一种海上风电高压断路器弹簧动态特性检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及电气技术领域用的断路器弹簧，特别是一种海上风电高压断路器弹簧动态特性检测装置。


背景技术：

2.由于能源危机和环境问题的日益严重,风力资源作为新型的清洁能源有着广阔的前景,国内外科研工作者的研究焦点也渐渐转向海上风电领域。断路器是海上风电的关键设备，不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流。
3.随着断路器灭弧能力的逐步提高，结构简单的弹簧操作机构广泛应用于更高电压等级的断路器中。作为断路器操动机构的核心部件，储能弹簧在长期运行中会因为材料的疲劳、蠕变等原因导致应力松弛，造成弹簧断裂或弹簧储能降低，使得断路器不能合闸或者分闸，直接降低断路器的灭弧能力，对电网安全产生很大影响。近些年来国内外学者对断路器弹簧虽然有大量的研究，但是主要是利用有限元方法或者采用算法进行的模拟分析，缺乏能够对弹簧作动态特性检测的相关实验装置。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是针对现有技术领域对断路器弹簧只有有限元和算法分析，缺乏实际检测弹簧动态特性实验装置的技术问题，本实用新型提供一种海上风电高压断路器弹簧动态特性检测装置，所述装置能够对弹簧进行不同压缩量及不同压缩速度下的特性检测。
5.本实用新型解决技术问题采用的技术方案：一种海上风电高压断路器弹簧动态特性检测装置，其特征是包括一个支撑座，其上设有可限位安装弹簧的弹簧安装机构与可压缩弹簧的弹簧压缩机构，弹簧安装机构包括固定于支撑座的下套管和悬置支撑座上方并可竖向升降活动的上套管，上套管和下套管上分别设有向下和向上的敞口容腔安设弹簧，弹簧压缩机构包括电机和其驱动的传动组件，传动组件连接于上套管和电机之间，电机可通过传动组件驱动上套管升降运动。本实用新型可通过上下两个套管套置弹簧两端来限位安装弹簧，然后通过驱动弹簧一端的上套管作升降运动，对弹簧进行压缩，改变上套管的升降距离或升降速度就能调节对弹簧的压缩量和压缩速度，检测弹簧在不同压缩量和不同压缩速度下的动态特性，试验不同载荷下的弹簧受力情况，完成弹簧的蠕变、应力松弛乃至损坏实验。上下分布的两个套管具有相向的敞口容腔，两处敞口容腔分别用于套置限位弹簧两端，实验过程中后电机通过传动组件驱动活动的上套管升降来压缩弹簧对其施压，控制电机行程和转速就能控制上套管升降距离和升降速度。
6.作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采用如下技术措施：所述传动组件包括传动啮合的驱动齿轮和升降齿条，驱动齿轮传动连接电机转轴，升降齿条固定在一横杆一端，所述横杆升降设置在支撑座上，上套管固定在横杆底面。传动组件使用简
单可靠的齿轮和齿条啮合，电机转动带动齿轮同步旋转，与齿轮啮合的齿条做竖向升降，进而带动横杆及上套管同步升降活动。
7.所述弹簧安装机构包括固定在支撑座一侧的立杆，所述横杆一端开孔并活动套置在立杆上，所述电机安装在一电机支架上，所述电机支架固定在一竖置的升降支架上部，升降支架下端固定在支撑座上远离立杆的一侧，所述驱动齿轮转动连接在升降支架上。立杆和升降支架固定在支撑座远离的两侧位置，以便两者之间有足够空间安设驱动横杆和驱动齿轮；横杆通过一端开孔活动套接在立杆上，当驱动齿轮转动带动齿条同步升降，横杆也随齿条同步并相对立杆升降运动。
8.所述上套管和下套管均包括适配弹簧端部的套管部和套管部一端扩径形成的环座部，所述上套管通过若干环绕其上环座部的上套管固定螺钉固定于横杆底面，所述下套管通过若干环绕其上环座部的下套管固定螺钉固定于支撑座表面。上、下套管均包括一套管部和一环座部，其中套管部用来套接适配弹簧端部限位弹簧，环座部用于穿设对应的固定螺钉，以便将套管固定连接在横杆或支撑座上。
9.所述升降支架上连有两个相平行的伸出板，伸出板通过伸出板固定螺钉固定在升降支架上，两个伸出板之间存在空档，所述驱动齿轮位于空档之间并通过安装轴转动连接于两个伸出板之间，安装轴两端分别转动安装在两个伸出板上，安装轴任一端通过联轴器传动连接电机转轴。驱动齿轮通过安装轴装在两个伸出板之间的空档处，同时转轴一端通过联轴器接电机转轴。
