專利名稱：檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電工技術領域，尤其涉及一種檢測高壓開關柜內真空斷路器觸頭 磨損量的方法及其裝置。
背景技術：
真空斷路器的觸頭磨損到一定的尺寸后必須及時更換，以保證系統的安全運 行。現有的測量真空斷路器的觸頭磨損量的方法有兩種 一是目測法，即通過操作 人員肉眼觀測斷路器的觸頭來衡量觸頭的磨損程度。這種方法完全憑借操作人員的 經驗，主觀成份大，可靠性差，極易產生過早更換或過期更換斷路器觸頭的情況， 造成生產資源的浪費或引發安全問題。另一種方法是采用機械尺進行人工測量。采 用這種方法，為保證操作人員的安全，必須將被測高壓開關柜同與之相連的高壓系 統部分斷開才能進行，這樣往往會造成一定范圍內的停電，因而存在著操作不方便、 檢測不及時、檢測結果不直觀的缺點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種能夠方 便、準確地檢測真空斷路器的觸頭磨損量的方法及實施該方法的裝置。
本發明的一種檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法，所述真空斷路器包括真空 滅弧室、靜觸頭、動觸頭和動導電桿，動導電桿的一端穿過真空滅弧室的蓋板與動 觸頭相連，在動導電桿的另一端上設有反射裝置，反射裝置靠在動導電桿上并 繞一樞軸轉動，相對于反射裝置的反射面設有入射光源和反射光接收裝置，入 射光源發出的光入射在反射裝置的樞軸轉動點上，反射光接收裝置用于接收由 入射光源發出并被反射裝置反射后的光束；觸頭發生磨損時，反射裝置繞樞軸轉 過一定的角度，使得從反射裝置反射的光束的接收位置也產生變化；測出所述反射 光束的接收位置變化量，通過公式觸頭的磨損量二SX (ctg(a—P) — ctga)，計算出觸頭的磨損量，其中S為反射裝置與動導電桿的接觸點與樞軸轉動點到真空滅 弧室蓋板的垂直線之間的垂直距離，a為初始狀態下反射裝置與樞軸轉動點到真空
滅弧室蓋板的垂直線之間的夾角，(3為觸頭發生磨損時反射裝置繞樞軸轉動點轉過
的角度。
本發明的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，所述真空斷路器包括真空滅 弧室、靜觸頭、動觸頭和動導電桿，動導電桿的一端穿過真空滅弧室的蓋板與動觸 頭相連，所述檢測裝置包括反射裝置、入射光源、反射光接收裝置、單片機、按鍵 輸入單元及顯示單元，反射裝置設置在動導電桿的另一端，反射裝置靠在動導電 桿上并繞一樞軸轉動，入射光源和反射光接收裝置相對于反射板的反射面設置， 入射光源發出的光入射在反射裝置的樞軸轉動點上，單片機分別與反射光接收裝
置、按鍵輸入單元及顯示單元相連，其中反射光接收裝置，用于接收由入射光源 發出并被所述反射裝置反射后的光束；單片機，用于接收反射光接收裝置發送的信
號，計算動觸頭的磨損量并將計算結果顯示在顯示單元上。
在上述檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法的及其裝置中，還包括一支架，支 架垂直設置在真空滅弧室的蓋板上，反射板的一端通過樞軸與支架轉動連接，另一 端斜靠在動導電桿上。
采用上述技術方案后，在高壓開關柜外的安全區域檢測反射光束的位移變化 量，通過單片機自動計算動觸頭的磨損量，并將顯示結果直接顯示在顯示單元，具 有操作簡單快捷、測量結果顯示直觀、測量準確度高等優點。
圖1是本發明真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置的一種實施方式的示意圖; 圖1A為圖1的I部分的放大示意圖2是圖1的真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置的電路框圖； 圖3是本發明檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法的原理圖； 圖4是本發明的反射板及導電桿的局部示意圖5是本發明的反射光接收裝置的另一種實施方式的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
