本發(fā)明屬于觸點(diǎn)開關(guān)電器電弧與電接觸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置及接觸電阻測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

電器的基礎(chǔ)理論對(duì)于開關(guān)電器的設(shè)計(jì)與選用非常關(guān)鍵；目前全國(guó)有近30余所高校的本科專業(yè)開設(shè)《電器學(xué)》、《高低壓電器》等課程，為學(xué)生講授開關(guān)電器的發(fā)熱、電動(dòng)力、電弧和電接觸、電磁系統(tǒng)等基礎(chǔ)理論。然而，開關(guān)電器的電弧與電接觸理論的理論性較強(qiáng)、非常抽象，單純通過(guò)課堂上的理論教學(xué)使學(xué)生理解起來(lái)非常困難，難以取得較好的教學(xué)效果，直接影響到本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)電弧與電接觸理論的理解，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論的應(yīng)用能力，特別是隨著“教與學(xué)”改革的不斷深入、學(xué)生對(duì)于增強(qiáng)自身動(dòng)手技能的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈，在這樣的大背景下，非常有必要開展電器基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。然而，由于種種原因，目前市場(chǎng)上的各類電器教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置或者完全沒(méi)有涉及到電器基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，或者性能單一、設(shè)備儀器雜散、并且僅能完成一種電器基礎(chǔ)理論的特性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法滿足電器基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。因此，研制一種功能完善、集成度高、便于維護(hù)的集開關(guān)電器發(fā)熱、電弧與電接觸理論等特性實(shí)驗(yàn)于一體的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置及接觸電阻測(cè)量方法，利用一套教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)電器的發(fā)熱、電弧、電接觸理論的多個(gè)特性實(shí)驗(yàn)，能夠有效降低實(shí)驗(yàn)成本、并且方便實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)，為本專業(yè)師生開展電器基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有利條件。

一種開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置，包括電源、負(fù)載、電弧發(fā)生裝置、控制模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和上位機(jī)；其中，所述的電源、負(fù)載、電弧發(fā)生裝置組成串聯(lián)回路，電弧發(fā)生裝置的輸入端連接控制模塊的輸出端，電弧發(fā)生裝置的輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端連接上位機(jī)的輸入端；

所述的電弧發(fā)生裝置，包括：步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、絲桿、滑臺(tái)底座、第一擋板、第二擋板、第一長(zhǎng)連桿、第二長(zhǎng)連桿、電木絕緣盒體、壓力傳感器、彈簧、第一短連桿、第二短連桿、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、靜觸頭座、電磁鐵支架、電磁鐵線圈、動(dòng)觸頭座、靜觸頭、動(dòng)觸頭、電纜栓接電極、高速攝像機(jī)、紅外熱像儀、電壓傳感器和電流傳感器；

所述的步進(jìn)電機(jī)輸出軸穿過(guò)滑臺(tái)底座的一側(cè)端面，且通過(guò)聯(lián)軸器連接絲桿的一端，絲桿的另一端穿過(guò)第一擋板通過(guò)軸承固定于滑臺(tái)底座的另一側(cè)端面，絲桿與第一擋板之間通過(guò)螺紋連接；

所述的第一擋板和第二擋板均設(shè)置有兩個(gè)通孔，第一長(zhǎng)連桿的一端固定于電木絕緣盒體內(nèi)部一側(cè)端，第一長(zhǎng)連桿的另一端依次穿過(guò)第一擋板的一個(gè)通孔和第二擋板的一個(gè)通孔，并固定于電木絕緣盒體內(nèi)部另一側(cè)端；所述的第二長(zhǎng)連桿與第一長(zhǎng)連桿并列設(shè)置，第二長(zhǎng)連桿的一端固定于電木絕緣盒體內(nèi)部一側(cè)端，第一長(zhǎng)連桿的另一端依次穿過(guò)第一擋板的另一通孔和第二擋板的另一通孔，并固定于電木絕緣盒體內(nèi)部另一側(cè)端；第一擋板和第二擋板在電木絕緣盒體內(nèi)部延第一長(zhǎng)連桿和第二長(zhǎng)連桿滑動(dòng)；

所述的第一擋板通過(guò)動(dòng)觸頭座設(shè)置有動(dòng)觸頭，第二擋板通過(guò)靜觸頭座設(shè)置有靜觸頭，且靜觸頭與動(dòng)觸頭相向設(shè)置；動(dòng)觸頭座的末端和靜觸頭座的末端均設(shè)置有電纜栓接電極；動(dòng)觸頭座通過(guò)電磁鐵支架設(shè)置電磁鐵線圈；靜觸頭座上分別設(shè)置有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器；

