电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法，包括测试单元、数据采集单元和数据处理单元，数据采集单元与数据处理单元相连接，测试单元与数据采集单元电性连接，测试单元包括可调速电机、测试电极、至少用于放置待测样品的样品台和电源，测试电极与可调速电机固定连接，测试电极设置于待测样品的上方，且其在处于第一工位时能够与待测样品接触并产生摩擦和烧损。本发明专利技术提供的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置通过低电压摩擦起弧烧损，与电动汽车、充电装置等应用条件下电接触材料的工作环境更为相似，而且通过旋转摆臂实现周期摩擦起弧，可以避免磨屑造成的烧损干扰，同时对实时数据的记录采集提供了更好的可行性。集提供了更好的可行性。集提供了更好的可行性。

【技术实现步骤摘要】
电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法


[0001]本专利技术属于电工材料
，具体涉及一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法。

技术介绍

[0002]电接触过程中，两导体接触界面从分离到接触或从接触到分离时，一定条件下两者之间便会产生电弧。高能量、高温度的电弧会使接触材料表面熔化受损，恶化材料性能，降低材料使用寿命。因此，电接触材料的电弧烧蚀过程对评估电接触材料的使用寿命至关重要。
[0003]当前电接触材料的电弧烧蚀性能测试主要集中于受压接触的电弧烧蚀行为，主要针对高压电路的电触头材料，以提高接触力为目标来减少电弧烧损。随着电动汽车及其相应的充电桩产业的开发，因汽车振动产生的电弧、摩擦产生的电弧在所难免。采用原有评测方式，难以评估这类电弧损伤及其对安全性能的影响。国内也出现了带电摩擦测试电弧烧蚀性能的测试，简单地把摩擦磨损测试与电源连接进行往复式测试，进行最终质量烧损和体积烧损测量。但是这种方法不能有效体现电接触材料产生的电弧能量，另一方面不能有效去除磨屑对电弧烧蚀的负面影响，不能对电接触材料的抗电弧性能进行评估。
[0004]因此，从电动汽车产业需求出发，构建摩擦电弧测试方法，有着重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法，以克服现有技术中存在的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，包括测试单元、数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元与数据处理单元相连接，所述测试单元与所述数据采集单元电性连接；其中，所述测试单元包括可调速电机、测试电极、至少用于放置待测样品的样品台和电源，所述测试电极与可调速电机固定连接，所述测试电极设置于所述待测样品的上方，且所述测试电极在处于第一工位时能够与待测样品接触并产生摩擦和烧损。
[0008]本技术方案中，第一工位是指测试电极的下端部与待测样品的表面垂直接触时的位置。
[0009]进一步地，所述数据采集单元包括由电压测量装置、电流测量装置和电源组成的电路，以及补偿电路，所述补偿电路至少用于实现电压和电流的同时测试。
[0010]进一步地，所述数据处理单元至少用以实时记录数据和电压、电流和电弧曲线。
[0011]进一步地，所述测试电极采用钨电极。
[0012]更进一步地，所述测试电极与待测样品接触的一端部具有半球形结构。
[0013]进一步地，所述可调速电机上还设置有电机转盘，所述电机转盘上设置有限位块
并连接压力传感器，用以对测试电极的位置和初始接触状态进行限定。
[0014]进一步地，所述测试单元还包括样品固定装置，至少用以对待测样品的位置进行限定。
[0015]本专利技术实施例还提供了一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试方法，包括：
[0016]提供前述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置；
[0017]将待测样品固定于样品台上，将所述待测样品、测试电极和电源电性连接；
[0018]使所述电源通电，在等电压模式下，通过调节电压、电流、测试电极的转速，实现所述测试电极在处于第一工位时与待测样品接触并产生摩擦和烧损，并实时记录电压、电流和电弧曲线，进而完成电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试。
[0019]进一步地，所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试方法，具体包括：将所述待测样品与电源的负极连接，将所述测试电极与电源的正极连接。
[0020]进一步地，所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试方法，还包括：通过调节电源的脉冲宽度和频率，或者通过改变摩擦频率，实现电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试。
[0021]进一步地，所述制备方法还包括：在所述测试完成后，计算烧损质量，以及，测量烧蚀深度和烧蚀体积。
