斷路器電動操作機構(gòu)測試臺的設(shè)計與應(yīng)用

王 曄WANG Ye

（北京機械工業(yè)自動化研究所 電物理中心，北京 100120）

0 引言

斷路器電動操作機構(gòu)是用于遠(yuǎn)距離對斷路器進行分閘、合閘的一種電氣附件。它以電動機構(gòu)代替手動分合閘操作，使斷路器分合閘切換更可靠、更安全省力。電動操作機構(gòu)測試臺是用于對電動操作機構(gòu)的功能進行測試的一種設(shè)備。

1 斷路器電動操作機構(gòu)測試的基本原理

對電動操作機構(gòu)的測試一般包括P、S端子耐壓檢測、滑塊行程測量和操作力測試，

人工測試時難以準(zhǔn)確測量動作行程，也無法準(zhǔn)確測量操作力.這里介紹的電動操作機構(gòu)自動測試臺，它可以準(zhǔn)確的測量動作行程和操作力。

1.1 電動操作機構(gòu)的工作原理

圖1 電動操作機構(gòu)

上圖為一種斷路器電動操作機構(gòu)，它是由電動機、傳動裝置、制動裝置、電氣控制裝置等部分組成，它使用微動開關(guān)和凸輪的配合確定斷路時間，對電動機和制動裝置進行聯(lián)動。

其中P端子是用于電機供電輸入，S2、S4是用于控制電機的啟停，再通過傳動裝置驅(qū)動底部滑塊的運動，從而帶動斷路器手柄的開合。

圖2 電動操作機構(gòu)內(nèi)部電路

1.2 本設(shè)備檢測功能：包括耐壓檢測、行程測量和操作力測試

1.2.1 耐壓檢測功能

耐壓可選擇將P1、P2端子與安裝螺釘之間進行耐壓測試；也可選擇S1、S2、S4端子對安裝螺釘之間測試。

1.2.2 行程測量

測量滑塊的行程以及分、合閘時的位置。

1.2.3 最大操作力檢測功能

最大操作力檢測需要在滑塊運動中進行，這是檢測的一大難點所在。我們用比例閥改變阻力大小來模擬斷路器的手柄力，并用壓力傳感器在運動中采集操作力的最大值。

2 斷路器電動操作機構(gòu)測試臺的機械及電控設(shè)計

2.1 機械設(shè)計

本測試臺采用機電一體的設(shè)計方式，電氣元件安裝在測試臺的左側(cè)與下方的柜里，減少了外接電纜的使用，并且便于移動。

工作方式：胎具連接在伺服軸上，上料時，打開安全罩，把電操機構(gòu)放置在胎具上，關(guān)閉安全罩，電操機構(gòu)隨伺服先進入耐壓電極位置，此時耐壓電極缸下壓，測試相應(yīng)端子的耐壓特性；然后電操機構(gòu)隨伺服進入低壓電極位置，電源通過低壓電極通電，控制S2S4端子的切換,滑塊前后運動，測試電操機構(gòu)的行程距離和操作力

耐壓測試采用一個下壓氣缸帶動5個獨立的電極，通過接觸器切換來實現(xiàn)對相應(yīng)電極的耐壓測試。

圖3 操作臺外觀圖

圖4 操作臺俯視圖

測距部分是采用激光測距傳感器來進行，當(dāng)滑塊前后運動時，測出滑塊的前后極限位移，計算得到兩者的差值，即為電操機構(gòu)的行程距離；

操作力測試方法：把測力傳感器固定在一對比例閥上，且把測力傳感器插入滑塊中，與滑塊一起運動。改變比例閥的氣壓，即可改變滑塊阻尼力，用阻尼力模擬斷路器的手柄力。當(dāng)滑塊運動到一定位置時，剎車缸制動測力傳感器，滑塊繼續(xù)推動測力傳感器，此時，讀出測力傳感器數(shù)值，即為電操機構(gòu)最大操作力。

2.2 電氣設(shè)計

測試臺主機控制系統(tǒng)采用PLC控制方式，連接觸摸屏，并可通過計算機管理系統(tǒng)進行監(jiān)測，具有結(jié)果顯示、參數(shù)設(shè)置、運行提示、故障自診斷、數(shù)據(jù)管理等功能。

2.2.1 程序流程圖

圖5 程序流程圖

2.2.2 觸摸屏界面設(shè)計

1）測試參數(shù)設(shè)置界面

如圖6，測試開始前，先檢查測試參數(shù)

圖6 操作臺測試參數(shù)設(shè)置

（1）選擇是否使用上位機；

（2）選擇耐壓測試方式；

（3）選擇測試電流；

（4）設(shè)置電壓上下限數(shù)值：直流0～230V；交流0～400V

（5）設(shè)置滑塊力下限：CD2-63為10-15KG，CD2-100為15-20KG；CD2-400為30-50KG。若操作力低于滑塊力下限，則為操作力不合格產(chǎn)品。

2）測試結(jié)果顯示界面測試結(jié)果顯示分為耐壓結(jié)果，操作力結(jié)果，測試數(shù)值、總結(jié)果及相關(guān)狀態(tài)的顯示。只有耐壓、行程、撥手動測試、操作力結(jié)果都合格的產(chǎn)品，總結(jié)果才能判為合格。

圖7 操作臺測試結(jié)果顯示

2.3 數(shù)據(jù)庫及上位機管理

打開上位機,系統(tǒng)運行后，自動顯示主畫面，點擊“進入系統(tǒng)”按鈕，即可顯示測試參數(shù)及管理畫面。如圖8所示。

其中，A區(qū)為選擇菜單，B區(qū)為用戶管理，C區(qū)為參數(shù)設(shè)置，D區(qū)為參數(shù)操作選擇，E區(qū)為內(nèi)容顯示，F(xiàn)區(qū)為查詢統(tǒng)計(上位管理畫面由胡正華制作)。

圖8 測試參數(shù)管理畫面

3 結(jié)論

電動操作機構(gòu)的操作力大小與動作可靠性關(guān)系到電力系統(tǒng)控制的可靠性。目前，在國內(nèi)電動操作機構(gòu)生產(chǎn)廠家中，自動化程度普遍不高，并且大多廠家無法準(zhǔn)確測量操作力的實際大小。所以，該測試臺的使用將有助于生產(chǎn)廠家準(zhǔn)確測量操作力，方便斷路器用戶對電動操作機構(gòu)進行選擇使用。

[1]周軍,海心.電氣控制及PLC.機械工業(yè)出版社,2001.

[2]EasyBuilder8000使用手冊.