母线接头螺栓拧紧智能控制装置与方法

摘要

本发明公开电力传输设备中一种母线接头螺栓拧紧智能控制装置与方法，母线接头四相各经对应导线以及共同导线连接接头阻抗采集单元输入端，接头阻抗采集单元输出端分别连接单相接头阻抗与上限比较单元和三相接头阻抗近似相等比较单元输入端，单相接头阻抗与上限比较单元的输出端经对应的四个继电器连接伺服电机控制单元，三相接头阻抗近似相等比较单元输出端经对应三个继电器连接伺服电机控制单元；将电阻信号转换为电压信号进行比较后控制继电器线圈的通断电，用继电器常开常闭开关控制电机，避免电机扭矩过载而使螺栓滑丝；电机停转后，如果确定螺栓拧紧且无故障存在，指示灯全都不亮，如果由于检测到故障而发生停转，相应指示灯会亮。

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是电力传输设备中母线接头螺栓的拧紧装置。

背景技术

母线是电力传输设备的重要组成部分，然而，母线在安装过程中，其各单元之间连接的可靠性会直接关系到整个供配电系统的安全运行，特别是母线接头电阻的大小会对其工作效率及使用寿命有着直接影响。母线接头处由螺栓固定连接，若螺栓未拧紧，或母线铜排之间有氧化层等非导电杂质都会导致连接处接头电阻增大，此外，若铸造工艺不佳，也会使铜排表面凹凸不平，也会导致接头阻抗增大，这时通入电流会使接头处温升增大，就会出现铜损增加、电能损耗加大、绝缘材料老化快、母线使用寿命急骤缩短等现象。因此，在拧紧母线接头螺栓时对母线接头电阻进行检测是非常必要的，这对母线接头的正常工作甚至电力传输设备的正常运行有着重要的意义。

目前，螺栓拧紧方法最常用的有扭矩拧紧法、旋转角度拧紧法和屈服点控制拧紧法。中国专利号为201020132713.0的文献中公开的一种智能螺栓拧紧机是利用了旋转角度拧紧法的原理，由运动控制器通过伺服驱动器与伺服电机连接从而控制伺服电机的运行，伺服电机又通过减速器与传动轴的一端传动连接，传动轴的另一端安装有拧紧头；在传动轴上分别安装有角度传感器和扭矩传感器，该角度传感器和扭矩传感器分别与运动控制器电连接从而为运动控制器提供扭矩和旋转度信息，使运动控制器结合预设程序控制伺服电机工作。该螺栓拧紧机能精确控制普通螺栓拧紧过程时的扭矩和角度，虽然能保证普通螺栓的拧紧质量与效率，但对于母线接头螺栓，仅能精确控制扭矩和角度还是无法解决其使用寿命缩短的问题，因为即使拧紧了母线接头螺栓，如果母线铜排之间有杂质或氧化物存在，或者由于铸造工艺问题使铜排表面凹凸不平都可使母线接头阻抗变大，通入电流后使接头温度增大，会使绝缘材料老化，母线使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是提出一种母线接头螺栓拧紧智能控制装置以及该装置的控制方法，在拧紧母线接头螺栓时对母线接头电阻进行检测，避免母线接头阻抗变大或铜排表面凹凸不平导致的接头温度增大和使用寿命缩短的问题。

本发明母线接头螺栓拧紧智能控制装置采用的技术方案是：拧紧头套在母线接头螺栓的头部外且经扭矩限制器同轴固定连接伺服电机的输出轴，扭矩限制器上设有控制限位开关，母线接头的A、B、C、N四相各经对应的导线a、b、c、d以及共同的导线e连接接头阻抗采集单元的输入端，接头阻抗采集单元的输出端分别连接单相接头阻抗与上限比较单元和三相接头阻抗近似相等比较单元的输入端，单相接头阻抗与上限比较单元的输出端经对应的四个继电器K_N、K_A、K_B、K_C连接伺服电机控制单元，三相接头阻抗近似相等比较单元的输出端经对应的三个继电器K_AB、K_BC、K_CA连接伺服电机控制单元，伺服电机控制单元分别连接启停按钮和所述伺服电机，伺服电机控制单元通过继电器K_R连接所述限位开关。

进一步地，所述伺服电机控制单元包括电流互感器L₁、集成运放A₁₅和继电器K_I，启停按钮一端接电源、另一端并联三条支路，第一条支路上依次串联电流互感器L₁的一次侧线圈、伺服电机、继电器K_R、K_I的常闭开关；继电器K_N、K_A、K_B、K_C的常闭开关都并联在继电器K_I的常闭开关的两端，电流互感器的二次侧线圈一端接地，另一端接集成运放A₁₅的反相输入端，电阻R并联在电流互感器的二次侧线圈的两端；第三可变电阻器的电阻串接在+5V电源和地之间，其滑片接头接集成运放A₁₅同相输入端，集成运放A₁₅的输出端接继电器K_I线圈的一端，继电器K_I线圈的另一端接在5V电源，继电器K_I线圈两端并联一个二极管；第二条支路上依次串联继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常开开关，继电器K_I的常开开关的另一端分别连接第一个指示灯L_AB和继电器K_AB的常开开关的串联支路、第二个指示灯L_BC和继电器K_BC的常开开关的串联支路、第三个灯L_CA和继电器K_CA的常开开关的串联支路；第三条支路由继电器K_R的常开开关、第四个指示灯L_N、继电器K_N的常闭开关依序串联，第五个指示灯L_A和继电器K_A的常闭开关的串联支路、第六个指示灯L_B和继电器K_B的常闭开关的串联支路、第七个指示灯L_C和继电器K_C的常闭开关的串联支路各自分别并联在第四个指示灯L_N与继电器K_N的常闭开关的串联支路的两端。