圖1示出了真空斷路器的主要結構，包括動支架11、靜支架12、絕緣桿
13、真空滅弧室14、動導電桿15、動觸頭及靜觸頭等，其中動觸頭和靜觸頭位于真空滅弧室14內，動導電桿的15—端穿過真空滅弧室的蓋板與真空滅弧室內的動觸頭相連。為了便于清楚地表示本發明，圖1中的真空斷路器結構與實際的真空斷路器相互倒置。
本發明的檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法，是在動導電桿的另一端上設有反射裝置，相對于反射裝置的反射面設有入射光源和反射光接收裝置，反射光接收裝置用于接收由入射光源發出并被所述反射裝置反射后的光束；當觸頭發生磨損時，引起反射裝置的角度位置發生變化，使得從反射裝置反射的光束的接收位置也產生變化；測出反射光束的接收位置變化量，并利用觸頭的磨損量、入射光源、反
射光接收裝置、以及反射裝置之間存在的三角函數關系，計算出觸頭的磨損量。
參考圖1至圖2，在該實施方式中，本發明的真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置包括反射板2、激光源3、光電檢測器4、單片機5、傳動機構6、光電編碼器7、按鍵輸入單元8、顯示單元9及電源200。反射板2的一端通過樞軸固定，另一端斜靠在動導電桿15與動觸頭相對的一端上并繞樞軸轉動。激光源3和光電檢測器4相對于反射板的反射面設置，激光源3和光電檢測器4布置在同一平面上，并使激光源3發出的激光束入射在反射板2的樞軸轉動點上。在一種實施方式中，如圖4所示，在真空滅弧室的蓋板140上垂直地設置有一支架16，反射板2的一端通過樞軸與支架16轉動連接；激光源3固設在一固定架IIO上。傳動機構6包括電機61、電機皮帶盤62、傳動帶63、轉動軸64以及轉動皮帶盤65。電機61和轉動軸64固定在固定架110上，電機皮帶盤62套設在所述電機61的主軸上，轉動皮帶盤65套設在轉動軸64上，傳動帶63套設在電機皮帶盤62和轉動皮帶盤65上。光電檢測器4固設在傳動帶63上，可隨傳送帶63上下移動。光電編碼器7固設在電機61的主軸上并隨電機的主軸一起轉動，用于檢測光電檢測器4的位移量。單片機5分別與激光源3、光電檢測器4、光電編碼器7、電機61、按鍵輸入單元8、顯示單元9及電源200相連。單片機5用于接收光電檢測器4及光電編碼器7發送的信號，控制激光源3發射激光及電機61工作，計算動觸頭的磨損量并將計算結果顯示在顯示單元9上。下面及結合圖3對本發明檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法的一較佳實施方
式做具體說明。在圖3中，A點表示光源入射點，其可以是圖1中激光源3的位置，該光源入射點的位置固定不變。0F表示初始狀態時反射板2的法線，OF'表示觸頭磨損后反射板2處于新位置時的法線。B點表示初始狀態時反射光的反射點，其可以是圖1A中光電檢測器4的初始位置。B'點表示觸頭磨損后反射板處于新位置時的光束反射點，即光電檢測器4的新位置。0點表示反射板2的樞軸轉動點，從A點發出的光入射在0點。D點表示初始狀態時反射板2與動導電桿15的接觸點。D'點表示觸頭磨損后反射板處于新位置時反射板2與動導電桿15的接觸點。C點表示動導電桿15的上端面延長線與支架16的交點。C'點表示觸頭磨損后反射板2處于新位置時動導電桿15的上端面延長線與支架16的交點。CC'為觸頭磨損量,CD和C'D'為反射板2與動導電桿15的接觸點與支架16之間的垂直距離。