所述的壓力傳感器通過(guò)第一短連桿和第二短連桿固定于第二擋板與電木絕緣盒體之間，且第二短連桿上設(shè)置有彈簧；所述的動(dòng)觸頭座上端依次設(shè)置有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，靜觸頭的電纜栓接電極與動(dòng)觸頭電纜栓接電極之間設(shè)置有電壓互感器、電流互感器和限流電阻，靜觸頭和動(dòng)觸頭的一側(cè)設(shè)置有高速攝像機(jī)和紅外熱像儀。

所述的控制模塊，包括接觸電阻測(cè)量電路、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、按鍵輸入模塊和液晶顯示器；

其中，所述的接觸電阻測(cè)量電路兩端分別通過(guò)兩個(gè)開關(guān)連接靜觸頭的電纜栓接電極和動(dòng)觸頭的電纜栓接電極，所述的接觸電阻測(cè)量電路，包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻、第一電壓表和第二電壓表，其中，第一三極管的基極、第二三極管的基極、第三三極管的基極和第四三極管的基極連接單片機(jī)，第一三極管的集電極連接第四三極管的集電極，并同時(shí)連接標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端，第四三極管的發(fā)射極連接第三三極管的發(fā)射極，并同時(shí)接地，第二三極管的集電極連接第三三極管的集電極，并同時(shí)連接動(dòng)觸頭電極接口，第一三極管的發(fā)射極連接第二三極管的發(fā)射極，并同時(shí)連接電源內(nèi)部的直流可調(diào)電源；所述的標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端連接靜觸頭電極接口；所述的第一電壓表連接標(biāo)準(zhǔn)電阻的兩端，第二電壓表連接靜觸頭的的電纜栓接電極與動(dòng)觸頭的電纜栓接電極。

所述的電磁鐵線圈，可替換為滅弧柵片或者永磁體。

所述的電源，包括直流可調(diào)電源和交流可調(diào)電源。

所述的負(fù)載，包括電阻負(fù)載、電感負(fù)載和電容負(fù)載。

所述的上位機(jī)，包括內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡的PC機(jī)和顯示器。

壓力傳感器的輸出端、第一溫度傳感器的輸出端、第二溫度傳感器的輸出端、第三溫度傳感器的輸出端、高速攝像機(jī)的輸出端和紅外熱像儀的輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊。

所述的單片機(jī)，基于接觸電阻測(cè)量電路，采用脈沖法測(cè)量接觸電阻，獲得接觸電阻與壓力特性曲線。

采用開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的接觸電阻測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1、閉合靜觸頭的電極接口和動(dòng)觸頭電極接口的兩個(gè)開關(guān)；

步驟2、控制步進(jìn)電機(jī)，使動(dòng)觸頭和靜觸頭接觸；

步驟3、通過(guò)壓力傳感器采集動(dòng)觸頭和靜觸頭兩端的壓力；

步驟4、單片機(jī)控制第二三極管和第四三極管關(guān)斷，同時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生短時(shí)脈沖信號(hào)使第一三極管和第三三極管短時(shí)導(dǎo)通；

步驟5、調(diào)節(jié)直流電源，增大通過(guò)動(dòng)觸頭和靜觸頭的短時(shí)電流；

步驟6、通過(guò)第一電壓表采集標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓值，獲得通過(guò)動(dòng)觸頭和靜觸頭的電流值；

步驟7、通過(guò)第二電壓表采集標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)觸頭和靜觸頭兩端的電壓值；

步驟8、根據(jù)測(cè)得的動(dòng)觸頭和靜觸頭兩端電壓與流過(guò)觸頭的電流獲得動(dòng)觸頭和靜觸頭之間的接觸電阻；

步驟9、單片機(jī)控制第一三極管和第三三極管關(guān)斷，同時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生短時(shí)脈沖信號(hào)使第二三極管和第四三極管短時(shí)導(dǎo)通，返回步驟5至步驟8；

