斷路器機(jī)械特性測(cè)試方法與傳感器選擇
斷路器在進(jìn)行試驗(yàn)、出廠檢測(cè)或交接試驗(yàn)前，都必須建立機(jī)械行程特性，測(cè)試空載行程曲線，記錄時(shí)間、位移、速度等參數(shù)。另外，斷路器在投運(yùn)使用過(guò)程中，用戶也須按照技術(shù)要求和試驗(yàn)規(guī)程，定期進(jìn)行機(jī)械特性測(cè)試，以便預(yù)防或發(fā)現(xiàn)斷路器故障和異常。所以，機(jī)械特性測(cè)試是衡量和保障斷路器質(zhì)量狀況及性能指標(biāo)的重要手段。
１機(jī)械特性測(cè)試的幾種方法
1）采用電磁振蕩器或轉(zhuǎn)鼓儀。早期的油開關(guān)進(jìn)行特性測(cè)試時(shí)，用電磁振蕩器連接到固定在動(dòng)觸頭拉桿上的鉛筆上，驅(qū)動(dòng)其以100Hz頻率的水平擺在開關(guān)分合閘過(guò)程中，隨著拉桿的運(yùn)動(dòng)，在固定的帶坐標(biāo)紙板上勾畫出行程時(shí)間的振蕩波。另外，也有用轉(zhuǎn)鼓儀進(jìn)行測(cè)試的，其原理是將轉(zhuǎn)鼓儀設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)鼓面上每旋轉(zhuǎn)1mm的距離用1ms時(shí)間，測(cè)量時(shí)開關(guān)動(dòng)觸頭帶動(dòng)記錄筆上下運(yùn)動(dòng)所畫出的合閘或分閘曲線。這兩種方法所用的記號(hào)筆本質(zhì)上就相當(dāng)于一種位移傳感器，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，但受各種因素影響多，容易造成較大的測(cè)量誤差?！?br /> ２）利用滑線變阻器配合光線示波器進(jìn)行特性測(cè)試?；€變阻器由線繞電阻和滑動(dòng)觸頭組成，滑動(dòng)觸頭固定在動(dòng)觸頭拉桿上，線繞電阻兩端施加一定電壓，通過(guò)對(duì)與動(dòng)觸頭拉桿一起運(yùn)動(dòng)的滑線電阻電壓的記錄，配合示波器得到行程時(shí)間的波形曲線和相關(guān)行程、速度數(shù)據(jù)。這種方法的缺點(diǎn)是調(diào)整較麻煩，且缺乏對(duì)擴(kuò)展分析機(jī)械特性曲線的充分支持。
３）采用光柵式位移傳感器（光柵尺）作為位移傳感器的智能式綜合測(cè)試手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，斷路器機(jī)械特性測(cè)試設(shè)備已逐漸發(fā)展為智能化、數(shù)字化、圖形化的綜合性測(cè)試工具，而此時(shí)傳感器也大多采用了光柵尺。光柵尺一般是利用刻在某種載體（如玻璃、晶態(tài)陶瓷或鋼帶等）上的隔柵，作為測(cè)量的基準(zhǔn)，其工作原理是利用感知光度變化的光電池掃描的方法進(jìn)行測(cè)量 。光柵尺抗干擾強(qiáng)，靈敏度很高，但在測(cè)試或存放過(guò)程中很容易損壞，很多用戶逐漸改用直線或角度傳感器?！?br /> ４）目前，用直線傳感器（滑線變阻器）或角度傳感器（轉(zhuǎn)角電位器），配合微電腦式開關(guān)特性測(cè)試儀進(jìn)行智能化特性檢測(cè)已成為zui為普及的測(cè)試手段，其測(cè)試的直觀性、準(zhǔn)確性、可操作性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前期階段的非電氣型傳感器。
２傳感器使用中應(yīng)注意的若干問(wèn)題
近年來(lái)，中高壓斷路器市場(chǎng)已被真空和Ｓ斷路器所占領(lǐng)。其中，真空斷路器多用于10kv、35kv等級(jí)，其行程開距小，適合頻繁操作。而110kv以上電壓等級(jí)幾乎全是s斷路器，由于開 斷后恢復(fù)電壓高，要求開距大。這兩類斷路器中，部分（如VSI系列等）可以直接利用動(dòng)觸頭進(jìn)行位移時(shí)間測(cè)量，另外很多都難以將傳感器固定在動(dòng)觸頭連桿上，而是安裝在動(dòng)觸頭與操作機(jī)構(gòu)的中間運(yùn)動(dòng)部件（如機(jī)構(gòu)連桿或旋轉(zhuǎn)主軸）上，通過(guò)特性測(cè)試儀計(jì)算機(jī)構(gòu)連桿運(yùn)動(dòng)行程（或主軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度）與時(shí)間的關(guān)系來(lái)間接測(cè)得滅弧室動(dòng)觸頭（動(dòng)導(dǎo)電桿）的運(yùn)動(dòng)行程曲線。即所謂的“體外測(cè)速法”。
現(xiàn)在的多數(shù)開關(guān)特性測(cè)試儀，根據(jù)斷路器結(jié)構(gòu)的不同，都可配用直線傳感器或角度傳感器。但基于上述特點(diǎn)的斷路器，選擇使用傳感器過(guò)程中都存在一些問(wèn)題。一是機(jī)構(gòu)或主軸拐臂往往是通過(guò)很多的連桿才zui終將動(dòng)力傳輸至動(dòng)觸頭，傳感器與動(dòng)觸頭實(shí)際工況會(huì)存在傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙差，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。二是高壓SF斷路器～般工作行程較長(zhǎng)，通常需要較大行程的直線傳感器匹配，若將其直接裝于拐臂上，往往會(huì)出現(xiàn)安裝位置緊張的局面。特別是一些三相共箱式GIS中的斷路器，其機(jī)構(gòu)箱的空問(wèn)小，結(jié)構(gòu)非常緊湊，很難提供傳感器的直接安裝位置，此時(shí)往往只能使用角度傳感器進(jìn)行特性測(cè)試。
