置，还包括数据采集卡和计算机，所述第一、二激光位移传感器，力传感器和电压信号通过数据采集卡传入计算机，实现数据存储、显示和打印。
本发明具有以下有益效果：
本发明的分断式电接触间隙测量装置和方法能够模拟电磁继电器触点***的动作过程，能够实现动触点间隙、触点电压、触点接触力等参数的动态实时测量和数据存储，通过读取存储在计算机中的数据，可以判断动熔焊发生的类型(分离或闭合熔焊)，以及触点动熔焊与触点间隙之间的关系，方便分析影响动熔焊的关键因素，为抗熔焊长寿命触点***的设计提供依据。
附图说明
图1为分断式电接触间隙测量装置示意图；
图2为分断式电接触间隙测量装置实现触点间隙、电压、接触力测量的电路结构图；
图3为分断式电接触间隙测量装置和方法得到的触点间隙、电压和接触力在分离熔焊发生时刻的波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
具体实施方式一：如图1和图2所示，本实施方式的一种分断式电接触间隙测量装置包括动触点1、静触点2、立板3、施力装置4、力传感器5、第一绝缘块6、第二绝缘块7、第一激光位移传感器8、第二激光位移传感器9、第一激光接收器10、第二激光接收器11、防震平台12和触点夹具13；所述施力装置4、立板3、第一激光位移传感器8和第二激光位移传感器9固定在防震平台12上；所述动触点1和静触点2由触点夹具13夹持；所述静触点2由导电金属制成，固定在第一绝缘块6的一面；所述力传感器5设置在立板3和第一绝缘块6另一面，用于测量动、静触点的接触产生的力；所述动触点1由导电金属制成，其与静触点2同轴固定在第二绝缘块7的一面；所述施力装置4设置在第二绝缘块7的另一面，用于驱动动触点1动作；所述第一激光位移传感器8用于测量动触点1位移，所述第二激光位移传感器9用于测量静触点2位移；所述第一、二激光位移传感器对应的第一激光接收器10、第二激光接收器11分别安装在第二、一绝缘块上；所述动静触点两端接有电压表；本实施例中所述施力装置4为直线电机，作为一种选择，推式或拉式电磁铁也可作为施力装置；
使用时，在动、静触点接电源两极，电源回路设有限流装置；通过施力装置4，驱动动触点1向静触点2方向水平移动，在动、静触点相碰一段时间后，施加反向作用力，拉开动、静触点；从第一、二激光位移传感器，力传感器5得到动、静触点位移和动、静触点接触力，从而得到触点间隙、触点电压和触点接触力等多状态实时数据；
所述分断式电接触间隙测量装置制成的触点测量装置，还包括数据采集卡和计算机，所述第一、二激光位移传感器，力传感器5和电压信号通过数据采集卡传入计算机，实现数据存储、显示和打印；
动触点撞击静触点后，施力装置持续一段时间施加力的作用，因此静触点有微小的形变，所以静触点有一个微小的位移。本发明能够将动、静触点的位移表示成动、静触点之间的间隙，其具体方法为：触点开合过程中动触点的位移用第一激光位移传感器8到第一激光接收器的距离表示，设为D1，静触点的位移用第二激光位移传感器9到第二激光接收器的距离表示，设为D2，第一激光位移传感器8与第二激光位移传感器9之间的距离设为D，动触点和静触点之间的间隙D0＝D1+D2-D；
本发明可以将使用过程中触点发生分离熔焊时测量的触点电压、间隙和接触力波形数据进行处理，该处理步骤为：
步骤一，根据分断式电接触间隙测量装置得到触点电压、间隙和接触力信号，并将所述触点电压、间隙和接触力信号在同一坐标系下显示，所述坐标系为直角坐标系，且横坐标为时间，纵坐标分别为电压、间隙和接触力；
步骤二，通过调整工作次数找到发生分离熔焊的时刻；
步骤三，对分离熔焊发生时刻附近500微秒左右的时间对应的横坐标进行局部放大，得到分离熔焊发生时刻电压、间隙和接触力的关系对应曲线；
图3为采用该处理方法得到的波形图。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分断式电接触间隙测量装置，其特征在于，包括动触点(1)、静触点(2)、立板(3)、施力装置(4)、力传感器(5)、第一绝缘块(6)、第二绝缘块(7)、第一激光位移传感器(8)、第二激光位移传感器(9)；其中：
所述静触点(2)由导电金属制成，固定在第一绝缘块(6)的一面；所述力传感器(5)设置在立板(3)和第一绝缘块(6)另一面，用于测量动、静触点的接触产生的力；
所述动触点(1)由导电金属制成，其与静触点(2)同轴固定在第二绝缘块(7)的一面；所述施力装置(4)设置在第二绝缘块(7)的另一面，用于驱动动触点(1)动作；
所述第一激光位移传感器(8)用于测量动触点(1)位移，所述第二激光位移传感器(9)用于测量静触点(2)位移；
使用时，在动、静触点接电源两极，电源回路设有限流装置；通过施力装置(4)，驱动动触点(1)向静触点(2)方向水平移动，在动、静触点相碰一段时间后，施加反向作用力，拉开动、静触点；从第一、二激光位移传感器，力传感器(5)得到动、静触点位移和动、静触点接触力，从而得到触点间隙、触点电压和触点接触力等多状态实时数据。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一、二激光位移传感器对应的激光接收器分别安装在第二、一绝缘块上。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述动静触点两端接有电压表。
4.根据权利要求1-3所述任一的测量装置，其特征在于，所述施力装置(4)为直线电机、推式或拉式电磁铁。
5.根据权利要求1所述的测量装置制成的触点测量装置，其特征在于，还包括数据采集卡和计算机，所述第一、二激光位移传感器，力传感器(5)和电压信号通过数据采集卡传入计算机，实现数据存储、显示和打印。
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