CN108535640A - 一种断路器线圈出力大小检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种断路器线圈出力检测装置，包括脉冲信号发生电路、继电器线圈结构、工作电路、压力传感器和上位机，脉冲信号发生电路连接继电器线圈结构，向继电器线圈结构输出脉冲波；当脉冲信号发生电路输出的脉冲波为高电平时，继电器线圈结构连通工作电路和脉冲信号发生电路，且闭合工作电路，以使待测断路器通电；待测断路器通电后，其内部的动铁芯出力撞击压力传感器，压力传感器采集待测断路器中动铁芯出力的压力值，且将所采集的压力值传给上位机。本发明适用各种断路器线圈的出力检测，连接方式简单，测试操作简单，节省工时效率高。

Description

一种断路器线圈出力大小检测装置

技术领域

本发明涉及断路器线圈测试领域，特别涉及一种断路器线圈出力检测装置。

背景技术

断路器是电力***最重要的设备，主要作用是在正常或故障时，自动地控制各种电力线路和设备的开断和关合，以保证***的正常运行。作为断路器机构的主要元件，分合闸线圈长期以来未得到足够重视，没有国家标准及全面的检测要求，各厂家产品质量参差不齐，而分合闸线圈能否正确动作是断路器进行开断的关键因素。未来伴随电网设备越来越多，断路器总量不断增长，尤其在沿海地区，高盐高湿高热环境不利于设备的运行。一旦线圈出现问题，会影响故障切除，扩大事故，影响供电可靠性，电网内也多次发生因分合闸线圈异常导致的事故扩大。因此分合闸线圈的测试装置的需求将越来越迫切因此亟需开发一种针对断路器分合闸线圈的测试装置，保证产品的质量能够满足线圈测试要求，及时发现潜在隐患，提升断路器运行的可靠性。

目前对于断路器线圈的基本测试中，包含温升试验、机械寿命试验。温升试验为通电1s，断电99s，连续动作8个小时直至温度稳定(一般外壳表面会达到50多℃)，试验结束拿出来检测线圈的出力、动作时间等参数是否有异常。机械寿命试验在1％通电比下连续动作5万次，监测外壳表面温度是否不超过80℃，以及其他的力、动作时间等参数是否有异常。在以上两个试验中，可以发现断路器线圈的测试试验中，分合闸线圈的出力大小是一项重要的检测指标。但目前对于断路器分合闸线圈出力大小的测试没有国家标准及全面的检测要求，各线圈生产厂家对于断路器分合闸线圈出力大小的测试一般采用搭建简易平台的方式，缺乏统一的规范标准。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种断路器线圈出力检测装置，旨在克服上述问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种断路器线圈出力检测装置，包括脉冲信号发生电路、继电器线圈结构、工作电路、压力传感器和上位机，脉冲信号发生电路连接继电器线圈结构，向继电器线圈结构输出脉冲波；当脉冲信号发生电路输出的脉冲波为高电平时，继电器线圈结构连通工作电路和脉冲信号发生电路，且闭合工作电路，以使待测断路器通电；待测断路器通电后，其内部的动铁芯出力撞击压力传感器，压力传感器采集待测断路器中动铁芯出力的压力值，且将所采集的压力值传给上位机。

优选地，所述压力传感器还设有将压力值换算成动量的换算模块。

优选地，所述脉冲信号发生电路包括由555芯片构成多谐振荡器和电容 C，所述555芯片的结构为1脚为接地端GND；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；3脚为输出端；4脚为复位端，输入负脉冲使555芯片中的定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；7脚为放电端，555芯片中的定时器输出低电平时，对外接电容C 放电；8脚为电源电压Vcc。

优选地，所述555芯片构成多谐振荡器为一种产生矩形脉冲波的自激振荡器。

优选地，所述脉冲信号发生电路还包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1 设于555芯片的7脚和8脚之间，所述电阻R2设于555芯片的6脚及2脚的电平触发结点和555芯片的7脚之间。

