[发明专利]一种模拟加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高压开关的电动操动机构和小操作功的弹簧操动机构的模拟加载装置。

背景技术

高压开关的电动操动机构和小操作功的弹簧操动机构在出厂试验过程中，经常使用空载、配高压开关负载或卧式模拟试验装置等试验方式试验。其一，使用空载方式试验，无法检测机构额定输出转矩的可靠性；其二，配高压开关负载试验装置方式试验，由于高压开关本为产品，其机械寿命有限，其阻力矩会随使用频度迅速下降，数据的稳定性变差，维修成本高，不适合作为常期检验操动机构输出转矩的试验装置；其三，采用卧式模拟试验装置试验方式，目前多数的卧式模拟试验装置存在与被试操动机构安装不方便，无法测量机构输出角度，单次加载阻力矩大小恒定，无法贴近高压开关阻力矩的实际变化，也就是说，该装置仅能实现恒定阻力矩的加载，且转动惯量不可调整，其模拟效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟加载装置及利用该装置进行高压开关的电动操动机构和小操作功的弹簧操动机构的模拟加载试验的方法，考核上述操动机构输出转矩的大小和可靠性、研究新产品的输出转矩和使用寿命等，从而控制产品的质量，提升产品的可靠性。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现的：

一种模拟加载装置，包括：

—箱体，用于实现操动机构程序控制的可变加载试验；

一操动机构，通过与水平安装接口对接，利用箱体内角度测控仪的设定功能，实现对其进行程序控制的可变加载试验；

一计算机测控系统，用于操动机构的机械运动特性的测量和显示；

所述箱体内设置有电气控制系统，电气控制系统分别连接有加载程序控制器和角度测控仪，加载程序控制器连接有加载器，角度测控仪连接有光栅编码器，加载器依次连接惯性组件、光栅编码器和速度传感器，速度传感器和角度测控仪分别连接至计算机测控系统；加载器通过箱体上设置的水平安装接口与试品机构相连；计算机测控系统连接至计算机测控系统。

本发明所述装置中：

所述角度测控仪包括依次相连的信号转换电路、计数器、单片机CPU、D/A转换电路、接点输出电路和分压电路。

所述加载程序控制器包括依次连接的PWM脉宽调制电路、驱动电路、电流采样电路和误差比较放大电路。

相应地，本发明还给出了一种利用上述模拟加载装置进行操动机构加载试验方法，包括：

光栅编码器测量与操动机构主轴同步转动的加载器中心主轴转角，它以脉冲信号的形式输出至角度测控仪，角度测控仪经过计算显示中心主轴的转角，并输出与预先设定的起控角度对应的模拟电压，该模拟电压输出到加载程序控制器的输入端，控制加载程序控制器输出直流稳恒电流至加载器，控制加载器内部的磁场强度，进而控制加载器的阻力矩；速度传感器和角度测控仪还为外部计算机测控系统提供位移信号和断口信号，以满足机械特性测量。

本发明所述方法中：

所述角度测控仪将事先设定的起控角度值包括小数点设定、倍率设定、手动起控角度设定、初始值设定、密码设定、输出方式设定和复位时间设定。

所述角度测控仪在接到光栅编码器脉冲信号后，依次经信号转换电路、计数器、单片机（CPU）、D/A转换电路、接点输出电路至分压电路，最后输出模拟电压，并显示角度值。

所述加载程序控制器在接到角度测控仪输入的模拟电压后，经过PWM脉宽调制以后，经驱动电路、电流采样和误差比较放大电路回路后，进行对比反馈，输出控制电流。

该装置的操动机构可快速与水平安装接口对接，使用者利用角度测控仪的设定功能，实现对操动机构的程序控制的可变加载试验和角度测量等功能。其具有结构紧凑、使用方便、工作可靠、性能稳定、使用寿命长和免维护等优点，能够非常有效的对高压开关用电动操动机构和小操作功的弹簧操动机构实现程序控制的模拟加载试验。

相对于现有技术，本发明的模拟加载装置具有下述特点：

1）本装置能够实现加载的阻力矩的大小和加载时段受角度测控仪控制，且其转动惯量可调整，其模拟效果更接近各类高压开关的真实负载；

2）该装置结构紧凑、免维护、寿命长，能够作为长期考核操动机构的额定输出转矩、动作时间、工作寿命的试验设备等；

3）该装置与操动机构水平对接时，可实现快速、简便的安装。

4）能够通过光栅编码器测量机构输出转角。