开关柜梅花触指压紧弹簧力学性能测试装置研究

开关柜梅花触指压紧弹簧力学性能测试装置研究

王翔宇，马如民，刘光辉，路向东，李昕洁，席晟哲

国网河南省电力公司安阳供电公司 455100

河南省安阳市安阳县

摘要

开关柜的作用是对电能进行分配，因为其性能可靠，运行流畅，监测准确等特点被广泛使用。梅花触指特点是接触点多、有良好的接触性。因为在工作中梅花触指压紧力方面经常出现问题，所以针对各种问题进行了对开关柜梅花触指压紧弹簧力学性能测试装置的研究，该装置采用模拟触头直径可调节式的结构，这样做是为了在使用不同规格的检测时，整个系统装置可以正常工作，并检测压紧力，而且还可以通过装置将检测结果进行打印，当压紧力不符合设定的数值时，系统就可以发出警告。这样可以满足不同类型的梅花触指的工作能，完善了整个项目的性能，提高了工作效率。

概述

在现在的工作中，梅花触指是高压开关设备关键部件之一，其压紧力的大小直接关系到整个设备的稳定状态；但是因为工作环境的关系，这个部件非常容易受到环境的腐蚀，这样就会极大地影响整个装置的精度，造成装置检测系统出现问题，如果长时间工作，严重的会使整个装置损坏[[1]]；因此，及时对梅花触指上弹簧的压紧力进行检测应及时进行，这样才能使装置正常运行；但是由于整个行业中每个部门使用的规格都不相同，用一种检测装置只能对特定的一种进行检测，当在进行其他类型的测试时，就需要很多类型的装置来完成，这样的话会大大影响工作效率。可以设置一种梅花触指弹簧压紧力检测装置，能够检测各种类型的梅花触指的检测；这样的装置可以同时检测各个方向的力，在运用计算机进行分析得到综合数据，并在显示屏上显示[[2]]。

一 工作原理

大多数金属材料与半导体材料都具有压阻效应，金属的压阻效应性对比较低。由于硅制作电路的主要元素，所以硅制成的电路非常的有效。电阻的变化与本身材料电阻有关，还和收到的压力有关，所以这就比金属要更好用。传感器通常情况下会通过引线接入电桥[[3]]。在没有工作时，装置没有收到外来力的作用，电桥处于零位状态，当有外部压力时，电桥就会处于工作状态，给电桥加上一个装置，将压力信号转换成电信号，这样就可以将要测量的值进行量化，可以直接在显示器中观察得到。

在使用时，把梅花触指套入检测头上，用按钮将装置打开通，通过电机带动推杆向四周移动，同时推杆带动整体检测部分向外移动，将装置打开，传感器会受到力的作用，而且其整体的电阻值将会发生变化，将各种信息收集并传送至主控单元，机器会将收到的数值进行整合，并会将整合的信息转换成需要的数据展示在显示器上。当检测的数值和预设值不同时，装置就会进行提醒和报警。

二 结构设计

这样的装置一般是由本体和四周的装置组成，其中的检测模块包括检测头和压 力传感器，检测头为空心的圆柱形结构，并垂直设在装置本体顶面中心位置，压力传感器设在检测头侧面上[[4]]；伸缩模块包括线性电机和推杆，线性电机的滑轨水平设在装置本体内部，推杆垂直穿过装置本体顶部，并且底端固定在线性电机的子座上，推杆上部与检测头内侧固定连接；控制模块包括电源模块、主控单元和打印单元，电源模块、主控单元和打印单元均设在装置本体内部底面，电源模块、打 印单元、压力传感器和线性电机均连接到主控单元上。检测头侧面上设有供压力传感 器容设的卡槽，线性电机能够带动推杆左右滑动，这样可以将检测装置向不同的方向移动，这样设计的目的是可以使检测装置适用于不同类型的检测；电源模块能够为整个装置进行供电，主控单元采用MCU微控制器，并且集成有运放、模 数转换和数据通信等功能模块，用来使整个装置流畅运行。

 装置本体正面左侧设有显示屏，可以通过下面的按钮进行操控和使用，装置本体正面中部设有指示灯。通过显示屏可以看出装置收集到的各种信息显，比如压力的大小，线性电机的位移距离，以及综合压紧力大小；通过按钮可以使用装置，并进行各种检测；指示灯能够对设备进行监测，表明正在处于的状态；打印出口可以将结果用纸质形式打印出来。显示屏、控制按钮和指示灯均连接到主控单元上[[5]]。显示屏、控制按钮和指示灯与主控单元通讯连接。

三 技术特点和优势

（1）压紧弹簧力学性能测试装置，其中要测试的电阻变化和所受压力呈线性关系，装置测量的数据准确。该传感器属于薄片式感测元件，这样的话触头的设计就会变得简单，而且装置对于能源的消耗非常少，可以做成很小的一种装置，方便进一步的优化设计[[6]]。

（2）装置的测量部分也要设计成圆柱形，这样设计可以完善整体的结构效果和使用体验，避免因模拟触指与触头的接触面积而对触指压力测量造成影响。 在实际工作中，梅花触指受到的压力方向触和呈正相关，在进行其他类型的测试时，则会产生误差，而且材料本身的属性也会在测量时产生误差。装置的大部分都是由刚性材料制作，这样可以使整个装置更加紧密，在工作时不会出现传递不到位的情况，在传递过程中不会因为装置本身问题对结果造成误差。

结束语

这个装置主要解决在研究力学性能时发现的问题并描述了整个装置的大致结构，设计出一种可以快速准确进行测量的装置。梅花触指压紧弹簧力学性能测量装置可以完成在不同的工作条件下都可以对整个过程进行测试，并能发现在测试中的各种问题，减小开关柜的损耗，完善了整个过程中对于压力测试的不完整性，提高了检测精度，工作效率和可靠性。

通过在不同情况下对开关柜梅花触指弹簧力学性能测试，得到了不同的压力值，在分析数据时发现可以通过对开关柜的不同状态进行预测。通过有效评估开关柜触指弹簧状态，可以及时准确的找到开关柜出现的问题并及时处理，避免问题的再次发生，对于整个工作的安全提供了重要的保障。

[[1]] 蒋平，李晶．高压隔离开关触指压力的测试 [J]．四川电力技术， 2009(6)：26—28.

[[2]] 陈磊，张志超，崔猛．电子式触指压力测试仪的研制 [J]．河 北电力技术，2013(4)：6—8．

[[3]] 付克勤，陈亚东 , 万书亭 . 高压隔离开关触指压力测试仪研究 与设计 [J]. 机械设计与制造，2016（10）：187-190

[[4]] 吕晨生, 孙堂彬, 李洪涛,等. 梅花触指压力测试仪的研制[J]. 中国设备工程, 2018(12):2.

[[5]] 吕晨生等. "梅花触指压力测试仪的研制." 中国设备工程 12(2018):2.

[[6]] 李青, 杨华勇. 弹簧力学性能自动测量装置[J]. 现代计量测试, 1995, 3(5):5.