所述母线接头螺栓拧紧智能控制装置的控制方法采用的技术方案是具有以下步骤：

A、接头阻抗采集单元采集母线接头A、B、C、N四相的接头阻抗R_A、R_B、R_C、R_N，输出电压u_N、u_A、u_B、u_C；随着拧紧头1拧紧程度的增加，接头阻抗R_N、R_A、R_B、R_C逐渐减小，输出电压u_N、u_A、u_B、u_C也逐渐减小；

B、电压u_N、u_A、u_B、u_C输入单相接头阻抗与上限比较单元，单相接头阻抗与上限比较单元将电压u_N、u_A、u_B、u_C分别与设定的上限电压u_T1作比较，如果电压u_N、u_A、u_B、u_C大于等于上限电压u_T1，则对应的继电器K_N、K_A、K_B、K_C的线圈不通电，反之如果电压u_N、u_A、u_B、u_C小于上限电压u_T1，则对应的继电器K_N、K_A、K_B、K_C的线圈通电；同时，电压u_A、u_B、u_C输入至三相接头近似相等比较单元，经三个减法器将不同相的两个电压两两相减，三个减法器输出对应的电压u₁、u₂、u₃，将电压u₁、u₂、u₃分别与设定电压u_T2作比较，如果电压u₁、u₂、u₃大于等于设定电压u_T2，则对应的继电器K_AB、K_BC、K_CA的线圈通电，反之，则对应的继电器K_AB、K_BC、K_CA的线圈不通电；使限位开关断开，继电器K_R的线圈不通电；

C、伺服电机控制单元将伺服电机的电枢电流转化为电压u_I，并将电压u_I和设定电压u_T3作比较，如果电压u_I大于等于设定电压u_T3，继电器K_I线圈通电，反之，继电器K_I线圈不通电；

D、如果继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的线圈都得电，伺服电机停止转动，拧紧头停止拧紧母线螺栓；如果继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的线圈还未都得电，如果扭矩限制器的扭矩超过扭矩上限，限位开关SQ闭合，继电器K_R的线圈得电，伺服电机停止转动。

本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：

1、本发明在螺栓拧紧机构中加入了母线接头阻抗检测部分，使用电子电路控制技术，直接将电阻信号转换为电压信号进行比较后控制继电器线圈的通断电，用继电器的常开继电器常闭开关控制电机的启动与停止，成本低且响应速度快，各条控制支路都是并列判断，反应时间快，避免电机扭矩过载而使螺栓滑丝，使得母线接头的连接可靠性大大提高。

2、本发明在伺服电机控制电路中加上了七个指示灯，电机停转后，如果是确定螺栓拧紧且无故障存在，则指示灯全都不亮；如果是由于检测到故障而发生的停转，则相应指示灯会亮，提醒维修员故障所在位置，进而方便维修，减少维修员的劳动量。

附图说明

图1为本发明母线接头螺栓拧紧智能控制装置的总体结构示意图；

图2为图1中控制电路的结构框图；

图3为图2中接头阻抗采集单元的结构示意图；

图4为图2中单相接头阻抗与上限比较单元结构及外接示意图；

图5为图2中三相接头阻抗近似相等比较单元结构及外接示意图；

图6为图2中伺服电机控制单元结构及外接示意图。

附图中各部件的序号和名称：1.拧紧头；2.扭矩限制器；3.固定螺母；4.限制器固定架；6.扭矩调节螺栓；7.电机固定架；8.伺服电机；9.绝缘隔板；10.盖板；11.母线螺母；12.连接母排；13.接头母排；14.导电夹子；15.母线接头螺栓；17.弹簧；28.电路控制盒；29.拧紧机构外壳；SB.启停按钮；SQ.限位开关；L_AB.第一个指示灯；L_BC.第二个指示灯；L_CA.第三个指示灯；L_N.第四个指示灯；L_A.第五个指示灯；L_B.第六个指示灯；L_C.第七个指示灯；RP₁.第一可变电阻器；RP₂.第二可变电阻器；RP₃.第三可变电阻器。

