低压电器件可靠性测试装置及系统技术领域
本发明属于风电机组用电器件可靠性试验技术领域，尤其涉及一种动载荷下低压
电器件可靠性测试装置及系统。
背景技术
风力发电系统中，位于机舱或叶轮内的机械结构和电气系统远离地面，对其进行
维修/维护比较困难，且对于操作人员来说攀登塔架具有一定的危险性。并且，对发电系统
的维护/维修可能需要停机，停机则会降低发电系统的产能。因此，应当尽量保证机舱或叶
轮内的机械结构和电气系统中每个元器件或环节的可靠性，从而提高发电系统整体的可靠
性。
对于一些可预知的不良工况，可以在设计阶段作出预防措施，如关键部件或系统
的冗余设计等。然而，风力发电系统的运行工况具有其特殊性，某些在其他领域通用的机
械/电气设备在风力发电系统中使用时则可能会出现新的问题，本领域人员应当尽可能发
现可能对系统可靠性造成影响的因素，并采取措施判断是否需要采取应对措施。
发明内容
本发明实施例提供一种低压电器件可靠性测试装置及系统，能够检测旋转工况下
低压电器件的可靠性。
第一方面，提供一种低压电器件可靠性测试装置，用于对低压电器试件施加动载
荷，包括支架、转轴和安装架。支架设置有轴线平行于水平面的安装孔；转轴可转动地插接
于安装孔；安装架具有相对的连接端和试件固定端，连接端固定于转轴，试件固定端远离转
轴设置。
在第一种可能的实现方式中，安装架包括一根或多根辐条，辐条的一端连接于安
装架，辐条沿转轴的径向延伸。
结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，多根辐条绕转轴周向分
布并沿转轴的径向辐射延伸。
结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，安装架进一步包括桥接
杆，桥接杆连接相邻的辐条。
结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，辐条绕转轴的周向均布，
桥接杆连接于相邻的辐条的末端以形成多边形/圆形结构。
结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，辐条为双排辐条，包括第
一辐条和第二辐条，第一辐条和第二辐条的一端连接于转轴上同一母线的不同点上，另一
端连接桥接杆。
结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，支架上的安装孔包括同
轴设置的第一安装孔和第二安装孔，转轴两端分别插接于第一安装孔和第二安装孔。
结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，转轴的第一端设置有空
腔，空腔具有位于第一端的第一开口和位于转轴的圆周面的第二开口。
结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，还包括具有振动部的振
动装置，支架固定于振动部。
第二方面，提供低压电器件可靠性测试系统，用于测试动载荷下低压电器试件的
可靠性，包括测试装置、控制装置和驱动装置。测试装置为第一方面中任意一项所说明的低
压电器件可靠性测试装置，用于安装待测试的低压电器件，低压电器件具有执行电路和控
制电路；控制装置用于向控制电路发出测试信号，并接收执行电路的反馈信号；驱动装置至
少能够驱动测试装置中的转轴转动。
在第一种可能的实现方式中，控制装置包括PLC模块，PLC模块包括输入接口和输
出接口，输出接口用于连接待测试的低压电器件的控制电路，输入接口用于连接低压电器
件的执行电路。
结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，PLC模块固定于转轴或安
装架上。
结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，控制装置进一步包括计
算机，计算机通过滑环与PLC模块通讯连接。
结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，驱动装置至少包括变频
器和驱动转轴的电机，计算机通过变频器控制电机的转速。
本发明提供的低压电器件可靠性测试装置和系统，可以测试继电器等低压电器件
在回转、振动工况下的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为根据本发明一个实施例提供的低压电器件可靠性测试装置的结构示意图；
图2为图1中转轴的结构示意图；
图3为根据本发明一个可选实施例提供的安装架的结构示意图；
图4为根据本发明另一个实施例提供的低压电器件可靠性测试装置的结构示意
图；
图5为根据本发明一个实施例提供的低压电器件可靠性测试系统的结构示意图。
其中：
1-可靠性测试系统，10-变频器，20-电机，30-测试装置；
100-振动装置；
200-支架，210-支板，220-支板，211-轴承；
300、300a-转轴，310a-轴肩，320a-轴套，330-空腔，331-第一开口，332-第二开口；
400、400a、40-安装架，410、420-辐条，430、440-桥接杆，410a-第一辐条，420a-第
二辐条，430a-第一辐条，440a-第二辐条，450a-桥接杆；
500-滑环；600-带轮；700-继电器；800-PLC模块；900-计算机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但
