【摘要】：分離熔焊是近年來國內(nèi)外專家發(fā)現(xiàn)的一種有悖于傳統(tǒng)主流結(jié)論的現(xiàn)象,即動(dòng)熔焊發(fā)生于觸頭分離過程而非閉合過程。研究分離熔焊的發(fā)生機(jī)理有助于提出減少或避免熔焊發(fā)生的各項(xiàng)預(yù)防措施,從而提高各開關(guān)電器的抗熔焊性能及其壽命,提高各開關(guān)電器的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)研究分離熔焊現(xiàn)象具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前,對(duì)電觸頭分離熔焊的研究還處于初級(jí)階段,仍存在許多不足。其一是分離熔焊試驗(yàn)條件比較局限和簡(jiǎn)單,例如試驗(yàn)電壓、接觸壓力等試驗(yàn)條件較為單一;其二是目前的分離熔焊試驗(yàn)在測(cè)量參數(shù)選擇上進(jìn)行了簡(jiǎn)化,沒有同時(shí)檢測(cè)觸頭位移、受力、電壓、電流、電極材料轉(zhuǎn)移等多狀態(tài)實(shí)時(shí)特征。由于這些不足,導(dǎo)致不能確定目前所得分離熔焊的結(jié)論是否具有普適性、是否在更廣泛的條件下成立,需要擴(kuò)大試驗(yàn)條件以便討論。同時(shí)對(duì)熔焊時(shí)刻判斷的精準(zhǔn)性仍需斟酌,需要進(jìn)行更多試驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量與分析。針對(duì)這兩方面的不足,本文搭建了一套分離熔焊試驗(yàn)系統(tǒng)。利用該分離熔焊試驗(yàn)系統(tǒng)可進(jìn)行熔焊試驗(yàn),且試驗(yàn)參數(shù)可調(diào),包括電氣參數(shù)(電壓1V-270V、電流1A-100A)及機(jī)械參數(shù)(接觸壓力1N-100N,觸頭開距0.5-3mm)等。該系統(tǒng)配備了采集卡、分壓器、力傳感器及兩臺(tái)位移傳感器,可在試驗(yàn)中對(duì)各機(jī)電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,通過再現(xiàn)試驗(yàn)波形分析,可對(duì)熔焊熔焊現(xiàn)象進(jìn)行透徹的研究。同時(shí),該裝置以工業(yè)CCD相機(jī)等光學(xué)儀器為基礎(chǔ),能實(shí)現(xiàn)在熔焊試驗(yàn)過程中觸頭表面形貌的實(shí)時(shí)拍攝。并利用數(shù)據(jù)壓縮卡及相應(yīng)的處理程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮與存儲(chǔ)。拍攝完成后,利用自編程序?qū)φ掌_展輪廓提取及相應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算,可得到觸頭表面的凸尖高度的發(fā)展情況,并獲得觸頭間最小距離的變化規(guī)律。利用該套分離熔焊試驗(yàn)系統(tǒng),本文使用三種不同材料觸頭(AgSnO2,AgNi和AgCdO)進(jìn)行電壽命試驗(yàn)(熔焊試驗(yàn)),包括電源電壓、回路電流、線圈回路電流、最大接觸力等試驗(yàn)條件各不相同。實(shí)時(shí)測(cè)量了斷開及閉合電路過程中各機(jī)電參數(shù),同時(shí)還對(duì)熔焊試驗(yàn)過程觸頭表面形貌進(jìn)行了實(shí)時(shí)拍攝。通過虛擬儀器技術(shù),本文獲得了觸頭斷開過程的分離熔焊過程機(jī)電參數(shù)波形;通過圖像處理,獲得觸頭表面輪廓并得到觸頭表面形貌信息。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析,本文得到了以下結(jié)論:(1)熔焊可發(fā)生在觸頭斷開過程,閉合熔焊發(fā)生的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分離熔焊發(fā)生的概率;(2)觸頭斷開過程分離熔焊的發(fā)生總是伴隨著一個(gè)短暫的脈沖電壓,本文發(fā)現(xiàn)該脈沖并不是由普遍認(rèn)為的觸頭彈跳造成的,根據(jù)分離熔焊時(shí)刻各機(jī)電參數(shù)波形的具體分析,本文認(rèn)為該彈跳是由觸頭間材料轉(zhuǎn)移形成的金屬液橋冷卻凝固造成;(3)根據(jù)本文試驗(yàn)結(jié)果分析,本文提出觸頭斷開過程的分離熔焊發(fā)生機(jī)理是,觸頭斷開過程的燃弧造成強(qiáng)烈的材料轉(zhuǎn)移,在觸頭間形成金屬液橋,液橋冷卻凝固造成熔焊;(4)隨著操作次數(shù)的增加,觸頭表面最大凸尖高度及觸頭間最短距離不呈現(xiàn)單調(diào)變化。觸頭表面最大凸尖高度先波動(dòng)增加至某一最大值后,再波動(dòng)減小至穩(wěn)定值,該穩(wěn)定值大于初始值;觸頭間最短距離先波動(dòng)減小至某一最小值后,再波動(dòng)增大至穩(wěn)定值,該穩(wěn)定值小于初始值。以上試驗(yàn)結(jié)果為分離熔焊過程的研究提供了幫助,對(duì)理解分離熔焊的發(fā)生機(jī)理有重大的意義。
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【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM503.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2445161