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隔離開關(guān)觸頭接觸壓力的計(jì)算和定標(biāo)測(cè)量
- 分類:行業(yè)資訊
- 作者:
- 來源:
- 發(fā)布時(shí)間:2019-11-15 14:11
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【概要描述】
隔離開關(guān)觸頭接觸壓力的計(jì)算和定標(biāo)測(cè)量
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摘自:《高壓電器技術(shù)信息》
摘要:本文對(duì)GW10/GW11型戶外交流高壓隔離開關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)接觸壓力進(jìn)行了詳細(xì)的分析計(jì)算,將先進(jìn)的傳感器與靜觸頭設(shè)計(jì)相結(jié)合,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了數(shù)據(jù)測(cè)量分析,為合理規(guī)范此類產(chǎn)品的接觸壓力提供了較為可靠的數(shù)據(jù),并為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供了可靠的測(cè)量手段。
關(guān)鍵詞:接觸壓力;測(cè)量;計(jì)算;測(cè)試系統(tǒng)
Ⅰ 引言
現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,高壓隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱燒損現(xiàn)象比較普遍,甚者在60%額定負(fù)荷時(shí)觸頭溫升就超過規(guī)定值。究其原因:由于動(dòng)靜觸頭接觸壓力小,接觸電阻增大,接觸處發(fā)熱而導(dǎo)致溫度升高。此外,由于動(dòng)靜觸頭間隙過大,形成導(dǎo)電回路截面不足,以致負(fù)荷較大時(shí),產(chǎn)生過熱。最終導(dǎo)致隔離開關(guān)出頭燒損。如何保證動(dòng)靜觸頭接觸壓力以及線路的安全運(yùn)行,對(duì)隔離開關(guān)產(chǎn)品接觸壓力出廠前進(jìn)行試驗(yàn)保證設(shè)計(jì)許可值,已成為必不可少的檢測(cè)方法。
Ⅱ測(cè)量方法
?。?/span>原有測(cè)量方法:單注垂直伸縮式/雙柱水平伸縮式隔離開關(guān)產(chǎn)品大都是通過動(dòng)靜觸頭的鉗夾來達(dá)到導(dǎo)電的目的,由于缺乏有效的測(cè)試手段,產(chǎn)品在做出廠調(diào)式試驗(yàn)時(shí),只是通過人為用模擬靜觸頭來前后推動(dòng)感覺,用塞尺測(cè)量的接觸間隙,并沒有量化值來體現(xiàn),這樣不能很好地保證產(chǎn)品接觸壓力。
ⅱ)計(jì)算:需要對(duì)產(chǎn)品的接觸壓力進(jìn)行測(cè)量,并必須進(jìn)行理論計(jì)算。動(dòng)靜觸頭的接觸壓力,主要是靠產(chǎn)品上部導(dǎo)電管內(nèi)的拉桿向上移動(dòng),壓縮內(nèi)部彈簧而產(chǎn)生,并由頂桿推動(dòng)動(dòng)觸頭支座內(nèi)的聯(lián)板使力傳遞給動(dòng)觸頭,通過杠桿原理將力傳遞至接觸點(diǎn)上(見圖1),從而產(chǎn)生接觸壓力。
根據(jù)螺旋彈簧壓縮力標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式:
P=Gd^4L/8D^3A
(1) 式中:G為彈簧材料切度模量;d為彈簧鋼絲直徑;D為彈簧中徑;L為彈簧變形量;A為彈簧有效圈數(shù)。
而產(chǎn)生接觸壓力的彈簧有兩種,一種為接觸壓力彈簧,產(chǎn)生接觸壓力;另一種為復(fù)位彈簧,產(chǎn)品分閘時(shí)產(chǎn)生使產(chǎn)品觸頭分開的力;這兩個(gè)力是相互抵消的。
經(jīng)過計(jì)算產(chǎn)生接觸壓力的彈簧力P=P1-P2=1112.98N≈1113N。
觸頭壓力分解圖如圖2所示。
根據(jù)杠桿原理有:FC=Na/L=a×P×tgδ/2L
(2)式中:a為力臂長(zhǎng)度,為定值120mm;P為生產(chǎn)接觸壓力的彈簧力1113N;δ為拉桿與連桿在合閘位置的夾角67.380°。
將上面各值代入式(3)中
FC=160272/L(N) (3)
由于接觸位置是可變的,L值的變化范圍在37-267MM之間,由此可以根據(jù)上式計(jì)算出L值在變化范圍內(nèi)的理論接觸壓力值,見下表1。
表1 理論接觸壓力值
L(mm) |
37 |
47 |
57 |
67 |
77 |
87 |
97 |
107 |
117 |
167 |
217 |
267 |
理論值(N) |
4331 |
3410 |
2812 |
2392 |
2081 |
1842 |
1652 |
1498 |
1370 |
960 |
739 |
600 |
根據(jù)表1計(jì)算出的理論接觸壓力值可以作出在不同接觸位置時(shí)的接觸壓力變化曲線,見圖3