具体实施方式

参见图1，以上下对接的方式连接母线的母线接头为例，上下对接式母线接头包括绝缘隔板9、盖板10、母线螺母11、连接母排12、接头母排13、导电夹子14、母线螺栓15等部件。该母线接头一共有四相，分别是A相、B相、C相和N相，每相的上下接头母排13通过左右两侧连接母排12相连，使电流导通。连接母排12的左侧和右侧各固定在一块绝缘隔板9上，通过绝缘隔板9的绝缘性隔绝每相之间的电信号。中间三个绝缘隔板9的左右侧各固定有连接母排12，左右最外侧的两个绝缘隔板9则是内侧固定有连接母排12、外侧各被一块盖板10夹住，左右侧的两块盖板10的正中间用母线接头螺栓15固定连接，母线接头螺栓15上配合母线螺母11，通过母线接头螺栓15和母线螺母11将所有的绝缘隔板9、所有的连接母排12固定在一起，以夹紧上下接头母排13。母线接头螺栓15的头部通过本发明所述的一种母线接头螺栓拧紧智能控制装置拧紧，从而使连接母排12和上下接头母排13紧密连接，使接头电阻尽可能小。

母线接头的A相、B相、C相和N相这四相上部的接头母排13各通过一个导电夹子连接对应的一根导线，A相、B相、C相和N相这四相下部的接头母排13各通过一个导电夹子连接一根共同的导线。其中，A相上部的接头母排13通过一个导电夹子连接的是导线a，B相上部的接头母排13通过一个导电夹子连接的是导线b、C相上部的接头母排13通过一个导电夹子连接的是导线c，N相上部的接头母排13通过一个导电夹子连接的是导线d，下部的接头母排13分别通过一个导电夹子连接一根共同的导线e。

本发明所述的一种母线接头螺栓拧紧智能控制装置包括一个拧紧头1，拧紧头1的一端是开口，开口同轴套在母线接头螺栓15的头部外，与母线接头螺栓15相配合，拧紧头1旋转时能带动母线接头螺栓15转动。拧紧头1另一端同轴固定连接扭矩限制器2(即安全联轴器)一端，扭矩限制器2另一端同轴固定连接伺服电机8的输出轴，使伺服电机8通过扭矩限制器2与螺栓拧紧头1相连。在伺服电机8和扭矩限制器2外部套有拧紧机构外壳29，伺服电机8通过电机固定架7固定在拧紧机构外壳29内壁上，扭矩限制器2用固定螺丝3固定在限制器固定架4上，限制器固定架4固定在拧紧机构外壳29内壁上。在扭矩限制器2上安装扭矩调节螺栓6和限位开关SQ，扭矩调节螺栓6用于调节扭矩限制器2的扭矩上限，一旦伺服电机8的扭矩超过设置的扭矩上限，则限位开关SQ会输出一个24V的直流电信号，这个电信号控制伺服电机8关闭。

在拧紧机构外壳29的外壁上固定连接电路控制盒28，电路控制盒28的内部是控制电路，伺服电机8通过导线引入电路控制盒28内部的控制电路。连接接头母排13的导线a、b、c、d、e也引入电路控制盒28内部的控制电路。

电路控制盒28外壁上装有三个可变电阻器和七个LED指示灯，分别是第一可变电阻器RP₁、第二可变电阻器RP₂、第三可变电阻器RP₃和第一个指示灯L_AB、第二个指示灯L_BC、第三个指示灯L_CA、第四个指示灯L_N、第五个指示灯L_A、第六个指示灯L_B、第七个指示灯L_C。

在拧紧机构外壳29的外壁上安装有启停按钮SB，启停按钮SB串接在伺服电机8和电路控制盒28之间。启停按钮SB上装有弹簧17，只有手按在启停按钮SB上，启停按钮SB才会与伺服电机8的导线接头连接，才使伺服电机8接入电路控制盒28内部的控制电路，一旦放开启动按钮SB，启停按钮SB会被弹簧17弹离伺服电机8的导线接头，从而断开伺服电机8的电源。

参见图2的电路控制盒28内部的控制电路，控制电路主要包括：接头阻抗采集单元、单相接头阻抗与上限比较单元、三相接头阻抗近似相等比较单元和伺服电机控制单元。接头阻抗采集转换单元的输出端分别连接单相接头阻抗与上限比较单元和三相接头阻抗近似相等比较单元的输入端，单相接头阻抗与上限比较单元和三相接头阻抗近似相等比较单元的输出端经继电器连接伺服电机控制单元，伺服电机控制单元还分别连接启停按钮SB的线圈和七个指示灯L_AB、L_BC、L_CA、L_N、L_A、L_B、L_C。启停按钮SB一端接电源，另一端经伺服电机控制单元中的电流互感器的一次侧线圈连接伺服电机8。

接头阻抗采集单元的输入端有五根引出导线，这五根引出导线分别连接接头母排13的导线a、b、c、d、e，用来采集接头母排13的A相、B相、C相和N相每相的接头阻抗R_A、R_B、R_C、R_N。也就是，导线d和导线e之间是N相接头母排13的接头阻抗R_N，导线a和导线e之间是A相接头阻抗R_A，导线b和导线e之间是B相接头阻抗R_B，导线c和导线e之间的是C相接头阻抗R_C。接头阻抗采集转换单元将接头阻抗R_N、R_B、R_C和R_A转化为相对应的电压u_N、u_A、u_B和u_C并输出。然后，将电压u_N、u_A、u_B和u_C作为单相接头阻抗与上限比较单元的输入。单相接头阻抗与上限比较单元的输出端分别连接四个继电器K_N、K_A、K_B、K_C的线圈端口，具体连接参见图4。四个继电器K_N、K_A、K_B、K_C的开关端口分别连接伺服电机控制单元的输入端，具体连接参见图6。同时，将接头阻抗采集转换单元输出的三个电压u_A、u_B和u_C作为三相接头阻抗近似相等比较单元的输入电压，三相接头阻抗近似相等比较单元的输出端分别连接三个继电器K_AB、K_BC、K_CA的线圈端口，具体连接参见图5。三个继电器K_AB、K_BC、K_CA的开关端口分别连接伺服电机控制单元的输入端，具体连接参见图6。

