[发明专利]一种交流接触器触头接触压力动态测试装置及其测试方法

说明书

技术领域：

本发明涉及低压电器领域内动态特性参数的测试方法与装置，具体来说是交流接触器触头接触压力动态信号的测试方法与装置。

背景技术：

交流接触器是一种生产量大、应用面广的自动化电磁器件。交流接触器触头的机械参数主要有触头的开距、超程、触头接触压力和主触头的不同步性等。触头接触压力分为触头初压力与终压力，是重要的触头参数之一，对电器性能有着直接的影响。为了深入研究触头接触瞬间触头接触压力同接触电阻、振动等其他参数之间的关系，还必须得到其动态全过程。

交流接触器触头接触压力的测量方法，上世纪80年代我国行业主要采用以下三种方法：拉纸法、灯光法和压力计法。其中拉纸法因检测手段简单较普遍采用，灯光法次之，而压力计法则较少。灯光法的测量结果与实测触头弹簧反力的实测值的误差为（0～1.6）%，而拉纸法的测量误差为13.3%～20.4%。灯光法是目前测量精度较高的方法，但测量的手段稍复杂（要电源、每个断口用的灯泡、导线等）。而拉纸法虽然测试手段简便，但受纸的厚度、强度、触头表面的光洁度、拉纸者所施的力、拉纸的速度以及拉纸者的自身感觉等因素的限制，因而误差较大。目前，国内的交流接触器触头接触压力测试技术方面的专利还是空白。国外方面，上世纪八十年代日本专利一种电磁接触器接点接触压力的测定用具（申请专利号JP58060230），该测定用具是机械式的，通过测量动触头上的压簧的变形来间接测量触头压力的大小，这种测量方法有两个缺点，一是弹簧的弹性系数本来就误差较大，这会使触头压力的测量误差增大；再者，这种方法只能测出静态的触头的初压力和终压力值，但是对于触头接触压力的动态过程的测试还无法实现。

国内高压电器领域近几年已经有一些触头接触压力测试装置的专利技术（断路器触头接触压力的在线测量装置201220715335、转换开关触头压力检测设备201210319320.4、高压开关动静触头压力测量装置201110430292.9）。由于国际上公认的高低压电器的分界线是交流1kV（直流则为1500V），交流1kV以上为高压电器，1kV及以下为低压电器。为保证高压电器有足够的绝缘距离，其触头外形尺寸较大；额定电流的大小决定了其载流体、触头的尺寸和结构，额定电流愈大，它们的尺寸愈大，否则将不能满足容许温升的要求。因此高压电器和低压电器的触头在结构和尺寸上有很大差别，高压电器的触头接触压力测试装置可以包括包括底板、拉力计、拉杆、夹紧力测量杆等机械结构，而低压电器的触头安装位置空间狭小，其接触压力测试装置的尺寸只能做的很小。因此对于这些高压电器触头接触压力测试的专利技术，只能借鉴一些测试思路，还无法将其直接应用在交流接触器上。

发明内容：

针对现有技术不能准确的获得交流接触器触头接触压力动态信号的问题，本发明提供了一种利用PVDF压电薄膜进行交流接触器触头接触压力动态信号测试的装置及其测试方法。该装置采用PVDF压电薄膜为敏感元件制作了一种触头接触压力传感器来动态的测量触头接触压力。测试时，将该触头接触压力传感器固定粘贴在交流接触器静触头的上表面，当交流接触器铁芯闭合时，由于PVDF压电薄膜受到动触头的撞击，将产生相应的电荷信号，将这个电荷量转化成电压信号，经过标定，就可以实时、动态的测试交流接触器动、静触头之间的接触压力信号。压电薄膜之所以即能探测非常微小的物理信号又能感受到大幅度的活动，是因为由它制成的传感器响应速度极快（ns级），能够及时准确地捕捉瞬变信号；灵敏度很高，在相当大的动态范围内（0～20GPa）都是线性的，远大于交流接触器的最大接触压力值。PVDF压电薄膜的厚度一般为30μm，易于切割，可以做的面积很小，且在实际应用中，传感器的厚度所导致的误差可以忽略不计，完全符合触头接触压力的测试要求。应用该测试技术或装置不但能直接反映触头接触压力的动态变化过程，而且能够更加直观的反映触头弹跳的情况，以及同一触桥两个触点闭合时的不同步性等问题。触头接触压力信号可以为今后研究最佳合闸相角等交流接触器的动态参数、深入研究触头接触瞬间触头接触压力同接触电阻、触头振动等其他参数之间的关系，以及交流接触器的优化设计提供新的数据。

本发明的技术方案：

一种交流接触器触头接触压力动态测试装置，该装置包括上位机和下位机；上位机为工控机，下位机包括：触头接触压力传感器、电荷放大器、信号调理电路、高速数据采集卡、合闸相角控制器；交流接触器为测试试品；