在初始狀態時，AAOB的三條邊是已知的，只要測出這三條邊的長度，根據余弦定理，可算出ZAOB和ZOAB的大小。當觸頭發生磨損時，反射板繞O點轉過一定的角度，反射光束由B點移動到B'點。若以光電檢測器4的初始位置表示B點的話，則必須使光電檢測器4移到B'點才能接收到反射板2反射的激光。通過圖1A的光電編碼器7可以測出光電檢測器相對于初始狀態移動的位移量，即BB'的距離，從而也就可以知道AB，的距離。由于OA以及ZOAB均為已知，通過余弦定理可以算出OB'的長度，然后再通過正弦定理求出ZAOB'。根據光學知識，當反射面的位置改變時，反射角的變化量等于法線變化量的兩倍。即ZAOB'— ZAOB= 2*ZFOP，于是可求出ZFOF，的大小。由于ZDOD'二ZFOF'，并且在設計制造過程中，支架16與反射板2之間的夾角ZC0D已知，C》C'D，且長度己知，所以可求出ZCOD，-ZC0D—ZD0D，。最后，通過公式CC，=OC，-OC = C，D，*ctgZC，OD，— CD承ctgZCOD求出觸頭磨損量。
由上述描述可知，本發明的較佳實施方式在初始狀態下，激光源發出的激光被反射板反射后被光電檢測器接收，測出支架與反射板之間的夾角、反射板與動導電桿的接觸點到支架的垂直距離、激光源與樞軸轉動點、激光源與光電檢測器以及光電檢測器與樞軸轉動點之間的距離。當觸頭發生磨損時，反射板繞樞軸轉過一定的角度，移動光電檢測器，使光電檢測器接收到反射板反射的激光；測出光電檢測器相對于初始狀態移動的位移量，通過測出的所述位移量，并利用激光源、樞軸轉動點以及光電檢測器所形成的三角函數關系，求出觸頭磨損后反射板繞樞軸轉過的角度，然后再計算出觸頭的磨損量。
在另一種實施方式中，如圖5所示，用于接收由激光源3發出并被反射板2反射后的光束的反射光接收裝置并非是上述的單個光電檢測器，而是由多個光電檢測器41和光電檢測器板42組成，多個光電檢測器41設置在光電檢測器板42上，豎直排成一列，這多個光電檢測器41可以以相互緊挨著的方式排列，也可以彼此間隔一定的距離。當從反射板2反射的光束的接收位置產生變化時，在反射光接收裝置上反映為由不同的兩個光電檢測器接收到光束，只要測量出這兩個不同光電檢測器之間的距離，就知道了反射光束的接收位置變化量(即上文中BB，的距離)，利用上文的算法，可以算出觸頭的磨損量。采用這種實施方式，省去了上文中傳動機構以及檢測位移量的傳感器。
本發明所采用的入射光源不限于激光源，可以是準直性較好的任何光源。從入射光源入射在反射板上的入射點也并不限于樞軸轉動點。本領域普通技術人員應該理解本發明并不限于在此描述的實施例，并可以進行各種修改和變化而不
背離本發明的精神和范圍。
權利要求
1. 一種檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法，所述真空斷路器包括真空滅弧室、靜觸頭、動觸頭和動導電桿，所述動導電桿的一端穿過真空滅弧室的蓋板與所述動觸頭相連，其特征在于在動導電桿的另一端上設有反射裝置，所述反射裝置靠在所述動導電桿上并繞一樞軸轉動，相對于所述反射裝置的反射面設有入射光源和反射光接收裝置，所述入射光源發出的光入射在反射裝置的樞軸轉動點上，所述反射光接收裝置用于接收由入射光源發出并被所述反射裝置反射后的光束；觸頭發生磨損時，反射裝置繞樞軸轉過一定的角度，使得從反射裝置反射的光束的接收位置也產生變化；測出所述反射光束的接收位置變化量，通過公式觸頭的磨損量＝S×(ctg(α—β)—ctgα)，計算出觸頭的磨損量，其中S為反射裝置與動導電桿的接觸點與樞軸轉動點到真空滅弧室蓋板的垂直線之間的垂直距離，α為初始狀態下反射裝置與樞軸轉動點到真空滅弧室蓋板的垂直線之間的夾角，β為觸頭發生磨損時反射裝置繞樞軸轉動點轉過的角度。
2. 如權利要求1所述的一種檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法，其特征在于 所述反射裝置為一反射板，所述入射光源為激光源，所述反射光接收裝置為光電檢