图1中的限位开关SQ一端连接+12V电源，另一端连接图2中的继电器K_R的线圈的一端，继电器K_R的线圈的另一端接地，继电器K_R的线圈的两端并联二极管D₁，二极管D₁的阳极接地，阴极接在继电器K_R的线圈和限位开关SQ之间，二极管D₁用于防止电流反向流过继电器K_R的线圈。在扭矩过载瞬间，限位开关SQ导通，导通信号用来控制继电器K_R的线圈通电，进而控制对应的继电器K_R的开关，从而控制伺服电机8的启停。

单相接头阻抗与上限比较单元判断每相接头阻抗是否小于设定的上限值，然后通过继电器K_N、K_A、K_B和K_C的线圈通断电进而控制对应继电器K_N、K_A、K_B和K_C的开关。三相接头阻抗近似相等比较单元判断每两相接头阻抗是否近似相等，然后通过控制继电器K_AB、K_BC和K_CA的线圈通断电进而控制对应继电器K_AB、K_BC和K_CA的开关。

参见图3所示的接头阻抗采集单元，主要包括四个电流源I_S1、I_S2、I_S3、I_S4和四个电压跟随器G₁、G₂、G₃、G₄，四个电流源I_S1、I_S2、I_S3、I_S4的输出电流大小相同，其值为I。以N相接头阻抗采集与转换为例，集成运放A₁的反相输入端与A₁的输出端相连，构成电压跟随器G₁；集成运放A₁的同相输入端与导线d相连，电流源I_S1的一端连接在集成运放A₁的同相输入端与导线d之间，电流源I_S1的另一端接在导线e和地之间，导线e接地。根据“虚短”和“虚断”的概念，集成运放A₁的输入电流为0，也就是电流源I_S1的电流I只通向导线d，然后通过N相接头阻抗后经过导线e接地，形成一个回路。导线d与地之间的电压就是N相接头阻抗R_N通入电流I后的电压u_d。利用电压跟随器的跟随特性，则电压跟随器G₁的输出电压u_N＝u_d，且输出电压u_N不会被后方电路所影响。A、B、C相接头阻抗采集并转换电路的连接与N相接头阻抗采集并转换电路的连接雷同，只是A、B、C相的电流源分别为I_S2、I_S3、I_S4，电压跟随器分别是G₂、G₃、G₄，构成电压跟随器G₂、G₃、G₄的集成运放分别是集成运放A₂、A₃、A₄。电压跟随器G₂的输出电压u_A等于导线a的输入电压u_a，输入电压u_a也就是A相接头阻抗通入电流I后的电压u_a；电压跟随器G₃的输出电压u_B等于导线b的输入电压u_b，输入电压u_b也就是B相接头阻抗通入电流I后的电压u_b；电压跟随器G₄的输出电压u_C等于导线c的输入电压u_c，输入电压u_c也就是C相接头阻抗通入电流I后的电压u_c。

参见图4的单相接头阻抗与上限比较单元和该单元与四个继电器K_N、K_A、K_B和K_C的线圈的连接图，单相接头阻抗与上限比较单元主要包括四个集成运放A₅、A₆、A₇、A₈，四个二极管D₂、D₃、D₄、D₅和第一可变电阻器RP₁。第一可变电阻器RP₁的电阻串接在+5V电源和地之间，可变电阻器的滑片接头同时接在集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的反相输入端，也就是集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的反相输入端通入相同电压，均为u_T1，电压u_T1可以通过转动第一可变电阻器RP₁的滑片改变。电压u_N、u_A、u_B、u_C分别一一对应地输入集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的同相输入端，集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的输出端各一一对应地连接一个继电器K_N、K_A、K_B、K_C线圈的一端，继电器K_N、K_A、K_B、K_C线圈的另一端都接在+5V电源上，二极管D₂并联在继电器K_N线圈两端，二极管D₂阴极接+5V，阳极接在集成运放A₅的输出端口和继电器K_N线圈之间，二极管D₃、D₄、D₅分别并联在对应的继电器K_A、K_B、K_C线圈两端，方向和二极管D₂相同。电路的具体工作特性以N相为例说明如下：集成运放A₅、A₆、A₇、A₈就是简单的电压比较器，u_N作为集成运放A₅的同相输入电压，将第一可变电阻器RP₁调节后得到的u_T1作为集成运放A₅的反相输入电压，u_N和u_T1进行比较，一旦u_N<u_T1，则集成运放A₅输出低电平，对应的继电器K_N的线圈通电，进而使继电器K_N的常闭开关断开、继电器K_N的常开开关闭合；如果u_N≥u_T1，则集成运放A₅输出高电平，电流从二极管D₂向上流，继电器K_N的线圈不通电，因此继电器K_N的常闭开关仍处于闭合状态，继电器K_N的常开开关处于打开状态。同理，一旦u_A<u_T1，则集成运放A₆输出低电平，对应的继电器K_A的线圈通电，进而使继电器K_A的常闭开关断开、继电器K_A的常开开关闭合；一旦u_B<u_T1，则集成运放A₇输出低电平，对应的继电器K_B的线圈通电，进而使继电器K_B的常闭开关断开、继电器K_B的常开开关闭合；一旦u_C<u_T1，则集成运放A₈输出低电平，对应的继电器K_C的线圈通电，进而使继电器K_C的常闭开关断开、继电器K_C的常开开关闭合。