步驟10、重復(fù)執(zhí)行步驟4至步驟9，獲得多次測(cè)量的接觸電阻，求平均值獲得最終的接觸電阻；

步驟11、調(diào)節(jié)動(dòng)觸頭和靜觸頭的之間的壓力大小，重復(fù)步驟4至步驟9，獲得接觸電阻與壓力特性曲線。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提出一種開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置及接觸電阻測(cè)量方法，利用一套教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)電器的發(fā)熱、電弧、電接觸理論的多個(gè)特性實(shí)驗(yàn)，能夠有效降低實(shí)驗(yàn)成本、并且方便實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)，為本專業(yè)師生開展電器基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有利條件；針對(duì)目前的電器電弧與電接觸理論教學(xué)內(nèi)容，本發(fā)明可以進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)：(1)不同負(fù)載條件下直流電弧的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)伏安特性實(shí)驗(yàn)；(2)直流電弧熄滅原理實(shí)驗(yàn)；(3)交流電弧動(dòng)態(tài)伏安特性實(shí)驗(yàn)；(4)交流電弧滅弧原理實(shí)驗(yàn)；(5)接觸電阻特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)；(6)Φ-θ理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；(7)不同工作制下的電器發(fā)熱特性實(shí)驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1-上位機(jī)(含采集卡)，2-顯示器，3-電容負(fù)載，4-電阻負(fù)載，5-電感負(fù)載，6-交流可調(diào)電源，7-直流可調(diào)電源，8-信號(hào)調(diào)理模塊，9-控制模塊，10-電弧發(fā)生裝置，11-高速攝像機(jī)和紅外熱像儀，12-電木底座12；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的電弧發(fā)生裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，其中，13-步進(jìn)電機(jī)，14-聯(lián)軸器，15-絲桿，16-第一長(zhǎng)連桿，17-第一擋板，18-動(dòng)觸頭座，19-電磁鐵支架，20-第一溫度傳感器，21-靜觸頭座，22-第二擋板，23-壓力傳感器，24-第一短連桿，25-第二短連桿，26-彈簧，27-靜觸頭，28-動(dòng)觸頭，29-第二長(zhǎng)連桿，30-滑臺(tái)底座，31-電木絕緣盒體，32-電磁鐵線圈，33-電纜栓接電極；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的滅弧柵片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的接觸電阻測(cè)量原理示意圖；

圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例的控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例的接觸電阻測(cè)量方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例中，如圖1和圖2所示，開關(guān)電器電弧與電接觸實(shí)驗(yàn)裝置，包括電源(包括直流可調(diào)電源7和交流可調(diào)電源6)、負(fù)載(包括電阻負(fù)載4、電感負(fù)載5和電容負(fù)載3)、電弧發(fā)生裝置10、控制模塊9、信號(hào)調(diào)理模塊8、上位機(jī)1(包括內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡的PC機(jī)和顯示器2)和電木底座12；

本發(fā)明實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集卡需滿足8通道、12位精度；顯示器用于顯示上位機(jī)軟件，可以顯示由各個(gè)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且可以進(jìn)行深度計(jì)算；負(fù)載模塊由電容、電感、電阻組成，可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)可調(diào)；電容負(fù)載3采用具有多容值的電力電容，電阻負(fù)載4采用5kw、10Ω可調(diào)電阻，電感負(fù)載5采用20A、10mH電感；電源模塊包括AC10KW/0～250V交流可調(diào)電源6和DC60V/50A直流可調(diào)電源7；信號(hào)調(diào)理模塊8包括對(duì)接觸電壓、電源電壓、回路電流、接觸壓力、觸點(diǎn)近端的工作溫度信號(hào)的檢測(cè)、濾波、限幅和放大；控制模塊9包括液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、功率電子開關(guān)模塊等；電木底座12用于裝置的絕緣、提高安全性能。

本發(fā)明實(shí)施例中，電源、負(fù)載、電弧發(fā)生裝置10組成串聯(lián)回路，電弧發(fā)生裝置10的輸入端連接控制模塊9的輸出端，電弧發(fā)生裝置10的輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊8的輸入端，信號(hào)調(diào)理模塊8的輸出端連接上位機(jī)1的輸入端；

本發(fā)明實(shí)施例中，如圖3所示，電弧發(fā)生裝置10包括：步進(jìn)電機(jī)13、聯(lián)軸器14、絲桿15、滑臺(tái)底座30、第一擋板17、第二擋板22、第一長(zhǎng)連桿16、第二長(zhǎng)連桿29、電木絕緣盒體31、壓力傳感器23、彈簧26、第一短連桿24、第二短連桿25、第一溫度傳感器20、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、靜觸頭座21、電磁鐵支架19、電磁鐵線圈32、動(dòng)觸頭座18、靜觸頭27、動(dòng)觸頭28、電纜栓接電極33、高速攝像機(jī)和紅外熱像儀11、電壓傳感器(如圖1所示)和電流傳感器(如圖1所示)；