3. 如權利要求2所述的一種檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法，其特征在于 還包括一支架，所述支架垂直設置在所述真空滅弧室的蓋板上，所述反射板的一端 通過樞軸與所述支架轉動連接，另一端斜靠在所述動導電桿上。
4. 一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，所述真空斷路器包括真空滅弧室、靜觸頭、動觸頭和動導電桿，所述動導電桿的一端穿過真空滅弧室的蓋板與所述動 觸頭相連，其特征在于，所述檢測裝置包括反射裝置、入射光源、反射光接收裝置、 單片機、按鍵輸入單元及顯示單元，所述反射裝置設置在動導電桿的另一端，反 射裝置靠在所述動導電桿上并繞一樞軸轉動，所述入射光源和所述反射光接收裝 置相對于所述反射板的反射面設置，入射光源發出的光入射在反射裝置的樞軸轉動點上，所述單片機分別與反射光接收裝置、按鍵輸入單元及顯示單元相連，其中 反射光接收裝置，用于接收由入射光源發出并被所述反射裝置反射后的光束;單片機，用于接收反射光接收裝置發送的信號，計算動觸頭的磨損量并將計 算結果顯示在所述顯示單元上。
5. 如權利要求4所述的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，其特征在于， 所述反射裝置為一反射板，所述入射光源為激光源，所述反射光接收裝置為光電 檢測器；所述激光源與所述單片機相連。
6. 如權利要求5所述的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，其特征在于，還包括用于帶動所述光電檢測器進行位移的傳動機構和用于檢測所述光電檢測 器的位移量的傳感器，所述傳動機構和所述傳感器分別與所述單片機相連。
7. 如權利要求6所述的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，其特征在于， 還包括一固定架，激光源和傳動機構固設在所述固定架上。
8. 如權利要求7所述的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，其特征在于， 所述傳動機構包括電機、電機皮帶盤、傳動帶、轉動軸以及轉動皮帶盤；所述電 機和所述轉動軸固定在所述固定架上，所述電機皮帶盤套設在所述電機的主軸 上，所述轉動皮帶盤套設在所述轉動軸上，所述傳動帶套設在電機皮帶盤和轉 動皮帶盤上；光電檢測器固設在傳動帶上，電機與單片機相連。
9. 如權利要求4所述的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，其特征在于， 所述反射裝置為一反射板，所述入射光源為激光源，所述反射光接收裝置由多個 光電檢測器和光電檢測器板組成，所述多個光電檢測器設置在光電檢測器板上， 豎直排成一列；所述激光源與單片機相連。
10. 如權利要求8或9所述的一種真空斷路器觸頭磨損量檢測裝置，其特征 在于，還包括一支架，所述支架垂直設置在真空滅弧室的蓋板上，所述反射板的一 端通過樞軸與所述支架轉動連接，另一端斜靠在動導電桿上。
全文摘要
本發明公開了一種檢測真空斷路器觸頭磨損量的方法及其裝置。本發明在真空斷路器的動導電桿的一端上設有反射裝置，相對于反射裝置的反射面設有入射光源和反射光接收裝置，反射光接收裝置用于接收由入射光源發出并被反射裝置反射后的光束。當觸頭發生磨損時，引起反射裝置的角度位置發生變化，使得從反射裝置反射的光束的接收位置也產生變化；測出反射光束的接收位置變化量，并利用觸頭的磨損量、入射光源、反射光接收裝置、以及反射裝置之間存在的三角函數關系，通過單片機計算出觸頭的磨損量并顯示在顯示單元上。本發明具有操作簡單快捷、測量結果顯示直觀、測量準確度高等優點。
文檔編號G01B11/02GK101469971SQ20071017315
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者周慶強, 李明忠, 王桂芝 申請人:上海西屋開關有限公司