参见图5所示的三相接头阻抗近似相等比较单元和与该单元连接的三个继电器K_AB、K_BC、K_CA线圈的连接图。三相接头阻抗近似相等比较单元主要包括三个减法器S₁、S₂、S₃、三个集成运放A₁₂、A₁₃、A₁₄、三个二极管D₆、D₇、D₈、若干个电阻和第二可变电阻器RP₂。电阻R₁、R_A1、R_A3、R_B1、R_B3、R_C1、R_C3的电阻值相同，电阻R₂、R_A2、R_A4、R_B2、R_B4、R_C2、R_C4的电阻值相同。接头阻抗采集单元输出的三个电压u_A、u_B、u_C各对应地输入三个减法器S₁、S₂、S₃。减法器S₁包含集成运放A₉，集成运放A₉的反相输入端和u_A端口之间串接了电阻R_A1，电阻R_A1和集成运放A₉的反相输入端之间连接了电阻R_A2的一端，电阻R_A2的另一端接在集成运放A₉的输出端，集成运放A₉的同相输入端和u_B端口之间串接了电阻R_A3，电阻R_A3和集成运放A₉的同相输入端之间连接了电阻R_A4的一端，电阻R_A4的另一端接地，由此构成了减法器S₁。减法器S₂由集成运放A₁₀以及电阻R_B1、R_B2、R_B3、R_B4构成，减法器S₃由集成运放A₁₁以及电阻R_C1、R_C2、R_C3、R_C4构成。减法器S₂和减法器S₃的结构以及连接和减法器S₁类似，只是将电阻R_A1分别换成R_B1和R_C1，电阻R_A2、R_A3、R_A4和集成运放A₉也类似替换。减法器S₂的反相输入端接u_B，同相输入端接u_C；减法器S₃的反相输入端接u_C，同相输入端接u_A。减法器S₁、S₂、S₃的输出分别是电压u₁、u₂、u₃，电压u₁、u₂、u₃分别作为集成运放A₁₂、A₁₃、A₁₄的反相输入。第二可变电阻器RP₂的电阻串接在+5V电源和地之间，其滑片接头同时接在集成运放A₁₂、A₁₃、A₁₄的同相输入端，也就是A₁₂、A₁₃、A₁₄的同相输入端通入相同电压，均为u_T2，电压u_T2可以通过转动第二可变电阻器RP₂的滑片改变。集成运放A₁₂、A₁₃、A₁₄的输出端分别接对应的一个继电器K_AB、K_BC、K_CA线圈的一端，继电器K_AB、K_BC、K_CA线圈的另一端都接在+5V电源上，二极管D₆并联在继电器K_AB线圈两端，二极管D₆阴极接+5V，阳极接在集成运放A₁₂的输出端口和继电器K_AB线圈之间，二极管D₇、D₈分别并联在继电器K_BC、K_CA线圈两端，方向和二极管D₆相同。

三相接头阻抗近似相等比较单元工作时，先经三个减法器S₁、S₂、S₃将不同相的两个电压根据公式两两相减，输出对应的三个电压u₁、u₂、u₃，再将三个电压u₁、u₂、u₃分别与设定电压u_T2作比较。具体的工作原理以A相与B相比较为例说明如下：不同相的两个电压u_A和u_B分别作为减法器S₁的反相输入电压和同相输入电压，经减法器S₁得到相减结果然后将输出的电压u₁作为集成运放A₁₂的反相输入电压，将第二可变电阻器RP₂调节后得到的u_T2作为集成运放S₁₂的同相输入电压，u₁和u_T2进行比较，一旦u₁≥u_T2，则集成运放A₁₂输出低电平，对应的继电器K_AB的线圈通电，进而使对应的继电器K_AB的常开开关闭合；如果u₁<u_T2，则集成运放A₁₂输出高电平，电流从二极管D₆向上流，继电器K_AB的线圈不通电，因此继电器K_AB的常开开关仍处于断开状态。同理，电压u_B和u_c经减法器S₂得到一旦u₂≥u_T2，则集成运放A₁₃输出低电平，对应的继电器K_BC的线圈通电，进而使继电器K_BC的常开开关闭合。同理，电压u_A和u_c经减法器S₃得到一旦u₃≥u_T2，则集成运放A₁₄输出低电平，对应的继电器K_CA的线圈通电，进而使继电器K_CA的常开开关闭合。

