李 博 / 江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院

電磁推桿式電能校驗(yàn)信號(hào)采集裝置

李 博 / 江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院

0　引言

電能校驗(yàn)信號(hào)采集裝置是校驗(yàn)裝置與被測(cè)電能表脈沖信號(hào)輸出口的連接部件，兩者的連接緊密度將影響到校驗(yàn)信號(hào)的傳輸。目前市場(chǎng)上0.05級(jí)及以下校驗(yàn)裝置的信號(hào)采集口多為鱷魚(yú)夾，而被測(cè)電能表（0.2S級(jí)及以下）信號(hào)輸出口均為金屬螺絲，采集口與輸出口的連接就是用鱷魚(yú)夾夾住螺絲。對(duì)于有些耗時(shí)較長(zhǎng)的校驗(yàn)項(xiàng)目，比如電能表溫度影響試驗(yàn)，校驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8 h，如果鱷魚(yú)夾沒(méi)有夾牢，或因?yàn)殚L(zhǎng)期使用夾力降低，在校驗(yàn)過(guò)程中則會(huì)出現(xiàn)鱷魚(yú)夾從螺絲上脫落的現(xiàn)象；如果被測(cè)表輸出口的螺絲經(jīng)過(guò)運(yùn)輸震動(dòng)等原因出現(xiàn)松動(dòng)，則又會(huì)出現(xiàn)輸出口螺絲被鱷魚(yú)夾拔出而從輸出口脫落的現(xiàn)象，這些都會(huì)造成校驗(yàn)信號(hào)傳輸?shù)闹袛啵绊懶ｒ?yàn)工作的順利進(jìn)行。事實(shí)表明，這種傳統(tǒng)的連接方式發(fā)生失效的情況是難以避免的，一旦發(fā)生則使自動(dòng)校驗(yàn)程序被迫停止，對(duì)校驗(yàn)工作的效率影響較大。此外，校驗(yàn)裝置上的強(qiáng)電線路較多，如果脫落的鱷魚(yú)夾不慎與強(qiáng)電線路相接觸，還可能會(huì)引起線路短路、裝置報(bào)警等惡劣后果。因此，采用何種方法來(lái)減少上述連接的失效概率，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

1　設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一種新型校驗(yàn)信號(hào)采集口，它的特征是具有一個(gè)可伸縮的電磁推桿，進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)電磁推桿帶動(dòng)采集接頭伸出與被測(cè)表輸出口緊密接合；信號(hào)采集完畢后電磁推桿帶動(dòng)采集接頭縮回而與被測(cè)表輸出口分離。該采集口由磁芯、電磁線圈、推桿、直線密封管、彈簧和采集接頭等組成，在通電時(shí)電磁線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向左的推力，壓縮彈簧推動(dòng)推桿向左縮回，斷電時(shí)電磁推力消失，被壓縮的彈簧會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向右的推力，把推桿推出。因?yàn)槭冀K有推力的作用，而且接觸面積較大，因此可以保證采集接頭與信號(hào)輸出口長(zhǎng)時(shí)間緊密結(jié)合，從而徹底解決上述問(wèn)題。

2　結(jié)構(gòu)

如圖1和圖2所示，被測(cè)電能表1中的信號(hào)輸出口2是金屬螺絲，信號(hào)采集口6包括磁芯、電磁線圈、直線密封管3、帶彈簧的電磁推桿4、信號(hào)采集接頭5等部分，信號(hào)采集接頭5連接在電磁推桿4的端部。電磁推桿4的伸出與縮回的行程為10 ～40 mm，其推力大小為0.5～ 3 kgf，它可以采用推拉式電磁鐵結(jié)構(gòu)，通電時(shí)由電磁鐵產(chǎn)生一個(gè)向左的推力，壓縮彈簧帶動(dòng)采集接頭向左縮回與信號(hào)輸出口2分離，斷電時(shí)電磁推力消失被壓縮的彈簧產(chǎn)生一個(gè)向右的回復(fù)力，把采集接頭推出與信號(hào)輸出口2連接。推拉式電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電壓可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇，直流電壓5 V至36 V和交流電壓220 V均可。

如圖3所示，移動(dòng)裝置包括用于X向移動(dòng)的橫向滑動(dòng)結(jié)構(gòu)、用于Y向移動(dòng)的前推結(jié)構(gòu)和用于Z向移動(dòng)的縱向活動(dòng)結(jié)構(gòu)，信號(hào)采集口6設(shè)于縱向活動(dòng)結(jié)構(gòu)的端部。這種移動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)采集口的X向、Y向和Z向的移動(dòng)，便于信號(hào)采集接頭與被測(cè)電能表1的信號(hào)輸出口2準(zhǔn)確相接，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置被測(cè)電能表的信號(hào)采集。

1-被測(cè)電能表，2-信號(hào)輸出口（為金屬螺絲），3-直線密封管，4-帶彈簧的電磁推桿，5-信號(hào)采集接頭（為圓柱形金屬棒）圖1　新型信號(hào)采集口（分離狀態(tài)）的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　新型信號(hào)采集口（連接狀態(tài)）的結(jié)構(gòu)示意圖

6-信號(hào)采集口，7-縱向桿，8-環(huán)套，9-旋轉(zhuǎn)手輪，10-氣缸，11-移動(dòng)座，12-定位滑軌圖3　新型信號(hào)采集口的移動(dòng)裝置示意圖

縱向活動(dòng)結(jié)構(gòu)包括縱向桿7、環(huán)套8和旋轉(zhuǎn)手輪9，一端設(shè)有所述信號(hào)采集口6，另一端活動(dòng)穿過(guò)環(huán)套8，環(huán)套8設(shè)有用于固定所述縱向桿7的旋轉(zhuǎn)手輪9。前推結(jié)構(gòu)包括汽缸10，其活塞端連接縱向活動(dòng)結(jié)構(gòu)的環(huán)套8，汽缸10的底座固定在橫向滑動(dòng)結(jié)構(gòu)上。橫向滑動(dòng)結(jié)構(gòu)包括定位滑軌12和移動(dòng)座11，定位滑軌12設(shè)有用于移動(dòng)座11移動(dòng)的凹槽。

3　結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的鱷魚(yú)夾會(huì)產(chǎn)生一個(gè)把信號(hào)輸出口螺絲往外拉的力，容易使螺絲松動(dòng)甚至脫落而造成信號(hào)傳輸中斷，而使用這種帶電磁推桿的信號(hào)采集口，依靠向內(nèi)的推力將采集口緊緊地壓在信號(hào)輸出口的螺絲上，可以有效防止螺絲松動(dòng)和增加連接緊密度，從而降低連接失效的發(fā)生概率，提高電能表校驗(yàn)的效率。此外，這種連接方式接觸面積大于鱷魚(yú)夾方式，可進(jìn)一步降低連接的接觸電阻。

該新型采集接口具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改裝方便、低功耗長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，可廣泛運(yùn)用于0.05級(jí)及以下電能表校驗(yàn)裝置中，開(kāi)展對(duì)0.2S級(jí)、0.5S級(jí)、1級(jí)和2級(jí)等多種電能表的校驗(yàn)工作，具有較大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

［1］ 全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJF 1245.3-2010 ［S］. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

［2］ 全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJF 1245.5-2010 ［S］. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

［3］ 全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJF 1245.2-2010［S］. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

［4］ 全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJF 1245.1-2010［S］. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

［5］ 全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJF 1245.4-2010［S］. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.