一种绝缘子表面均匀喷污装置的制作方法

本发明属于绝缘子表面污秽放电特征及绝缘子人工污秽放电试验技术领域，尤其是涉及一种绝缘子人工污秽放电试验中绝缘子表面均匀涂污技术。

背景技术：

绝缘子表面污秽放电、污秽闪络严重威胁着电网的安全稳定运行。提前检测出绝缘子表面污秽状态，确定污秽清扫计划可以降低电网污闪故障发生率，提高电网安全可靠性，减少国民经济损失。目前在带电状态下对绝缘子表面污秽状态进行识别的方法，如泄漏电流法、光脉冲检测法、多光源图像法等，都需要通过绝缘子人工涂污实验和污秽放电实验获取不同污秽等级绝缘子的相应特征。

自然条件下绝缘子表面污秽非常均匀，而实验室进行的人工污秽试验中，以往都是采取人工涂污的方式，绝缘子表面污秽不均匀，影响后续绝缘子放电试验中放电特征的准确提取和污秽等级的正确判别。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有摩擦小、承受力大、运行安全平稳、转速精确可控、操作简单、方便拆卸和运输等优点绝缘子表面均匀喷污装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种绝缘子表面均匀喷污装置，包括台架、步进电机、主动轮、从动轮、载物板及喷污器，所述的步进电机固定在台架上，主动轮设置在步进电机的输出轴上，所述的主动轮和从动轮通过皮带传动连接，从动轮的轴线处设有一轴体，该轴体与台架转动连接，所述的载物板设置在轴体上，用于固定绝缘子，所述的喷污器在绝缘子转动过程中对绝缘子表面进行喷污。

所述的绝缘子位于所述的轴体的轴线上，所述的喷污器的喷口正对绝缘子的侧面表面。

所述的主动轮包括多个同轴设置的不同直径的主动轮轮体，所述的从动轮上设有与各主动轮轮体相匹配的多个同轴设置的从动轮轮体。

优选地，所述的主动轮包括三个同轴设置的不同直径的主动轮轮体。

多个从动轮轮体的直径相同。

各主动轮轮体的直径均小于任一从动轮轮体的直径。

可以根据电机的具体参数和所需涂污的绝缘子的尺寸选择合适的主动轮和从动轮，多种传动比可以实现绝缘子转速的分级调节，满足不同污秽等级绝缘子涂污要求。

所述的台架包括电机安装台及支撑板，所述的电机安装台由台架支脚和台面组成，所述的台面设有第一通孔，步进电机设置在台面的下方，输出轴穿过通孔与主动轮相连，所述的支撑板通过支撑板支脚设置在台面上，该支撑板设有第二通孔，所述的从动轮设置在支撑板与台面之间，所述的轴体通过设置在第二通孔两侧的一对圆锥滚子轴承及一对轴承座与支撑板转动连接。

所述的载物板设有沉孔及绝缘子安装孔，轴体的端部通过沉孔与载物板连接，绝缘子通过绝缘子安装孔固定在载物板上。

所述的轴体竖直设置，所述的载物板水平设置。

圆锥滚子轴承可以承受较大的轴向力和一定的径向力，从而可以使得轴轴体保持竖直方向不偏移且不至于因重力作用而下坠。

该装置还包括电机控制器和电机驱动器，所述的电机控制器通过电机驱动器连接步进电机。

优选地，所述的电机驱动器为DSP伺服式驱动器，电机控制器为单轴步进电机可编程控制器。

驱动步进电机匀速旋转并精确控制步进电机转速。

本发明的步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机的精确调速和位移性能使得它能带动绝缘子按照合适的速度进行匀速转动，使得绝缘子在喷污过程中各角度受污均匀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)整套装置可使绝缘子固定在载物板上，步进电机旋转带动主动轮和从动轮旋转，进而带动轴体和载物板及绝缘子旋转，通过电机控制器可以精确调节绝缘子的转速，进而使绝缘子表面均匀积污并且控制表面污秽严重程度，从而模拟不同环境下的积污，实现在实验室中对自然环境的模拟并对放电特征及污闪过程进行研究。

2)采用带传动运能吸收振动、缓和冲击、传动平稳安全、噪音小、防止打滑以及防止绝缘子突然停转时对步进电机的损坏。而圆锥滚子轴承可以承受较大的轴向力和一定的径向力，可以支撑轴体及上部的载物板及绝缘子，使得整个装置不下坠且稳定运行同时减小了机械摩擦。