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１機(jī)械特性測(cè)試的幾種方法
1）采用電磁振蕩器或轉(zhuǎn)鼓儀。早期的油開關(guān)進(jìn)行特性測(cè)試時(shí)，用電磁振蕩器連接到固定在動(dòng)觸頭拉桿上的鉛筆上，驅(qū)動(dòng)其以100Hz頻率的水平擺在開關(guān)分合閘過(guò)程中，隨著拉桿的運(yùn)動(dòng)，在固定的帶坐標(biāo)紙板上勾畫出行程時(shí)間的振蕩波。另外，也有用轉(zhuǎn)鼓儀進(jìn)行測(cè)試的，其原理是將轉(zhuǎn)鼓儀設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)鼓面上每旋轉(zhuǎn)1mm的距離用1ms時(shí)間，測(cè)量時(shí)開關(guān)動(dòng)觸頭帶動(dòng)記錄筆上下運(yùn)動(dòng)所畫出的合閘或分閘曲線。這兩種方法所用的記號(hào)筆本質(zhì)上就相當(dāng)于一種位移傳感器，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，但受各種因素影響多，容易造成較大的測(cè)量誤差?！?br /> ２）利用滑線變阻器配合光線示波器進(jìn)行特性測(cè)試?；€變阻器由線繞電阻和滑動(dòng)觸頭組成，滑動(dòng)觸頭固定在動(dòng)觸頭拉桿上，線繞電阻兩端施加一定電壓，通過(guò)對(duì)與動(dòng)觸頭拉桿一起運(yùn)動(dòng)的滑線電阻電壓的記錄，配合示波器得到行程時(shí)間的波形曲線和相關(guān)行程、速度數(shù)據(jù)。這種方法的缺點(diǎn)是調(diào)整較麻煩，且缺乏對(duì)擴(kuò)展分析機(jī)械特性曲線的充分支持。
３）采用光柵式位移傳感器（光柵尺）作為位移傳感器的智能式綜合測(cè)試手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，斷路器機(jī)械特性測(cè)試設(shè)備已逐漸發(fā)展為智能化、數(shù)字化、圖形化的綜合性測(cè)試工具，而此時(shí)傳感器也大多采用了光柵尺。光柵尺一般是利用刻在某種載體（如玻璃、晶態(tài)陶瓷或鋼帶等）上的隔柵，作為測(cè)量的基準(zhǔn)，其工作原理是利用感知光度變化的光電池掃描的方法進(jìn)行測(cè)量 。光柵尺抗干擾強(qiáng)，靈敏度很高，但在測(cè)試或存放過(guò)程中很容易損壞，很多用戶逐漸改用直線或角度傳感器?！?br /> ４）目前，用直線傳感器（滑線變阻器）或角度傳感器（轉(zhuǎn)角電位器），配合微電腦式開關(guān)特性測(cè)試儀進(jìn)行智能化特性檢測(cè)已成為zui為普及的測(cè)試手段，其測(cè)試的直觀性、準(zhǔn)確性、可操作性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前期階段的非電氣型傳感器。
２傳感器使用中應(yīng)注意的若干問(wèn)題
近年來(lái)，中高壓斷路器市場(chǎng)已被真空和Ｓ斷路器所占領(lǐng)。其中，真空斷路器多用于10kv、35kv等級(jí)，其行程開距小，適合頻繁操作。而110kv以上電壓等級(jí)幾乎全是s斷路器，由于開 斷后恢復(fù)電壓高，要求開距大。這兩類斷路器中，部分（如VSI系列等）可以直接利用動(dòng)觸頭進(jìn)行位移時(shí)間測(cè)量，另外很多都難以將傳感器固定在動(dòng)觸頭連桿上，而是安裝在動(dòng)觸頭與操作機(jī)構(gòu)的中間運(yùn)動(dòng)部件（如機(jī)構(gòu)連桿或旋轉(zhuǎn)主軸）上，通過(guò)特性測(cè)試儀計(jì)算機(jī)構(gòu)連桿運(yùn)動(dòng)行程（或主軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度）與時(shí)間的關(guān)系來(lái)間接測(cè)得滅弧室動(dòng)觸頭（動(dòng)導(dǎo)電桿）的運(yùn)動(dòng)行程曲線。即所謂的“體外測(cè)速法”。
現(xiàn)在的多數(shù)開關(guān)特性測(cè)試儀，根據(jù)斷路器結(jié)構(gòu)的不同，都可配用直線傳感器或角度傳感器。但基于上述特點(diǎn)的斷路器，選擇使用傳感器過(guò)程中都存在一些問(wèn)題。一是機(jī)構(gòu)或主軸拐臂往往是通過(guò)很多的連桿才zui終將動(dòng)力傳輸至動(dòng)觸頭，傳感器與動(dòng)觸頭實(shí)際工況會(huì)存在傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙差，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。二是高壓SF斷路器～般工作行程較長(zhǎng)，通常需要較大行程的直線傳感器匹配，若將其直接裝于拐臂上，往往會(huì)出現(xiàn)安裝位置緊張的局面。特別是一些三相共箱式GIS中的斷路器，其機(jī)構(gòu)箱的空問(wèn)小，結(jié)構(gòu)非常緊湊，很難提供傳感器的直接安裝位置，此時(shí)往往只能使用角度傳感器進(jìn)行特性測(cè)試。
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