专利名称：电气触点老化状态诊断方法
技术领域：
本发明涉及利用多种检测手段对电气触点的老化状态进行诊断的方法。
背景技术：
在加工两接触导体时，很难保证两者的接触表面完全平整，因为无论两导体的接触表面经过怎样精细的加工，在微观上总是凹凸不平的，两导体真正发生接触的部位可能只是一个或多个微小的点。当电流流经接触表面时，收缩于接触点(导电斑点)处，使电流流过的路径增长，有效导电面积变小，出现附加的电阻。如果电流流过的导电斑点不是纯金属接触，而是存在导电的表面膜，则会引起膜电阻。膜电阻具有如下特征(1)膜层为不良导 体，随着膜层厚度的增加，接触电阻会迅速增大；(2)在较高接触压力下会发生机械击穿；在较高电压或电流下会发生电击穿；(4)在较小接触压力或电压、电流仅为mV或mA级的情况下，膜层电阻不易被击穿，接触电阻会呈现高阻特性，影响电信号的传输。在电气触点中，老化的触点表面会出现较厚的膜层，膜层电阻在微电流条件下表现的较为明显。当电流很小时，膜层不易被击穿，此时呈现高阻状态；电流较大时，膜层被击穿，显出常态的接触电阻。触点老化程度越明显，膜层越厚，接触电阻显示出稳定值所需要的电流就越大，在接触电阻变化趋势图中拐点处的二阶导数以及曲率就越小。当电流增大至正常工作电流时，仍不足以使膜层被击穿时，即出现触点接触不良的现象。目前，国内外对电气触点的研究主要集中在接触电阻产生的原因、接触电阻的数学模型及测量方法、电气触点的失效分析等方面，在电气触点老化领域的研究成果较为少见。但是电气触点在工业控制领域的应用极其广泛，如不能及时发现触点的老化降级，可能导致后续运行中出现由于接触不良导致的拒动，造成严重后果。

发明内容
本发明的目的是提供一种电气触点老化状态诊断方法，该方法综合利用了包括微电流接触电阻跟踪检测、触点表面微观检测、触点表面成分分析、触点压力以及触点表面镀层厚度测量在内的多种检测手段，能够准确判断触点当前的老化状态。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案电气触点老化状态诊断方法，包括
(1)利用微电流接触电阻变化趋势跟踪仪测量微安级电流下触点的接触电阻，并且在设定的电流范围内动态地跟踪测量触点接触电阻的变化趋势，然后在变化趋势的图上计算出拐点处二阶导数的大小以及曲率变化的大小，初步判断触点的老化状态；
(2)对触点表面的形貌进行微观检测，判断触点的老化状态；
(3)对触点表面进行微区成分分析，获得触点表面有关碳化程度、氧化程度以及硫化程度的数据，进一步判断触点的老化状态；(4)利用压力传感器测量触点的压力，判断触点的弹簧是否发生老化降级；
(5)利用显微技术对触点表面的镀层厚度进行测量，测量的结果能够验证上述各步骤中关于触点老化状态的判断结果；
在上述每个步骤中，获得的触点的测量数据或结果是需要和对比触点的相应测量数据或结果进行对比判断的。由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点利用微电流接触电阻变化趋势跟踪仪在微电流下自动跟踪测量触点的接触电阻随电流增大的变化趋势，并在变化趋势的图上计算出拐点处二阶导数的大小以及曲率变化的大小，初步判断被测触点的老化状态，二阶导数或者曲率越大，表示老化程度越低；然后对触点表面形貌微观检测与触点表面成分分析，进一步推断被测触点的老化状态，再结合触点压力、触点表面镀层厚度的测量，最终实现准确地判断触点当前的老化状态。


附图I为1#触点和2#触点的接触电阻随电流增大的变化趋势 附图2为1#触点的表面形貌 附图3为2#触点的表面形貌 附图4为1#触点表面的微区成分分析结果 附图5为2#触点表面的微区成分分析结果 附图6为1#触点接触部位的镀层厚度测量结果 附图7为2#触点接触部位的镀层厚度测量结果图。
具体实施例方式下面结合附图来进一步阐述本发明。本发明的方法在于通过实验手段，测量触点的不同老化状态指标，进而准确有效地判断触点的老化状态。对某型号触点开关的1#触点和2#触点进行多种老化状态指标的测量，具体实施步骤如下
(I)利用微电流接触电阻变化趋势跟踪仪在OlmA电流范围内跟踪测量1#触点和2#触点的接触电阻随电流增大的变化趋势，如附图I所示。相对于1#触点，2#触点的接触电阻能够在较短时间内趋于稳定，2#触点的接触电阻随电流增大的变化趋势图在拐点处的二阶导数和曲率(即曲线的弯曲程度)更大，2#触点的接触电阻最终稳定在0.01Ω左右，而1#触点的接触电阻最终稳定在O. I Ω左右，从而初步判断1#触点已出现老化降级。上述微电流接触电阻变化趋势跟踪仪为现有仪器，具体参见中国实用新型专利授权文献，授权号ZL200920141692.6，但根据触点微电流接触电阻变化趋势图拐点处二阶导数的大小以及曲率变化的大小判断触点的老化状态，是本申请首次提出。(2)对1#触点和2#触点的表面形貌分别进行了微观检测。参见图2所示，1#触点的表面有许多划痕和杂质，并且存在大片污浊物，而在图3中，2#触点表面比较平滑，且少有污浊物，则判断1#触点出现老化降级。(3)对1#触点和2#触点表面分别进行了微区成分分析。如图4所示，1#触点表面的污浊物以碳元素为主，说明该触点已出现碳化，而碳为不良导体，其会直接影响触点的接触性能，触点碳化严重时会导致接触不良而失效，而在图5中，2#触点表面以银为主，其氧化与碳化程度均不明显。结合步骤(2)、(3)，进一步推断1#触点已出现老化降级。(4)利用压力传感器对1#触点和2#触点的压力进行了测量，测量结果如下表所示
权利要求
1.一种电气触点老化状态诊断方法，其特征在于包括 (1)利用微电流接触电阻变化趋势跟踪仪测量微安级电流下触点的接触电阻，并且在设定的电流范围内动态地跟踪测量触点接触电阻的变化趋势，然后在变化趋势的图上计算出拐点处二阶导数的大小以及曲率变化的大小，初步判断触点的老化状态； (2)对触点表面的形貌进行微观检测，判断触点的老化状态； (3)对触点表面进行微区成分分析，获得触点表面有关碳化程度、氧化程度以及硫化程度的数据，进一步判断触点的老化状态； (4)利用压力传感器测量触点的压力，判断触点的弹簧是否发生老化降级； (5)利用显微技术对触点表面的镀层厚度进行测量，测量的结果能够验证上述各步骤中关于触点老化状态的判断结果； 在上述每个步骤中，获得的触点的测量数据或结果是需要和对比触点的相应测量数据或结果进行对比判断的。
全文摘要
本发明公开了一种电气触点老化状态的诊断方法，通过在微电流下跟踪测量触点的接触电阻随电流增大的变化趋势，并在变化趋势的图上计算出拐点处二阶导数的大小以及曲率变化的大小，初步判断触点的老化状态，然后对触点表面形貌微观检测与触点表面成分分析，进一步推断被测触点的老化状态，再结合触点压力、触点表面镀层厚度的测量，最终实现准确地判断出触点当前的老化状态。
文档编号G01R31/02GK102818946SQ20121018221
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者石颉, 姚建林, 施海宁 申请人:苏州热工研究院有限公司, 中国广东核电集团有限公司