高压开关机械特性检测仪试验工作原理

一、 主要测试项目

（一） 时间参量

1. 分 / 合闸时间：指从线圈得电到触头运动完成的时间。
2. 同期性
   • 相同同期：各相之间动作的时间差。
   • 同相断口同期：对于多断口断路器（如双断口、四断口），同一相各断口间的动作时间差。这是非常重要的指标，同期差过大会导致灭弧异常。
3. 合 - 分时间（金属短接时间）：合闸操作中，触头刚接触瞬间到分闸操作中触头刚分离瞬间的时间，该参数关系到短路关合能力。
4. 分 - 合时间（自动重合闸无电流间隔时间）：在自动重合闸操作中，分闸与随后合闸之间的时间间隔。

（二） 速度与行程参量

1. 刚分 / 刚合速度：通常指触头在超行程段（即将分离或接触前后一段规定距离）的平均速度，是判断操动机构能量是否充足的关键指标。
2. 最大分闸 / 合闸速度。
3. 开距：分闸后断口间的距离。
4. 超行程（接触行程）：合闸后，触头弹簧的压缩行程，代表触头接触压力。
5. 总行程：动触头从分闸到合闸的整个运动距离。
6. 时间 - 行程特性曲线：作为最核心的曲线，可直观展示整个动作过程中位移与时间的对应关系，蕴含了所有机械状态信息。

（三） 操作过程状态

1. 分 / 合闸线圈电流波形：通过分析电流波形，能够判断电磁铁芯是否卡涩、线圈匝间是否短路、辅助接点切换时机是否正常等问题。
2. 分 / 合闸线圈电压。
3. 主触头动作波形：通常通过断口信号采集，用于显示触头的实际分合状态。

二、 工作原理与关键技术

（一） 信号采集

1. 时间测量：以内部高精度晶振作为时间基准。
2. 断口信号：通过连接开关的各个断口，检测其分合状态（通 / 断）变化。
3. 行程测量
   • 旋转传感器：应用最为广泛，通过传感器上的齿轮与开关操动机构的旋转轴（如水平连杆或垂直连杆）耦合，将直线位移转换为旋转角度，再换算为直线行程，使用时需准确输入传动比例。
   • 直线传感器：直接安装在动触头的直线运动部件上，测量精度高，但安装条件有时会受到限制。
   • 加速度传感器 / IMU：属于新型测量技术，无需安装耦合，通过积分计算位移，不过对安装方式和算法有着较高的要求。
4. 线圈电流：使用钳形电流互感器套在线圈回路上，实现非侵入式测量。

（二） 数据处理与分析