优选地，所述矩形脉冲波的振荡频率以及输出波形占空比均通过调节电阻R1、电阻R2和电容C来改变振荡周期，

电容C充电时间T1：其中表示震荡常系数，Vcc为电源电压，Vc为电容电压，

电容C放电时间T2：T₂＝0.7R₂C (2)，

电路振荡周期T：T＝T₁+T₂＝0.7(R₁+2R₂)C (3)，

电路振荡频率f：

输出波形占空比q：

由(5)式可知，通过调节R1、R2的值调节电路振荡周期T以及输出波形的占空比，而电路振荡周期T由电容C来调节。

优选地，还包括变送器，所述变送器将压力传感器所采集的压力值传送给上位机。

本发明是一种断路器线圈动作时间检测的新装置，该装置能准确检测出断路器线圈出力大小，还能对断路器线圈各项测试试验的试验结果进行评估。

本发明具有以下优点：

1.适用于所有断路器线圈出力大小的检测；

2.脉冲信号发生电路采用555芯片与电容电阻搭建而成，结构简单，输出电压波形占空比简单易调，线圈回路采用继电器控制电路的导通与关断，响应迅速，高效便捷；

3.压力传感器通过变送器与上位机连接，可同步显示出压力传感器所测线圈出力大小；

4.连接方式简单，测试操作简单，节省工时效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明断路器线圈出力检测装置一实施例的结构意图；

图2为本发明所述脉冲信号发生电路的电路图；

图3为本发明555芯片构成的多谐振荡器周期变化效果图，

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参照图1-3，本发明提出的一种断路器线圈出力检测装置，包括脉冲信号发生电路、继电器线圈结构、工作电路、压力传感器和上位机，脉冲信号发生电路连接继电器线圈结构，向继电器线圈结构输出脉冲波；当脉冲信号发生电路输出的脉冲波为高电平时，继电器线圈结构连通工作电路和脉冲信号发生电路，且闭合工作电路，以使待测断路器通电；待测断路器通电后，其内部的动铁芯出力撞击压力传感器，压力传感器采集待测断路器中动铁芯出力的压力值，且将所采集的压力值传给上位机。

在本发明实施例中，断路器线圈的出力检测装置由信号脉冲信号发生回路、继电器线圈结构、压力传感器以及上位机构成。脉冲信号发生回路是由 555芯片构成的多谐振荡器，输出一个矩形脉冲波形；多谐振荡器输出高电平时，继电器工作时，电磁铁通电把衔铁吸下来使动、静触头接触，工作电路闭合使得线圈通电，在内部电磁力的作用下动铁芯撞击传感器。多谐振荡器输出低电平时，电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路，线圈断电动铁芯复位；压力传感器受到动铁芯顶杆碰撞后将所测压力值通过变送器传给上位机，通过换算(由传感器厂家提供软件)，得出在撞击时刻的线圈动铁心的动量。一般线圈的撞击力为几十个牛。

优选地，所述压力传感器还设有将压力值换算成动量的换算模块。

优选地，所述脉冲信号发生电路包括由555芯片构成多谐振荡器和电容 C，所述555芯片的结构为1脚为接地端GND；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；3脚为输出端；4脚为复位端，输入负脉冲使555芯片中的定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；7脚为放电端，555芯片中的定时器输出低电平时，对外接电容C 放电；8脚为电源电压Vcc。

优选地，所述555芯片构成多谐振荡器为一种产生矩形脉冲波的自激振荡器。

优选地，所述脉冲信号发生电路还包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1 设于555芯片的7脚和8脚之间，所述电阻R2设于555芯片的6脚及2脚的电平触发结点和555芯片的7脚之间。