是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细
节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明
的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体结构和配置，而是在不脱离本发明
的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施
例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
风力发电系统的运转工况较为复杂，运转过程涉及到叶轮旋转、偏航和桨叶变桨
等动作，以上动作可能会引起各个设备的振动或对某些设备产生动力载荷。例如，风力发电
机组叶轮内的变桨装置中包括电机和传动装置，电机的控制电路中一般有继电器、接触器
等低压电器，这部分电器元件在实际接线中设置于叶轮内并随叶轮旋转。低压电器中的触
头多由衔铁驱动，衔铁由电磁线圈的电磁力和/或弹簧弹力驱动。叶轮旋转时低压电器件的
衔铁或触头等关键元件会受到离心力等动载荷，可能会对低压电器件内的磁力和弹簧弹力
造成干扰。本发明提供的低压电器件可靠性测试装置及系统，可模拟风力发电机组的叶轮
旋转工况，并对该工况下的低压电器件的触头闭合/打开的稳定性进行测试。
参考图1和图2，图1为根据本发明一个实施例提供的低压电器件可靠性测试装置
的结构示意图，图2为图1中转轴300的结构示意图。本实施例中，低压电器件可靠性测试装
置用于对低压电器试件施加动载荷，其包括振动装置100、支架200、转轴300和安装架400。
振动装置100包括可振动的振动部，支架200固定于其振动部上。转轴300可转动地连接在支
架200上，安装架400固定于转轴300上并能随转轴300转动。使用时，可在安装架400上远离
转轴300的部位安装继电器700和PLC模块800；在转轴300的一端安装带轮600，通过带传动
驱动转轴300转动；在转轴300的另一端安装滑环500，实现继电器700和PLC模块800中电信
号的传输。
振动装置100具有振动部，能够提供水平、竖直或其他方向的振动，用于模拟风力
发电机组桨叶变桨等工况引起的振动。振动部的振动由激振装置驱动，激振装置可以为超
声波激振装置、电磁激振装置或惯性激振装置等，能够提供具有预定幅值和频率的振动。
支架200包括底板、支板210和支板220，支板210和支板220平行设置，二者之间具
有预定距离。支板210和支板220顶部均设置有一个安装孔，两个安装孔的轴线共线且平行
于水平面。安装孔中可以安装轴承。支架200固定于振动装置100的振动部上，可通过螺栓将
支架200的底板紧固至振动部，使用时振动部可驱动支架200振动。
转轴300为台阶轴，转轴300的第二端设置有键槽，用于安装驱动转轴300转动的驱
动件；转轴300的第一端设置有空腔330，空腔330在转轴300的轴向延伸，具有第一开口331
和第二开口332，其中第一开口331位于转轴300的第一端的端面，第二开口332位于转轴300
的圆周面。使用时，转轴300通过其两端插装于支架200的两个轴承211的轴承孔中。并且，转
轴300的第二端由轴承211中伸出形成悬臂梁，该端可连接带轮600以通过带传动机构驱动
转轴300转动；第一端(即设置空腔330的一端)可与滑环500连接，滑环500的接线可通过空
腔330排布并延伸至安装架400上，可避免接线在转轴300在回转过程中发生干扰、绞缠，保
证试验的稳定运行。
安装架400具有相对的连接端和试件固定端，连接端固定于转轴300上，试件固定
端远离转轴300设置。本实施例中，安装架400由连接环490、八根辐条和多个直杆状的桥接
杆连接构成。连接环490具有环体和中心孔，八根辐条中每根辐条的一端均固定于连接环
490的环体上，另一端沿环体径向延伸，并且八根辐条绕环体中心沿周向均布，形成辐射状
结构。多根桥接杆中包括八根较长的桥接杆，分别连接在两两相邻的辐条的末端，使得安装
架400形成八边形的盘状结构。另外，多根桥接杆还包括八根较短的桥接杆，平行于较长的
桥接杆一一连接于两两相邻的八根辐条。本实施例中，安装架400的连接环490为连接端，通
过连接环490的中心孔可连接于转轴300上。安装架400的边缘处(辐条远离连接环490的一
端和桥接杆)为试件固定端。以辐条410、辐条420和桥接杆430为例说明，辐条410、辐条420
和桥接杆430构成三角形构架，桥接杆430上可设置继电器安装结构，用于安装待测试的继
电器。桥接杆430远离转轴300，因此安装架400随转轴300转动时位于桥接杆430上的继电器
能够获得较大离心力。PLC模块800作为控制装置，可固定于辐条420上，其距离旋转中心较
近，可使安装架400整体的转动惯量较小。
安装架400由辐条和桥接杆连接形成，整体质量较轻，且三角结构较稳固，有利于
安装架400的平稳回转和减少回转所需的功率。且多个辐条和桥接杆结构使得安装架400上
可同时安装多个待测电器试件，便于同时测试。
在可选实施例中，辐条的数量可以为四根，即图1中所示的安装架400中仅保留辐
条410、辐条420及二者的关于连接环490中心对称的两根辐条。该结构能减轻安装架400的
重量并保持其转动时的动平衡。
在可选实施例中，辐条的数量还可以为两根，即图1中所示的安装架400中仅保留
辐条410和辐条420。该结构可进一步减轻安装架400的重量。