参见图6中的伺服电机控制单元及与该单元连接的启停按钮SB、伺服电机8、若干继电器和七个指示灯。伺服电机控制单元主要包括一个电流互感器L₁、一个集成运放A₁₅、一个继电器K_I。启动按钮SB一端接+12V电源，另一端并联了三条支路，第一条支路上串联了电流互感器L₁的一次侧线圈、伺服电机8、继电器K_R的常闭开关和继电器K_I的常闭开关，继电器K_I的常闭开关的另一端接地。继电器K_N的常闭开关、继电器K_A的常闭开关、继电器K_B的常闭开关、继电器K_C的常闭开关都单独并联在继电器K_I的常闭开关的两端。电流互感器L₁的二次侧线圈一端接地，另一端接在集成运放A₁₅的反相输入端，电阻R并联在电流互感器L₁的二次侧线圈的两端。第三可变电阻器RP₃的电阻串接在+5V电源和地之间，第三可变电阻器RP₃的滑片接头接在集成运放A₁₅同相输入端，也就是集成运放A₁₅的同相输入端通入电压u_T3，电压u_T3可以通过转动第三可变电阻器RP₃的滑片改变。集成运放A₁₅的输出端接在继电器K_I线圈的一端，继电器K_I线圈的另一端都接在+5V电源上，二极管D₉并联在继电器K_I线圈两端，二极管D₉阴极接+5V，阳极接在集成运放A₁₅的输出端口和继电器K_I线圈之间。第二条支路上，继电器K_N的常开开关、继电器K_A的常开开关、继电器K_B的常开开关、继电器K_C的常开开关和继电器K_I的常开开关依序串联在第二条支路上，继电器K_I的常开开关的另一端分别连接了第二个指示灯L_BC和继电器K_BC的常开开关的串联支路、第一个指示灯L_AB和继电器K_AB的常开开关的串联支路、第三个灯L_CA和继电器K_CA的常开开关的串联支路，继电器K_AB、K_BC、K_CA的常开开关另一端接地。第三条支路上，由继电器K_R的常开开关、第四个指示灯L_N、继电器K_N的常闭开关依序串联在一起，继电器K_N的常开开关的另一端接地。第五个指示灯L_A和继电器K_A的常闭开关的串联支路、第六个指示灯L_B和继电器K_B的常闭开关的串联支路、第七个指示灯L_C和继电器K_C的常闭开关的串联支路各自分别并联在第四个指示灯L_N与继电器K_N的常闭开关的串联支路的两端。

电流互感器L₁的一次侧线圈串联在伺服电机8的电枢回路中，电流互感器L₁输出电流I₂＝k*I₁，其中k是电路互感器的额定电流比，I₁是伺服电机8的电枢电流。电流互感器L₁输出的电流I₂流过电阻R，根据“虚断”概念，集成运放A₁₅的输入电流为0，因此电流I₂只流过电阻R而不流向集成运放A₁₅，把电流信号转化为电压u_I信号，然后电压u_I作为集成运放A₁₅的反相输入电压；将第三可变电阻器RP₃调节后得到的u_T3作为集成运放A₁₅的同相输入电压，将电压u_I和u_T3进行比较，一旦u_I≥u_T3，则集成运放A₁₅输出低电平，继电器K_I线圈通电，进而使继电器K_I常闭开关断开；如果u_I<u_T3，则集成运放A₁₅输出高电平，电流从二极管D₉向上流，继电器K_I线圈不通电，因此继电器K_I常闭开关仍处于闭合状态。由于伺服电机8的扭矩和电流是成正比，因此可以通过控制电流来限制伺服电机8的扭矩。由于u_I＝I₂*R＝k*I₁*R，也就是u_I与电枢电流I₁成正比，因此限制u_I就能限制伺服电机8的扭矩。控制扭矩下限是为了避免每相接头阻抗已经小于设定值，伺服电机8停转但母线螺栓15还未完全拧紧的情况。

图6中的继电器开关通断情况如下：当启停按钮SB被按下，接通伺服电机控制单元，第一条支路控制伺服电机8的通断，第二条支路控制第一个、第二个、第三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA亮灭，用来显示A、B、C相接头阻抗是否近似相等；第三条支路控制第四个、第五个、第六个、第七个指示灯L_N、L_A、L_B、L_C亮灭，用来显示N、A、B、C相接头阻抗是否小于设定值。第一条支路中，在扭矩未过载时，继电器K_R的常闭开关处于闭合状态，连接继电器K_R的常闭开关的五个小支路中分别包含了继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常闭开关，其中任意一个常闭开关闭合，则伺服电机8继续运转；只有五个常闭开关同时断开，伺服电机8才会停止转动。当扭矩过载时，继电器K_R的常闭开关就会断开，无论五个常闭开关如何，伺服电机8都会停止转动。第二条支路中，五个继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常开开关，只有五个常开开关同时闭合，第一个、第二个、第三个这三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA才能亮。也就是说，只有伺服电机8确实停转，且A、B、C三相的接头阻抗都小于设定值之后才需要检测A、B、C三相的接头阻抗是否近似相等。如果五个继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常开开关都闭合，继电器K_AB闭合，则第一个指示灯L_AB亮；继电器K_BC闭合，则第二个指示灯L_BC亮；继电器K_CA闭合，则第三个指示灯L_CA亮。三个指示灯的亮灭互不影响，且同时判断。第三条支路上连接的是继电器常开开关K_R，一旦伺服电机8的扭矩超过扭矩上限，继电器常开开关K_R就会闭合，该支路导通，此时伺服电机8也停止转动，因为第一条支路上的继电器常闭开关K_R处于断开状态，当继电器常开开关K_R闭合时，一旦检测到N相接头阻抗仍未小于设定值，K_N的常闭开关闭合则第四个指示灯L_N亮。同理，如果A相接头阻抗仍未小于设定值，K_A的常闭开关闭合则第五个指示灯L_A亮；B相接头阻抗仍未小于设定值，K_B的常闭开关闭合则第六个指示灯L_B亮；C相接头阻抗仍未小于设定值，K_C的常闭开关闭合则第七个指示灯L_C亮。这四条支路之间互不干涉，可以是任意个数指示灯亮。