优选地，所述矩形脉冲波的振荡频率以及输出波形占空比均通过调节电阻R1、电阻R2和电容C来改变振荡周期，

电容C充电时间T1：其中表示震荡常系数，Vcc为电源电压，Vc为电容电压，

电容C放电时间T2：T₂＝0.7R₂C (2)，

电路振荡周期T：T＝T₁+T₂＝0.7(R₁+2R₂)C (3)，

电路振荡频率f：

输出波形占空比q：

由(5)式可知，通过调节R1、R2的值调节电路振荡周期T以及输出波形的占空比，而电路振荡周期T由电容C来调节。

优选地，还包括变送器，所述变送器将压力传感器所采集的压力值传送给上位机。

在本发明实施中，555芯片构成的多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。在接通电源后，不需要外加脉冲就能自动产生矩形脉冲。其工作原理为电源接通时，555的3脚输出高电平，同时电源通过R1、 R2向电容c充电，当c上的电压到达555集成电路6脚的阀值电压(2/3电源电压)时，555的7脚把电容里的电放掉，3脚由高电平变成低电平。当电容的电压降到1/3电源电压时，3脚又变为高电平，同时电源再次经R1、R2向电容充电。这样周而复始，形成振荡。多谐振荡器所产生的周期矩形脉冲信号施加给继电器，当多谐振荡器输出的信号为矩形脉冲的高电平时，继电器工作时，电磁铁通电把衔铁吸下来使动、静触头接触，工作电路闭合使得110v/220v直流电源给线圈通电。线圈的动铁心在线圈通电后，在内部电磁力的作用下撞击传感器，传感器将压力值变送到电脑上的软件，通过换算模块得出在撞击时刻的线圈动铁心的动量(一般线圈的撞击力为几十个牛)。当多谐振荡器输出低电平时，电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，线圈断电动铁芯复位。故线圈回路的导通、关断与多谐振荡器所产生的矩形脉冲呈同周期变化，因此可以在检测时间内按照相同时间间隔多次测试线圈的出力情况。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种断路器线圈出力检测装置，其特征在于，包括脉冲信号发生电路、继电器线圈结构、工作电路、压力传感器和上位机，脉冲信号发生电路连接继电器线圈结构，向继电器线圈结构输出脉冲波；当脉冲信号发生电路输出的脉冲波为高电平时，继电器线圈结构连通工作电路和脉冲信号发生电路，且闭合工作电路，以使待测断路器通电；待测断路器通电后，其内部的动铁芯出力撞击压力传感器，压力传感器采集待测断路器中动铁芯出力的压力值，且将所采集的压力值传给上位机。

2.如权利要求1所述的断路器线圈出力检测装置，其特征在于，所述压力传感器还设有将压力值换算成动量的换算模块。

3.如权利要求1所述的断路器线圈出力检测装置，其特征在于，所述脉冲信号发生电路包括由555芯片构成多谐振荡器和电容C，所述555芯片的结构为1脚为接地端GND；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；3脚为输出端；4脚为复位端，输入负脉冲使555芯片中的定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；7脚为放电端，555芯片中的定时器输出低电平时，对外接电容C放电；8脚为电源电压Vcc。

4.如权利要求3所述的断路器线圈出力检测装置，其特征在于，所述555芯片构成多谐振荡器为一种产生矩形脉冲波的自激振荡器。

5.如权利要求1所述的断路器线圈出力检测装置，其特征在于，所述脉冲信号发生电路还包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1设于555芯片的7脚和8脚之间，所述电阻R2设于555芯片的6脚及2脚的电平触发结点和555芯片的7脚之间。

6.如权利要求1所述的断路器线圈出力检测装置，其特征在于，所述矩形脉冲波的振荡频率以及输出波形占空比均通过调节电阻R1、电阻R2和电容C来改变振荡周期，

电容C充电时间T1：

其中表示震荡常系数，Vcc为电源电压，Vc为电容电压，

电容C放电时间T2：T₂＝0.7R₂C (2)，

电路振荡周期T：T＝T₁+T₂＝0.7(R₁+2R₂)C (3)，

电路振荡频率f：

输出波形占空比q：

由(5)式可知，通过调节R1、R2的值调节电路振荡周期T以及输出波形的占空比，而电路振荡周期T由电容C来调节。

7.如权利要求1所述的断路器线圈出力检测装置，其特征在于，还包括变送器，所述变送器将压力传感器所采集的压力值传送给上位机。