在可选实施例中，辐条的数量还可以为两根，可参考图3，图3为根据本发明一个可
选实施例提供的安装架40的结构示意图。安装架40包括连接环41、辐板42和辐板43。在该可
选实施例中，两根辐条均变形为三角形的辐板。辐板42和辐板43为形状相同的三角形，二者
的一角连接于连接环41上，并且关于连接环41中心对称地分布。辐板42和辐板43均可设置
安装孔等安装结构，用于安装待测试电器件。当然，辐板42和辐板43的形状并不限于三角
形，例如，在另一个可选实施例中，辐板42和辐板43的形状为矩形。辐板(辐条)的数量也不
限于二，例如，在另一个可选实施例中，辐板(辐条)的数量为一，即只保留辐板42或辐板43
之一即可。
在可选实施例中，安装架400中桥接杆的形状还可以为弧形，并且使得安装架400
为圆盘状。
在可选实施例中，安装架400还可以为实体板面的圆盘状结构。在另一个可选实施
例中，安装架400还可以是具有圆周面的浅桶状结构。
图4为根据本发明另一个实施例提供的低压电器件可靠性测试装置的结构示意
图。低压电器件可靠性测试装置包括支架200、转轴300a和安装架400a等结构。本实施例中
与前述实施例中的低压电器件可靠性测试装置具有基本相同的结构，相同之处此处不再赘
述，仅对不同之处进行说明。
相对于转轴300，转轴300a上进一步设置有轴肩310a和轴套320a，用于连接固定安
装架400a。
安装架400a包括多个辐条和桥接杆。安装架400a中的辐条为双排辐条，例如，安装
架400a上设置有第一辐条410a、第二辐条420a，二者的一端分别连接于轴肩310a和轴套
320a上，并且对应于转轴300a的同一条母线。安装架400a上设置有第一辐条430a和第二辐
条440a，二者的一端分别连接于轴肩310a和轴套320a上，并对应于转轴300a的另一条母线。
第一辐条和第二辐条的一端连接在转轴300a上的不同点上，另一端连接于桥接杆450a上的
一端，从而与转轴300a形成大致呈三角形的结构。该种三角形结构使得安装架400a在轴向
方向上的刚度进一步增大，可减轻安装架400a转动时在转轴轴向发生的变形或震动。
本发明实施例还提供了一种低压电器件可靠性测试系统，用于测试动载荷下低压
电器试件的可靠性。参考图5，图5为根据本发明一个实施例提供的低压电器件可靠性测试
系统的结构示意图。可靠性测试系统1包括测试装置30、控制装置和驱动装置，用于测试继
电器700在旋转工况下的可靠性。本实施例中，测试装置30为前述任意一个实施例中所说明
的低压电器件可靠性测试装置，用于安装待测试的低压电器件(例如继电器700)和PLC(可
编程逻辑控制器)。控制装置包括计算机900和PLC模块800；驱动装置包括变频器10和电机
20。
测试装置30用于安装待测试的低压电器件和PLC模块800，本实施例中，低压电器
为继电器700，该继电器包括触头电路和电磁线圈电路，触头电路即执行电路，电磁线圈电
路即控制电路。对于常开触头及其线圈，当线圈电路中不通电时，触头电路处于断开状态；
当线圈通电时，触头电路处于闭合状态。对于常闭触头及其线圈，当线圈电路中不通电时，
触头电路处于闭合状态；当线圈通电时，触头电路处于断开状态。
控制装置中，PLC模块800包括输入接口和输出接口，输出接口连接待测试低压电
器件的控制电路，输入接口连接低压电器件的执行电路。PLC模块800与计算机900之间也有
通讯连接，可以为实时的在线连接。计算机900可以通过连接线缆连接滑环500，再由滑环
500连接PLC模块800。计算机900可通过滑环500向PLC模块800发送实时的测试信号并接和
存储收PLC模块800的反馈信号。PLC800能够将计算机900的测试信号发送至待测试低压电
器，并接收由待测试低压电器的反馈信号。PLC模块800固定于所述转轴或安装架上，能够减
少由测试装置30中引出的接线，从而减少所需的滑环的信道数量。在可选实施例中，还可以
不设置计算机900，PLC模块800本身具有存储单元，可预存控制程序对测试中获得的数据进
行存储，同样可以执行控制功能。在其他可选实施例中，还可以以单片机替代PLC模块800执
行控制功能。
驱动装置包括变频器10和电机20，电机20用于驱动转轴300转动。变频器10可由计
算机900控制频率，从而对电机20进行调频调速。可根据叶轮实际转速换算本系统中转轴
300的合理转速，保证待测试低压电器件具有与实际工况相当的线速度。
测试时，首先通过计算机900控制变频器10调节电机20的转速，使测试装置30中安
装架的转速达到预定值。再通过计算机900向PLC模块800发送测试信号，如使继电器线圈得
电的信号；同时计算机900接收PLC模块800获得的反馈信号，即继电器中触头电路中的相应
“接通”/“断开”信号。当继电器的触头为常开触头且PLC模块800发送的测试信号为使继电
器线圈得电的信号时，反馈信号应为稳定的“接通”信号，如果测试过程中反馈信号中出现
断开的信号，则表明在该工况下继电器的性能不可靠。
在可选实施例中，同时使振动装置100处于振动状态，使得待测试的低压电器件处
于回转和振动的复合工况下，可同时模拟风力发电机组运行过程中变桨的工况。
本发明提供的低压电器件可靠性测试装置和系统，可以测试继电器等低压电器件
在回转、振动工况下的可靠性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替
换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利
要求的保护范围为准。