[0022]进一步地，所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试方法，还包括：在进行测试前，对所述待测样品的表面进行打磨和清洗。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本专利技术通过低电压摩擦电弧烧损，与电触点材料的工作环境更为相似，而且通过旋转摆臂方式实现周期摩擦电弧，可以避免磨屑造成的烧损干扰，同时对实时数据的记录采集提供了更好的可行性，此外，采用本专利技术方法测试的摩擦电弧烧损更好地体现了电接触材料的抗电弧性能，对其安全性评估更准确。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本申请一实施方式中电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置的结构示意图。
[0027]图2是图1中测试单元的结构示意图。
[0028]图3是实施例2中样品烧蚀后的形貌图。
[0029]图4是实施例2中样品烧蚀表面的划痕深度分布图。
[0030]图5是实施例3中样品烧蚀后的形貌图。
[0031]图6是实施例3的样品烧蚀表面的划痕深度分布图。
[0032]图7是实施例4中样品烧蚀后的形貌图。
[0033]图8是实施例4的样品烧蚀表面的划痕深度分布图。
[0034]图9是本申请一实施方式中电压16V，电流2A下测试20ms的采样数据图。
[0035]图10是对比例对应的摩擦磨损测试的样品形貌图。
[0036]图11是对比例对应的摩擦磨损测试的样品划痕深度分布图。
[0037]附图标记说明：1.测试单元，11、可调速电机，12、样品台，121、负极接触点，122、减震弹簧，13、电机转盘，14、钨电极，15、样品夹具，2、数据采集单元，3、数据处理单元，4、待测样品，5、限位块，6、压力传感器。
具体实施方式
[0038]通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本专利技术。本文中揭示本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本专利技术的示范性，本专利技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本专利技术的代表性基础。
[0039]鉴于现有技术的不足，本案专利技术人经过长期研究和实践，提出了一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法，通过低压带电摩擦产生电弧烧损，并通过旋转摆臂方式实现周期摩擦电弧，可以避免磨屑造成的烧损干扰，同时对实时数据的记录采集提供了更好的可行性，而且采用低压直流电源，与电动汽车等相关应用环境更具有可比性。如下将对本专利技术的技术方案更为详细的解释说明。
[0040]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，其特征在于包括测试单元、数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元与数据处理单元相连接，所述测试单元与所述数据采集单元电性连接；其中，所述测试单元包括可调速电机、测试电极、至少用于放置待测样品的样品台和电源，所述测试电极与可调速电机固定连接，所述测试电极设置于所述待测样品的上方，且所述测试电极在处于第一工位时能够与待测样品接触并产生摩擦和烧损。2.根据权利要求1所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，其特征在于：所述数据采集单元包括由电压测量装置、电流测量装置和电源组成的电路，以及补偿电路，所述补偿电路至少用于实现电压和电流的同时测试；和/或，所述电源包括直流电源。3.根据权利要求1所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，其特征在于：所述数据处理单元至少用以实时记录数据和电压、电流和电弧曲线。4.根据权利要求2所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，其特征在于：所述电源的正极与所述测试电极相连接，所述电源的负极与所述待测样品相连接。5.根据权利要求1所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，其特征在于：所述测试电极采用钨电极，和/或，所述测试电极与待测样品接触的一端部具有半球形结构，优选的，所述半球形结构的直径为2
‑
8mm。6.根据权利要求1所述的电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置，其特征在于：所述可调速电机上还设置有电机转盘，所述电机转盘上设置有限位块并连接压力传感器，用以对测试电极的位置和初始接触状态进行限定；和/或，所述测试单元还包括样品固定装置，至少用以对待测样品的位置进行限定；优选的，所述样品固定装置包括样品夹具。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：许赪，郑哲帅，郑必长，宋振纶，胡芳怡，胡方勤，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：