本發(fā)明實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)13采用57步進(jìn)電機(jī)；接觸電壓和電源電壓信號(hào)采用高精度電磁式電壓互感器檢測(cè)，回路電流信號(hào)采用霍爾式電流傳感器檢測(cè)，接觸壓力信號(hào)MIK-LCS1型壓力傳感器檢測(cè)，觸點(diǎn)近端溫度信號(hào)采用墊片式PT100檢測(cè)；高速攝像機(jī)和紅外熱像儀11根據(jù)實(shí)際情況選擇；壓力傳感器23選用0～3kg量程，靜觸頭27和動(dòng)觸頭28由直徑25mm以下各種材料的觸頭替換；電磁鐵由電磁鐵支架19和的電磁鐵線圈32組成，線圈還可以更換為永磁體，電磁鐵機(jī)構(gòu)可以更換為滅弧柵片(如圖4所示)；

本發(fā)明實(shí)施例中，如圖3所示，步進(jìn)電機(jī)13輸出軸穿過(guò)滑臺(tái)底座30的一側(cè)端面，且通過(guò)聯(lián)軸器14連接絲桿15的一端，絲桿15的另一端穿過(guò)第一擋板17通過(guò)軸承固定于滑臺(tái)底座30的另一側(cè)端面，絲桿15與第一擋板17之間通過(guò)螺紋連接；所述的第一擋板17和第二擋板22均設(shè)置有兩個(gè)通孔，第一長(zhǎng)連桿16的一端固定于電木絕緣盒體31內(nèi)部一側(cè)端，第一長(zhǎng)連桿16的另一端依次穿過(guò)第一擋板17的一個(gè)通孔和第二擋板22的一個(gè)通孔，并固定于電木絕緣盒體31內(nèi)部另一側(cè)端；所述的第二長(zhǎng)連桿29與第一長(zhǎng)連桿16并列設(shè)置，第二長(zhǎng)連桿29的一端固定于電木絕緣盒體31內(nèi)部一側(cè)端，第一長(zhǎng)連桿16的另一端依次穿過(guò)第一擋板17的另一通孔和第二擋板22的另一通孔，并固定于電木絕緣盒體31內(nèi)部另一側(cè)端；第一擋板17和第二擋板22在電木絕緣盒體31內(nèi)部延第一長(zhǎng)連桿16和第二長(zhǎng)連桿29滑動(dòng)；

所述的動(dòng)觸頭座18通過(guò)第一擋板17上的螺紋孔安裝，動(dòng)觸頭28通過(guò)頂絲的方式安裝在動(dòng)觸頭座18內(nèi)，靜觸頭座21通過(guò)第二擋板22的螺紋孔安裝，靜觸頭27通過(guò)頂絲的方式安裝在靜觸頭座21內(nèi)；且靜觸頭27與動(dòng)觸頭28相向設(shè)置(觸頭的形狀大小均可以調(diào)整)；動(dòng)觸頭座18的末端和靜觸頭座21的末端結(jié)構(gòu)是螺紋桿形狀，是電纜栓接電極；動(dòng)觸頭座18通過(guò)電磁鐵支架19設(shè)置電磁鐵線圈32；靜觸頭座21上分別設(shè)置有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器；

所述的壓力傳感器一端通過(guò)第一短連桿24固定于電木絕緣盒體31之上，另一端與第二短連桿25連接，且第二短連桿25上設(shè)有緩沖彈簧26，第二短連桿25通過(guò)第二擋板22的小通孔，可以活動(dòng)；第二短桿25和彈簧26做成緩沖模塊；所述的動(dòng)觸頭座18上端依次設(shè)置有第一溫度傳感器20、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，靜觸頭27的電纜栓接電極與動(dòng)觸頭28電纜栓接電極之間設(shè)置有電壓互感器、電流互感器和限流電阻，靜觸頭27和動(dòng)觸頭28的一側(cè)設(shè)置有高速攝像機(jī)和紅外熱像儀11；

本發(fā)明實(shí)施例中，壓力傳感器23的輸出端、第一溫度傳感器20的輸出端、第二溫度傳感器的輸出端、第三溫度傳感器的輸出端、高速攝像機(jī)的輸出端和紅外熱像儀的輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊8。

