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隔離開(kāi)關(guān)觸頭接觸壓力的計算和定標測量
- 分類(lèi):行業(yè)資訊
- 作者:
- 來(lái)源:
- 發(fā)布時(shí)間:2019-11-15 14:11
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【概要描述】
隔離開(kāi)關(guān)觸頭接觸壓力的計算和定標測量
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摘自:《高壓電器技術(shù)信息》
摘要:本文對GW10/GW11型戶(hù)外交流高壓隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的設計接觸壓力進(jìn)行了詳細的分析計算,將先進(jìn)的傳感器與靜觸頭設計相結合,對產(chǎn)品進(jìn)行了數據測量分析,為合理規范此類(lèi)產(chǎn)品的接觸壓力提供了較為可靠的數據,并為電網(wǎng)安全運行提供了可靠的測量手段。
關(guān)鍵詞:接觸壓力;測量;計算;測試系統
Ⅰ 引言
現場(chǎng)運行經(jīng)驗表明,高壓隔離開(kāi)關(guān)觸頭發(fā)熱燒損現象比較普遍,甚者在60%額定負荷時(shí)觸頭溫升就超過(guò)規定值。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)熱而導致溫度升高。此外,由于動(dòng)靜觸頭間隙過(guò)大,形成導電回路截面不足,以致負荷較大時(shí),產(chǎn)生過(guò)熱。最終導致隔離開(kāi)關(guān)出頭燒損。如何保證動(dòng)靜觸頭接觸壓力以及線(xiàn)路的安全運行,對隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品接觸壓力出廠(chǎng)前進(jìn)行試驗保證設計許可值,已成為必不可少的檢測方法。
Ⅱ測量方法
?。?/span>原有測量方法:單注垂直伸縮式/雙柱水平伸縮式隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品大都是通過(guò)動(dòng)靜觸頭的鉗夾來(lái)達到導電的目的,由于缺乏有效的測試手段,產(chǎn)品在做出廠(chǎng)調式試驗時(shí),只是通過(guò)人為用模擬靜觸頭來(lái)前后推動(dòng)感覺(jué),用塞尺測量的接觸間隙,并沒(méi)有量化值來(lái)體現,這樣不能很好地保證產(chǎn)品接觸壓力。
ⅱ)計算:需要對產(chǎn)品的接觸壓力進(jìn)行測量,并必須進(jìn)行理論計算。動(dòng)靜觸頭的接觸壓力,主要是靠產(chǎn)品上部導電管內的拉桿向上移動(dòng),壓縮內部彈簧而產(chǎn)生,并由頂桿推動(dòng)動(dòng)觸頭支座內的聯(lián)板使力傳遞給動(dòng)觸頭,通過(guò)杠桿原理將力傳遞至接觸點(diǎn)上(見(jiàn)圖1),從而產(chǎn)生接觸壓力。
根據螺旋彈簧壓縮力標準計算公式:
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。
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;另一種為復位彈簧,產(chǎn)品分閘時(shí)產(chǎn)生使產(chǎn)品觸頭分開(kāi)的力;這兩個(gè)力是相互抵消的。
經(jīng)過(guò)計算產(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。
根據杠桿原理有:FC=Na/L=a×P×tgδ/2L
(2)式中:a為力臂長(cháng)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,由此可以根據上式計算出L值在變化范圍內的理論接觸壓力值,見(jiàn)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 |
根據表1計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(xiàn),見(jiàn)圖3
Ⅲ測量?jì)x器原理及配置
對產(chǎn)品的接觸壓力值進(jìn)行詳細的計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,然后制作智能數顯控制儀部門(mén),儀器外形見(jiàn)圖4。
測試儀器技術(shù)數據及組成
① 測力范圍:0-3000N
② 系統精度: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測試數顯控制儀。
原理框圖如下:
接觸壓力→接觸壓力傳感器→數顯控制儀
如圖所示,待連好機構接口后,根據設置可選擇進(jìn)入測試狀態(tài)。動(dòng)作執行機構在動(dòng)作信號的作用下進(jìn)入動(dòng)作(測控)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)傳遞給數顯控制儀,直接顯示測試結果。
Ⅳ測試流程圖
測試流程如下:
開(kāi)機(電源)→設備自檢→連接接口→測試→結果
Ⅴ測量結果
使用測量裝置對產(chǎn)品進(jìn)行了四組接觸壓力實(shí)際測量,數據如下表2所示
表2 四組接觸壓力測試數據
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 |
所測試的4組數據均為合格零件所裝配出的產(chǎn)品,L值為37-267mm。
根據數據繪制曲線(xiàn)如下:
Ⅵ對測量數據的分析
通過(guò)對數據曲線(xiàn)進(jìn)行對比分析,在正常的鉗夾范圍(37-267mm)內,從37-87之間,測量值較理論值偏小。從87-267之間,測量值與理論值基本一致。測量曲線(xiàn)出現與理論值不一致的情況,經(jīng)過(guò)分析和比對,認為主要是因為動(dòng)觸頭支座和動(dòng)觸片的加工誤差、材料的變形引起的。
在正常的設計要求的鉗夾點(diǎn)(L=117),經(jīng)過(guò)分析總結,將標準驗收值設定為1200N。
Ⅶ存在問(wèn)題
在整個(gè)系統開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,遇到了一些問(wèn)題,主要是傳感器系統的制作及校準,制作模擬靜觸頭時(shí),材料的選型、熱處理硬度要求頗費工夫。因為在接觸壓力較大的情況下以不能破壞動(dòng)觸頭為前提。在實(shí)際測試的過(guò)程中,發(fā)現模擬測量靜觸頭與產(chǎn)品的動(dòng)觸頭的角度較為重要,否則影響測量精度。
Ⅷ結語(yǔ)
使用該測試裝置對產(chǎn)品進(jìn)行檢測以后,產(chǎn)品的統一性及可靠性得到了很大的提高,自使用以來(lái),產(chǎn)品無(wú)一例因為接觸壓力不夠而出現質(zhì)量問(wèn)題的。
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