由于母线接头的电阻非常小，因此本发明在母线接头上接电流源，将电阻信号转为电压信号进行检测。然后利用电压比较器比较所测电压是否小于设置电压来限制接头阻抗，如果小于则说明每相母线之间的接触电阻满足要求，然后利用减法器和电压比较器比较每相接头阻抗是否近似相等，如果不是近似相等，则需要停止螺栓拧紧操作，检查不近似相等的两相母排之间是否有问题。在伺服电机8与拧紧头1之间安装的扭矩限制器2，一旦到了扭矩极限但母线接头之间的接触电阻还没有达到要求，也需要停止拧紧操作，检查还没有满足接触电阻要求的某相或某几相母排的问题。主要排查的问题是母线铜排之间是否有杂质或氧化物存在，或者是否有铸造工艺造成母线铜排表面凹凸不平的问题。此外，为了确保母线接头已经拧紧，加入了电枢电流的检测，通过电枢电流的大小来推测扭矩值，因为直流电机的电枢电流与扭矩成正比，如果电阻已经达到要求值，但扭矩还没达到最低扭矩要求，则继续执行拧紧操作，直到达到扭矩下限，以确保母线螺栓15拧紧。本发明拧紧控制装置的具体控制方法包含有以下的步骤：

步骤1：将第一、第二、第三可变电阻器RP₁、RP₂、RP₃分别滑动到各自的设定值，各自的设定值是根据母线接头型号而定的。将扭矩限制器2复位，将拧紧头1套在母线螺栓15顶部，八个导电夹子14夹在接头母排13的相应位置。

步骤2：将+5V和+12V电源接入，此时控制电路开始动作，接头阻抗采集单元采集母线接头的A相、B相、C相和N相每相的接头阻抗R_A、R_B、R_C、R_N，将电流源I_S1、I_S2、I_S3、I_S4的电流分别通过导电夹子通入对应的接头电阻R_N、R_A、R_B、R_C，使接头阻抗转换为对应的电压u_d、u_a、u_b、u_c，电压u_d、u_a、u_b、u_c一一对应地分别作为电压跟随器G₁、G₂、G₃、G₄的同相输入电压，经电压跟随器G₁、G₂、G₃、G₄分别得到输出电压u_N、u_A、u_B、u_C，且电压u_N、u_A、u_B、u_C的值分别和电压u_d、u_a、u_b、u_c的值相同。随着拧紧头1拧紧程度的增加，接头阻抗R_N、R_A、R_B、R_C逐渐减小，输出电压u_N、u_A、u_B、u_C也逐渐减小。

输出电压u_N、u_A、u_B、u_C输入单相接头阻抗与上限比较单元，分别作为集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的同相输入电压，调节第一可变电阻器RP₁至上限电压u_T1，作为集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的反相输入电压，将同相输入电压分别与设定的上限电压u_T1作比较，用来确定单相接头阻抗是否小于设定值，如果集成运放A₅、A₆、A₇、A₈的同相输入电压即电压u_N、u_A、u_B、u_C大于等于上限电压u_T1，则输出高电平，此时相应的二极管D₂、D₃、D₄、D₅导通，相应的继电器K_N、K_A、K_B、K_C不通电；反之，如果电压u_N、u_A、u_B、u_C小于上限电压u_T1，输出低电平，继电器K_N、K_A、K_B、K_C通电。此时，由于拧紧头1还未拧紧，母线接头螺栓15还处于松开状态，N、A、B、C相的连接母排12和接头母排13之间的缝隙还处于最大的状态，接头阻抗值也最大，因此检测到的电压u_N、u_A、u_B、u_C大于上限电压u_T1，集成运放A₅、A₆、A₇、A₈都输出高电平，二极管D₂、D₃、D₄、D₅导通，而继电器K_N、K_A、K_B、K_C的线圈不通电，因此，继电器K_N、K_A、K_B、K_C的常闭开关闭合，常开开关打开。