本發(fā)明實(shí)施例中，控制模塊9，包括接觸電阻測(cè)量電路、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)器、按鍵輸入模塊和液晶顯示器2；控制模塊9采用AVRmega16單片機(jī)作為主控芯片；單片機(jī)內(nèi)部自帶PWM發(fā)生模塊，通過(guò)按鍵調(diào)整PWM的頻率對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速；其中步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器采用256細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器，能夠提供足夠精細(xì)的單步距離，并且運(yùn)行參數(shù)可以在液晶顯示模塊12864上顯示；可以通過(guò)按鍵修改電機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)行方向和運(yùn)行模式等運(yùn)行參數(shù)；為了更好的模擬實(shí)際電纜運(yùn)行期間可能存在的機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)，在步進(jìn)電機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)模式的基礎(chǔ)上增設(shè)一種振動(dòng)模式；振動(dòng)模式的基本原理是：利用單片機(jī)產(chǎn)生2層隨機(jī)數(shù)，一層映射方向、另一層映射速度，這樣可以產(chǎn)生一種隨機(jī)振動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例中，如圖5所示，所述的接觸電阻測(cè)量電路(本發(fā)明采用BTS7960)兩端分別通過(guò)兩個(gè)開關(guān)連接靜觸頭27的電纜栓接電極和動(dòng)觸頭28的電纜栓接電極，所述的接觸電阻測(cè)量電路，包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三極管Q4、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻、第一電壓表和第二電壓表，其中，第一三極管Q1的基極、第二三極管Q2的基極、第三三極管Q3的基極和第四三極管Q4的基極連接單片機(jī)，第一三極管Q1的集電極連接第四三極管Q4的集電極，并同時(shí)連接標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端，第四三極管Q4的發(fā)射極連接第三三極管Q3的發(fā)射極，并同時(shí)接地，第二三極管Q2的集電極連接第三三極管Q3的集電極，并同時(shí)連接動(dòng)觸頭28電極接口，第一三極管Q1的發(fā)射極連接第二三極管Q2的發(fā)射極，并同時(shí)連接電源內(nèi)部的直流可調(diào)電源7；所述的標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端連接靜觸頭27電極接口；所述的第一電壓表連接標(biāo)準(zhǔn)電阻的兩端，第二電壓表連接靜觸頭27的的電纜栓接電極與動(dòng)觸頭28的電纜栓接電極。

本發(fā)明實(shí)施例中，為了解決常規(guī)的四端法測(cè)量接觸電阻時(shí)因長(zhǎng)時(shí)間通電造成的觸頭發(fā)熱問(wèn)題，本發(fā)明改用脈沖法測(cè)量接觸電阻，如圖6和圖7所示，單片機(jī)基于接觸電阻測(cè)量電路，采用脈沖法測(cè)量接觸電阻，獲得接觸電阻與壓力特性曲線，具體包括以下步驟：

步驟1、閉合靜觸頭27的電極接口和動(dòng)觸頭28電極接口的兩個(gè)開關(guān)；

步驟2、控制步進(jìn)電機(jī)13，使動(dòng)觸頭28和靜觸頭27接觸；

步驟3、通過(guò)壓力傳感器23采集動(dòng)觸頭28和靜觸頭27兩端的壓力；

步驟4、單片機(jī)控制第二三極管和第四三極管關(guān)斷，同時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生短時(shí)脈沖信號(hào)使第一三極管和第三三極管短時(shí)導(dǎo)通；

步驟5、調(diào)節(jié)直流電源，增大通過(guò)動(dòng)觸頭28和靜觸頭27的短時(shí)電流；

步驟6、通過(guò)第一電壓表采集標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓值，獲得通過(guò)動(dòng)觸頭28和靜觸頭27的電流值；

步驟7、通過(guò)第二電壓表采集標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)觸頭28和靜觸頭27兩端的電壓值；

步驟8、根據(jù)測(cè)得的動(dòng)觸頭28和靜觸頭27兩端電壓與流過(guò)觸頭的電流獲得動(dòng)觸頭28和靜觸頭27之間的接觸電阻；

步驟9、單片機(jī)控制第一三極管和第三三極管關(guān)斷，同時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生短時(shí)脈沖信號(hào)使第二三極管和第四三極管短時(shí)導(dǎo)通，返回步驟5至步驟8；

步驟10、重復(fù)執(zhí)行步驟4至步驟9，獲得多次測(cè)量的接觸電阻，求平均值獲得最終的接觸電阻；

步驟11、調(diào)節(jié)動(dòng)觸頭28和靜觸頭27的之間的壓力大小，重復(fù)步驟4至步驟9，獲得接觸電阻與壓力特性曲線。

電弧特性包括交流電弧特性實(shí)驗(yàn)和直流電弧特性實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明以直流電弧特性實(shí)驗(yàn)為例說(shuō)明操作方法：

