陳小剛 伍紹鵬
摘? ?要:為有效解決配電網(wǎng)帶電作業(yè)中拾取螺帽、墊片等小型鐵質(zhì)材料時(shí)不方便,工作效率低,勞動(dòng)消耗大的問(wèn)題。研制一種螺帽、墊片等鐵質(zhì)材料拾取器很有必要,工具需滿足操作簡(jiǎn)便,拾取可靠,攜帶方便的要求。該工具通過(guò)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)拾取墊片等鐵質(zhì)材料,通電時(shí)鐵芯帶磁,斷電消磁。鐵芯斷電消磁迅速,線圈規(guī)格滿足磁力要求大于0.5N。
關(guān)鍵詞:鐵質(zhì)材料拾取器? 電磁感應(yīng)? 應(yīng)用效果
隨著電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展,帶電作業(yè)已經(jīng)成為電網(wǎng)線路及設(shè)備檢修、維護(hù)、改造的常規(guī)及重要作業(yè)方式,為電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。配電網(wǎng)帶電作業(yè)量占所有帶電作業(yè)量80%以上。配電網(wǎng)帶電作業(yè)中經(jīng)常有拾取螺帽、墊片等小型鐵質(zhì)材料的情況,由于絕緣手套法作業(yè)時(shí)需穿戴3層手套(內(nèi)襯手套、絕緣手套、機(jī)械防護(hù)手套)進(jìn)行操作。在拾取螺帽、墊片時(shí)非常不方便,且墊片等小型材料容易掉落,造成了工作效率低,勞動(dòng)消耗大的問(wèn)題存在。以安裝避雷器為例,安裝3只避雷器時(shí)間約為40min,其中安裝墊片及螺帽的時(shí)間約為20min,而且這個(gè)過(guò)程中作業(yè)人員要精力高度集中,身體消耗很大。特別當(dāng)墊片等小型材料掉落以后,尋找難度極大,造成作業(yè)時(shí)間浪費(fèi)。因此很有必要研制一種螺帽、墊片等鐵質(zhì)材料拾取器。
1? 原理圖
如圖1所示,E代表直流電源,S代表開(kāi)關(guān),A代表線路,B代表鐵芯,L代表線圈,R為電阻。該工具通過(guò)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)拾取鐵質(zhì)材料,通電后鐵芯帶磁,能夠拾取鐵質(zhì)材料,斷電后鐵芯無(wú)磁,材料自動(dòng)掉落。
電磁吸力:
由于電磁鐵吸力公式過(guò)于復(fù)雜,部分參數(shù)無(wú)法查詢,部分?jǐn)?shù)據(jù)測(cè)量難度過(guò)大,加之工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,需測(cè)量性能參數(shù)少,所以決定通過(guò)試驗(yàn)的方式確定相關(guān)材料及制作要求。為滿足鐵芯消磁迅速、剩磁少,吸取材料可靠,吸力大于0.5N,額定工作1min線圈溫度不超過(guò)60℃的要求,通過(guò)四組試驗(yàn)得到結(jié)果如下:
第一組選用鐵芯直徑為8mm,長(zhǎng)度為150mm的電工純鐵,鐵芯裸露長(zhǎng)度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;未串聯(lián)電阻。結(jié)論是:吸力大于0.5N,線圈發(fā)熱嚴(yán)重,約12s后吸力消失。
第二組選用鐵芯直徑為8mm,長(zhǎng)度為150mm的電工純鐵,鐵芯裸露長(zhǎng)度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制500匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;未串聯(lián)電阻。結(jié)論是:吸力大于0.5N,線圈發(fā)熱嚴(yán)重,約18s后吸力消失。
第三組選用鐵芯直徑為8mm,長(zhǎng)度為150mm的電工純鐵,鐵芯裸露長(zhǎng)度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;串聯(lián)50Ω電阻。結(jié)論是:吸力大于0.5N,線圈發(fā)熱未超過(guò)60℃,吸力持續(xù)超過(guò)1min,鐵芯消磁迅速。
第四組選用鐵芯直徑為8mm,長(zhǎng)度為150mm的電工純鐵,鐵芯裸露長(zhǎng)度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;串聯(lián)100Ω電阻。結(jié)論是:吸力大于0.5N,線圈發(fā)熱未超過(guò)50℃,吸力持續(xù)超過(guò)1min,鐵芯消磁迅速。
鑒于以上試驗(yàn)結(jié)果,確定鐵芯選用直徑為8mm,長(zhǎng)度為150mm的電工純鐵,鐵芯裸露長(zhǎng)度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;串聯(lián)電阻選用100Ω金屬膜電阻元件。
2? 結(jié)構(gòu)圖
如圖2所示,為滿足工具絕緣良好、操作簡(jiǎn)便、攜帶方便、抗摔的要求,外殼選用厚度為3mm聚乙烯材料定制外殼,整個(gè)工具長(zhǎng)24cm,高20cm,鐵芯及線圈置于上部,電阻及電池置于手持部位,總重量約300g。
3? 應(yīng)用效果
該工具吸力約1N,鐵芯消磁迅速,操作方便,能有效解決穿戴絕緣手套時(shí)拾取螺帽、墊片等小型材料極度不便的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際操作測(cè)驗(yàn),每次安裝一套螺帽減少作業(yè)時(shí)間約5min,一項(xiàng)作業(yè)一般會(huì)有3次,一項(xiàng)作業(yè)減少作業(yè)時(shí)間約15min。使用該工具,提高了工作效率,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,為電網(wǎng)帶電檢修提供了有利條件,為提高供電可靠性提供了有力保障。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊德強(qiáng),潘錦,陳波,等.《電磁兼容原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2013,11(4):236-239.
[2] 陳瑤,劉修寬,李彪.電磁兼容原理淺析[J].技術(shù)監(jiān)督縱橫,1999(6):23.
[3] 歐陽(yáng)力萍,胡仕雄.淺談電磁兼容原理及試驗(yàn)[J].湖南電力,1999(5):38-39.
科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)2020年3期