10.所述支撑座上开螺孔穿设一根可升降调节的支撑柱，支撑柱的轴线和上、下套管的轴线重合，支撑柱下端设螺纹段且穿过下套管和支撑座后通过旋接固定螺母锁紧支撑座上，支撑柱穿过上套管伸出，所述上套管和下套管上均开有和支撑座相配的安装孔。支撑柱穿过上、下套筒，当弹簧装在上、下套筒之间时也同时套在支撑柱的外面，支撑柱在弹簧压缩或伸长过程中可以起到导向和限位功能，避免弹簧变形中发生横向移动，确保实验正常进行；支撑柱通过下端的螺纹段和支撑座的螺孔旋接配合，调节支撑柱在两个套管之间的有效长度，适配实验用的弹簧，支撑柱调节到位后通过旋紧固定螺母，将支撑柱牢固锁定在支撑座上，松开固定螺母就能重新调节支撑柱。
11.所述支撑座底部向下延伸出若干与支撑座一体结构的支腿。当支撑座通过支腿摆放实验桌或其它台面上时，支腿能有效抬高支撑座，并使支撑座和摆放面之间形成空隙，满足穿过支撑座的支撑柱及固定螺母的安装需要。
12.本实用新型能够通过对弹簧进行实际压缩，检测弹簧在不同压缩量和不同压缩速度下的动态特性，继而试验不同载荷下的弹簧受力情况，完成弹簧的蠕变、应力松弛乃至损坏实验。
附图说明
13.图1：本实用新型立体示意图。
14.图2：本实用新型的平面结构示意图。
15.图中：1.支撑座、1-1.支腿、1-2.空档、2.升降支架、3.伸出板、5.驱动齿轮、6.伸出板固定螺钉、7.升降齿条、8.支撑柱、9.上套管固定螺钉、10.立杆、11.固定螺母、12.下套管固定螺钉、13.下套管、14.弹簧、15.上套管、16.电机支架、17.电机、18.横杆。
具体实施方式
16.下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
17.如图1～2所示，一种海上风电高压断路器弹簧动态特性检测装置，包括一个支撑座1，其上设有可限位安装弹簧的弹簧安装机构与可压缩弹簧的弹簧压缩机构，弹簧安装机构包括固定于支撑座1的下套管13和悬置支撑座1上方并可竖向升降活动的上套管15，上套管15和下套管13上分别设有向下和向上的敞口容腔安设弹簧，弹簧压缩机构包括电机17和其驱动的传动组件，传动组件连接于上套管15和电机17之间，电机17可通过传动组件驱动上套管15升降运动，所述传动组件包括传动啮合的驱动齿轮5和升降齿条7，驱动齿轮5传动连接电机17转轴，升降齿条7固定在一横杆18一端，所述横杆18升降设置在支撑座1上，上套管15固定在横杆18底面。
18.弹簧安装机构包括固定在支撑座1一侧的立杆10，所述横杆18一端开孔并活动套置在立杆10上，所述电机17安装在一电机支架16上，所述电机支架16固定在一竖置的升降支架2上部，升降支架2下端固定在支撑座1上远离立杆10的一侧，升降支架2上连有两个相平行的伸出板3，伸出板3通过伸出板固定螺钉固6定在升降支架2上，两个伸出板3之间存在空档，驱动齿轮5位于空档之间并通过安装轴转动连接于两个伸出板3之间，安装轴两端分别转动安装在两个伸出板3上，安装轴任一端通过联轴器传动连接电机17转轴。
19.上套管15和下套管13均包括适配弹簧端部的套管部和套管部一端扩径形成的环座部，所述上套管15通过若干环绕其上环座部的上套管固定螺钉9固定于横杆18底面，所述下套管13通过若干环绕其上环座部的下套管固定螺钉12固定于支撑座1表面。
20.支撑座1上开螺孔穿设一根可升降调节的支撑柱8，支撑柱8的轴线和上套管15及下套管13的轴线重合，支撑柱8下端设螺纹段且穿过下套管13和支撑座1后通过旋接固定螺母11锁紧支撑座1上，支撑柱8穿过上套管15伸出，上套管15和下套管13上均开有和支撑座1相配的安装孔；支撑座1底部向下延伸出两处与支撑座1一体结构的支腿1-1，以使支撑座1底部能和摆放本实用新型的台面之间形成空档1-2。
21.本实用新型工作时，提前将实验用的弹簧14安放在上、下套管之间，可以提前抽出支撑柱，带弹簧安装到位后装上支撑柱，并保持支撑柱穿过整个弹簧，支撑柱安装到位后可用固定螺母锁紧当前位置。启动电机，电机转动带动驱动齿轮，驱动齿轮通过啮合传动带动升降齿条向下移动，进而带动横杆连同固定其上的上套管下移压缩弹簧，当电机反转时，弹簧可以恢复伸长，如此重复循环对弹簧往复实验，研究弹簧的动态特性。实验中可以更换不同淬火程度下的弹簧作不同弹簧实验，控制电机行程就能进行不同压缩量的实验，改变电机转速可以进行压缩速度的实验。