電弧發(fā)生裝置10采用拉弧的方式產(chǎn)生電弧，將直流電源7和不同類型的負(fù)載(電容3、電阻4、電感5)與電弧發(fā)生裝置10的電纜栓接口33串聯(lián)為一個(gè)回路。通過(guò)控制模塊9設(shè)定步進(jìn)電機(jī)13的速度、方向及運(yùn)行模式；這里假定點(diǎn)動(dòng)模式，設(shè)定速度為0.1mm/s。方向是兩個(gè)觸頭分離的方向。開啟DC電源之后，可以通過(guò)PC上位機(jī)的顯示器2觀察流過(guò)觸頭的電流和觸頭兩端的電壓，同時(shí)保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以便后期分析。當(dāng)研究靜態(tài)電弧特性時(shí)，先按下點(diǎn)動(dòng)按鍵使觸頭分離，當(dāng)有電弧發(fā)生時(shí)停止，當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒一段時(shí)間后繼續(xù)增大觸頭距離。不同的電壓、電流、負(fù)載類型、觸頭材料和觸頭直徑等條件下電弧弧長(zhǎng)不同、使拉弧距離不同。拉弧距離由實(shí)際情況確定。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)觀察到電弧穩(wěn)態(tài)燃燒時(shí)對(duì)應(yīng)的觸頭間距即為拉弧距離。通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊8將流過(guò)觸頭的電流信號(hào)、觸頭兩端的電壓信號(hào)和觸頭的溫度信號(hào)傳送至PC上位機(jī)(1)中進(jìn)行處理并顯示；當(dāng)研究動(dòng)態(tài)電弧特性時(shí)，拉動(dòng)動(dòng)觸頭28使電弧從產(chǎn)生、燃燒直至熄滅，同時(shí)采用高速攝像機(jī)11對(duì)拉弧過(guò)程進(jìn)行記錄?？梢酝ㄟ^(guò)控制模塊9設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的速度和運(yùn)行模式，通過(guò)調(diào)整動(dòng)觸頭24的分離速度、負(fù)載(電容3、電阻4、電感5)和電源(直流電源7、交流電流6)，研究在不同回路條件下的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)電弧特性。

電弧熄滅原理實(shí)驗(yàn)包括電磁吹弧實(shí)驗(yàn)和柵片滅弧實(shí)驗(yàn)；本發(fā)明仍以直流電弧熄滅實(shí)驗(yàn)為例說(shuō)明操作方法：

若采用電磁吹弧的方式進(jìn)行直流電弧熄滅實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先利用所述產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的直流電弧，此時(shí)電磁鐵線圈32沒(méi)有電流，不具有吹弧效果。當(dāng)直流電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，使電磁鐵的線圈32通電，產(chǎn)生電磁力使電弧彎曲從而熄滅?？梢哉{(diào)節(jié)電磁鐵的線圈電流來(lái)獲得不同磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)的滅弧特性。若采用柵片滅弧的方式進(jìn)行直流電弧熄滅實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)有無(wú)柵片滅弧時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比；在沒(méi)有柵片時(shí)控制動(dòng)觸頭28產(chǎn)生電弧，觀察電弧的燃燒情況；當(dāng)使用柵片時(shí)，控制動(dòng)觸頭28產(chǎn)生電弧，再次觀察電弧的燃燒情況。通過(guò)對(duì)比兩次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析滅弧柵片的滅弧特性。

本發(fā)明的PC上位機(jī)1中安裝有自主開發(fā)的一套上位機(jī)應(yīng)用軟件。該軟件采用LabVIEW開發(fā)環(huán)境、利用G語(yǔ)言編寫，具有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和顯示、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括動(dòng)觸頭28和靜觸頭27之間的接觸電壓、電源電壓、流過(guò)動(dòng)觸頭28和靜觸頭27的電流、動(dòng)觸頭28和靜觸頭27之間的接觸壓力和接觸電阻、靜觸頭27接觸點(diǎn)附近的工作溫度，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需要的具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確定。數(shù)據(jù)顯示可以采用波形圖、柱狀圖、餅圖、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表等多種顯示方式。數(shù)據(jù)分析包括對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的波形進(jìn)行時(shí)域、頻域、時(shí)頻域的分析，例如傅里葉分析、短時(shí)傅里葉分析、小波分析等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以采用多種文件格式，使如1vm、txt、xls等，便于使用者采用其它專業(yè)軟件進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其中某些部分所可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。