Ⅲ測(cè)量?jī)x器原理及配置
對(duì)產(chǎn)品的接觸壓力值進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算后選用特殊的雙梁傳感器,并將傳感器改裝在產(chǎn)品的模擬靜觸頭中,然后制作智能數(shù)顯控制儀部門,儀器外形見圖4。
測(cè)試儀器技術(shù)數(shù)據(jù)及組成
① 測(cè)力范圍:0-3000N
② 系統(tǒng)精度:優(yōu)于0.5%FS
③ 具有最大值瞬時(shí)保持、瞬時(shí)值跟蹤顯示、交直流兩用等功能。
組成:①接觸壓力傳感器;②測(cè)試數(shù)顯控制儀。
原理框圖如下:
接觸壓力→接觸壓力傳感器→數(shù)顯控制儀
如圖所示,待連好機(jī)構(gòu)接口后,根據(jù)設(shè)置可選擇進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)。動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)在動(dòng)作信號(hào)的作用下進(jìn)入動(dòng)作(測(cè)控)狀態(tài),同時(shí)給接觸壓力傳感器以作用,傳感器將動(dòng)作狀態(tài)傳遞給數(shù)顯控制儀,直接顯示測(cè)試結(jié)果。
Ⅳ測(cè)試流程圖
測(cè)試流程如下:
開機(jī)(電源)→設(shè)備自檢→連接接口→測(cè)試→結(jié)果
Ⅴ測(cè)量結(jié)果
使用測(cè)量裝置對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了四組接觸壓力實(shí)際測(cè)量,數(shù)據(jù)如下表2所示
表2 四組接觸壓力測(cè)試數(shù)據(jù)
L |
37 |
47 |
57 |
67 |
77 |
87 |
97 |
107 |
117 |
167 |
217 |
267 |
|
接觸壓力 |
a |
1740 |
2050 |
2130 |
1950 |
1715 |
1530 |
1385 |
1240 |
1200 |
830 |
695 |
535 |
b |
1690 |
2089 |
2304 |
1960 |
1672 |
1578 |
1500 |
1378 |
1260 |
835 |
679 |
552 |
|
c |
1720 |
2200 |
2297 |
1955 |
1927 |
1706 |
1530 |
1411 |
1290 |
925 |
696 |
565 |
|
d |
2065 |
2006 |
1965 |
1850 |
1790 |
1705 |
1680 |
1560 |
1470 |
1063 |
715 |
608 |
|
理論值 |
4331 |
3410 |
2812 |
2392 |
2081 |
1842 |
1652 |
1498 |
1370 |
960 |
739 |
600 |
所測(cè)試的4組數(shù)據(jù)均為合格零件所裝配出的產(chǎn)品,L值為37-267mm。
根據(jù)數(shù)據(jù)繪制曲線如下:
Ⅵ對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析
通過對(duì)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行對(duì)比分析,在正常的鉗夾范圍(37-267mm)內(nèi),從37-87之間,測(cè)量值較理論值偏小。從87-267之間,測(cè)量值與理論值基本一致。測(cè)量曲線出現(xiàn)與理論值不一致的情況,經(jīng)過分析和比對(duì),認(rèn)為主要是因?yàn)閯?dòng)觸頭支座和動(dòng)觸片的加工誤差、材料的變形引起的。
在正常的設(shè)計(jì)要求的鉗夾點(diǎn)(L=117),經(jīng)過分析總結(jié),將標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收值設(shè)定為1200N。
Ⅶ存在問題
在整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)的過程中,遇到了一些問題,主要是傳感器系統(tǒng)的制作及校準(zhǔn),制作模擬靜觸頭時(shí),材料的選型、熱處理硬度要求頗費(fèi)工夫。因?yàn)樵诮佑|壓力較大的情況下以不能破壞動(dòng)觸頭為前提。在實(shí)際測(cè)試的過程中,發(fā)現(xiàn)模擬測(cè)量靜觸頭與產(chǎn)品的動(dòng)觸頭的角度較為重要,否則影響測(cè)量精度。
Ⅷ結(jié)語(yǔ)
使用該測(cè)試裝置對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)以后,產(chǎn)品的統(tǒng)一性及可靠性得到了很大的提高,自使用以來,產(chǎn)品無一例因?yàn)榻佑|壓力不夠而出現(xiàn)質(zhì)量問題的。
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