一種螺帽和墊片等鐵質材料拾取器的研制

陳小剛 伍紹鵬

摘? ?要：為有效解決配電網帶電作業中拾取螺帽、墊片等小型鐵質材料時不方便，工作效率低，勞動消耗大的問題。研制一種螺帽、墊片等鐵質材料拾取器很有必要，工具需滿足操作簡便，拾取可靠，攜帶方便的要求。該工具通過電磁感應原理實現拾取墊片等鐵質材料，通電時鐵芯帶磁，斷電消磁。鐵芯斷電消磁迅速，線圈規格滿足磁力要求大于0.5N。

關鍵詞：鐵質材料拾取器? 電磁感應? 應用效果

隨著電網建設和發展，帶電作業已經成為電網線路及設備檢修、維護、改造的常規及重要作業方式，為電力系統的安全、可靠、穩定運行發揮了重要作用。配電網帶電作業量占所有帶電作業量80%以上。配電網帶電作業中經常有拾取螺帽、墊片等小型鐵質材料的情況，由于絕緣手套法作業時需穿戴3層手套（內襯手套、絕緣手套、機械防護手套）進行操作。在拾取螺帽、墊片時非常不方便，且墊片等小型材料容易掉落，造成了工作效率低，勞動消耗大的問題存在。以安裝避雷器為例，安裝3只避雷器時間約為40min，其中安裝墊片及螺帽的時間約為20min，而且這個過程中作業人員要精力高度集中，身體消耗很大。特別當墊片等小型材料掉落以后，尋找難度極大，造成作業時間浪費。因此很有必要研制一種螺帽、墊片等鐵質材料拾取器。

1? 原理圖

如圖1所示，E代表直流電源，S代表開關，A代表線路，B代表鐵芯，L代表線圈，R為電阻。該工具通過電磁感應原理實現拾取鐵質材料，通電后鐵芯帶磁，能夠拾取鐵質材料，斷電后鐵芯無磁，材料自動掉落。

電磁吸力：

由于電磁鐵吸力公式過于復雜，部分參數無法查詢，部分數據測量難度過大，加之工具結構簡單，需測量性能參數少，所以決定通過試驗的方式確定相關材料及制作要求。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60℃的要求，通過四組試驗得到結果如下：

第一組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態鋰離子電池;未串聯電阻。結論是：吸力大于0.5N，線圈發熱嚴重，約12s后吸力消失。

第二組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制500匝;電池選用12V可充電固態鋰離子電池;未串聯電阻。結論是：吸力大于0.5N，線圈發熱嚴重，約18s后吸力消失。

第三組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態鋰離子電池;串聯50Ω電阻。結論是：吸力大于0.5N，線圈發熱未超過60℃，吸力持續超過1min，鐵芯消磁迅速。

第四組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態鋰離子電池;串聯100Ω電阻。結論是：吸力大于0.5N，線圈發熱未超過50℃，吸力持續超過1min，鐵芯消磁迅速。

鑒于以上試驗結果，確定鐵芯選用直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態鋰離子電池;串聯電阻選用100Ω金屬膜電阻元件。

2? 結構圖

如圖2所示，為滿足工具絕緣良好、操作簡便、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，整個工具長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拾取螺帽、墊片等小型材料極度不便的問題。通過實際操作測驗，每次安裝一套螺帽減少作業時間約5min，一項作業一般會有3次，一項作業減少作業時間約15min。使用該工具，提高了工作效率，減輕了勞動強度，為電網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

[1] 楊德強，潘錦，陳波，等.《電磁兼容原理》實驗教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2013，11（4）：236-239.

[2] 陳瑤，劉修寬，李彪.電磁兼容原理淺析[J].技術監督縱橫，1999（6）：23.

[3] 歐陽力萍，胡仕雄.淺談電磁兼容原理及試驗[J].湖南電力，1999（5）：38-39.