3)步进电机工作电压为家用220V交流电源，无需另配电源，通过设定的电机驱动器输出脉冲频率和电机控制器输出脉冲细分数精确控制电机转速；还可通过设定电机控制器输出脉冲频率的升降速曲线，保护步进电机启动和停止过程，具有转速精确控制的优点。此外，多种传动比皮带轮可以实现绝缘子转速的分级调节，扩大绝缘子转速调节范围，可适用于多种规格的绝缘子。

4)本发明装置采用可拆卸的机械连接方式，方便维修和运输。且载物板可以根据绝缘子的不同型号相应更换，操作简单，具有一定的通用性。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明电机驱动器、电机控制器及步进电机的连接示意图。

图中，1为电机安装台，2为主动轮，3为圆锥滚子轴承，4为轴承座，5为支撑板，6为载物板，7为绝缘子，8为步进电机，9为电机控制器，10为电机驱动器，11为台面，12为台架支脚，13为支撑板支脚，14为轴体，15为喷污器，16为从动轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种绝缘子表面均匀喷污装置，如图1所示，包括台架、步进电机8、主动轮2、从动轮16、载物板6及喷污器15。台架包括电机安装台1及支撑板5，电机安装台1由台架支脚12和台面11组成，台面11设有第一通孔，步进电机8设置在台面11的下方，输出轴穿过通孔与主动轮2相连，支撑板5通过支撑板支脚13(四个螺杆)设置在台面11上，该支撑板5设有第二通孔，从动轮16设置在支撑板5与台面11之间，从动轮16的轴线处设有一轴体14，轴体14竖直设置，轴体14通过设置在第二通孔两侧的一对圆锥滚子轴承3及一对轴承座4与支撑板5转动连接，载物板设有沉孔及绝缘子安装孔，轴体14的端部通过沉孔和螺钉与载物板6连接，并且载物板6水平设置，绝缘子7通过绝缘子安装孔固定在载物板上，可以根据绝缘子7不同型号选用相应不同尺寸的载物板6。主动轮2和从动轮16通过皮带传动连接，主动轮2包括三个同轴设置的不同直径的主动轮轮体，从动轮16上设有与各主动轮轮体相匹配的多个直径相同并且同轴设置的从动轮轮体，各主动轮轮体的直径均小于任一从动轮轮体的直径。绝缘子7位于轴体14的轴线上，喷污器15的喷口正对绝缘子7的侧面表面(喷污器15与绝缘子7平行放置)，在绝缘子7转动过程中对绝缘子7表面进行喷污。该装置还包括电机控制器9和电机驱动器10，电机控制器9通过电机驱动器10连接步进电机8，可驱动步进电机8匀速旋转并精确控制步进电机8转速，如图2所示。

电机安装台1、圆锥滚子轴承3和轴承座4按照步进电8的尺寸设计。电机安装台1承受整个装置的重力，加工尺寸为600*600*400mm，采用角钢和面板构成，用螺栓连接各角钢和面板；圆锥滚子轴承3型号为30305，内径为25mm，外径为62mm，重量0.263kg。支撑板5和电机安装台1的台面11采用四个螺杆固定。三个主动轮轮体的半径分别为60mm、50mm、30mm，从动轮各轮体的半径均为100mm，三种传动比分别为0.6、0.5和0.3。

步进电机8为三相86式步进电机88，扭矩为12N·m；步进电机8的工作电压为220V家用交流电源，电机控制器9为单轴步进电机可编程控制器，输出5V脉冲波，最高输出频率为40kHz，分辨率为1Hz。电机驱动器10为三相220V数字DSP伺服式驱动器，最大脉冲细分60000步/转，控制信号输入为5V/24V脉冲；

电机控制器9将5V脉冲控制信号输入电机驱动器，同时还输出5V脉冲方向信号给电机驱动器，电机驱动器10根据接收的5V脉冲控制信号和5V脉冲方向信号向步进电机8输出对应频率和方向的三相脉冲电流，步进电机8直接根据三相脉冲电流进行转动。

本装置采用带传动和圆锥滚子轴承等方式使得绝缘子在试验台上平稳匀速且速度可调地旋转，喷污器与绝缘子平行放置对其喷污，从而实现绝缘子表面均匀喷污并且可通过调节步进电机旋转速度以及采用三种不同传动比皮带轮从而调节绝缘子表面污秽等级，这相当于对自然环境中不同积污程度的绝缘子进行模拟，从而在实验室中对绝缘子表面污秽放电特征和污闪过程进行研究。本装置具有摩擦小、承受力大、运行安全平稳、转速精确可控、操作简单、易拆卸，方便维修运输，采用家用220V电源等优点。