在输出电压u_N、u_A、u_B、u_C输入单相接头阻抗与上限比较单元的同时，电压u_A、u_B、u_C输入至三相接头近似相等比较单元，电压u_A、u_B、u_C分别作为减法器S₁、S₂、S₃的反相输入电压，u_B、u_C、u_A分别作为减法器S₁、S₂、S₃的同相输入电压，从而分别得到输出电压u₁、u₂、u₃，电压u₁、u₂、u₃分别接入集成运放A₁₂、A₁₃、A₁₄的反相输入端，同时作为集成运放A₁₂、A₁₃、A₁₄的同相输入。将电压u₁、u₂、u₃分别与第二可变电阻器RP₂调节得到的设定电压u_T2作比较，用来确定A、B、C相的接头阻抗是否近似相等，不近似相等则相减之后的电压值会比较大。比较时，如果u₁大于等于u_T2，则集成运放A₁₂输出低电平，继电器K_AB的线圈通电，继电器K_AB常开开关闭合，常闭开关打开；反之，如果电压u₁小于u_T2，则集成运放A₁₂输出高电平，继电器K_AB的线圈不通电，二极管D₆导通。同理，如果电压u₂大于等于u_T2，则集成运放A₁₃输出低电平，继电器K_BC的线圈通电，继电器K_BC常开开关闭合；如果电压u₃大于等于u_T2，则集成运放A₁₄输出低电平，继电器K_CA的线圈通电，继电器K_CA常开开关闭合。与此同时，使限位开关SQ处于断开状态，因此继电器K_R的线圈不通电，继电器K_R常开开关闭合，常开开关打开。与此同时，电枢电流I₁为零，因此电流互感器L₁输出电流为零，从而电压u_I<u_T3，集成运放A₁₅输出高电平，电流从二极管D₉向上流，继电器K_I线圈不通电，因此继电器K_I常闭开关仍处于闭合状态。

步骤3：按下启停按钮SB，由步骤2中已知，图6中，与伺服电机8同一支路上的继电器K_R、K_N、K_A、K_B、K_C的常闭开关闭合，因此伺服电机8开始转动，带动拧紧头1转动，开始拧紧母线接头螺栓15。

在拧紧母线接头螺栓15的同时，电机电枢电流I₁输入电流互感器L₁，电流互感器L₁输出的电流I₂流过电阻R，把电流信号转化为电压u_I信号，然后电压u_I作为集成运放A₁₅的反相输入电压；将第三可变电阻器RP₃调节后至设定值u_T3，作为集成运放A₁₅的同相输入电压，集成运放A₁₅将电压u_I和设定值u_T3作比较，用来限制电枢电流大小，从而限制扭矩。如果反相输入电压u_I小于同相输入电压u_T3，即u_I<u_T3，则输出高电平，二极管D₉导通，继电器K_I不通电；反之输出低电平，继电器K_I线圈通电。电枢电流I₁是从零开始逐渐增大，因此当检测到u_I<u_T3，则集成运放A₁₅输出高电平，电流从二极管D₉向上流，继电器K_I线圈不通电，因此继电器K_I常闭开关仍处于闭合状态。此时，图6中，继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常开开关都在打开状态，因此第一个、第二个、第三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA都不亮；继电器K_R的常开开关在打开状态，因此第四个、第五个、第六个、第七个指示灯L_N、L_A、L_B、L_C都不亮。

步骤4：随着拧紧头1拧紧程度的增加，接头电阻R_N、R_A、R_B、R_C会逐渐减小，进而会导致输出电压u_N、u_A、u_B、u_C减小。一旦检测到电压u_N<u_T1，则集成运放A₅输出低电平，继电器K_N的线圈通电，进而使图6中的继电器K_N的常闭开关断开、继电器K_N的常开开关闭合；一旦检测到电压u_A<u_T1，则集成运放A₆输出低电平，继电器K_A的线圈通电，进而使图6中的继电器K_A的常闭开关断开、继电器K_A的常开开关闭合；一旦检测到电压u_B<u_T1，则集成运放A₇输出低电平，继电器K_B的线圈通电，进而使图6中的继电器K_B的常闭开关断开、继电器K_B的常开开关闭合；一旦检测到u_C<u_T1，则集成运放A₈输出低电平，继电器K_C的线圈通电，进而使图6中的继电器K_C的常闭开关断开、继电器K_C的常开开关闭合。

如果检测到电压u₁≥u_T2，则集成运放S₁₂输出低电平，继电器K_AB的线圈通电，进而使图6中的继电器K_AB的常开开关闭合；如果检测到电压u₁<u_T2，则集成运放S₁₂输出高电平，电流从二极管D₆向上流，继电器K_AB的线圈不通电，因此图6中的继电器K_AB的常开开关仍处于断开状态。如果检测到电压u₂≥u_T2，则集成运放S₁₃输出低电平，继电器K_BC的线圈通电，进而使图6中的继电器K_BC的常开开关闭合；如果检测到电压u₃≥u_T2，则集成运放S₁₄输出低电平，继电器K_CA的线圈通电，进而使图6中的继电器K_CA的常开开关闭合。

如果检测到电压u_I≥u_T3，则集成运放A₁₅输出低电平，继电器K_I线圈通电，进而使继电器K_I常闭开关断开。

步骤5：当继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的线圈都得电，则继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常闭开关同时打开，此时，表明输出电压u_N、u_A、u_B、u_C均小于上限电压u_T1，则伺服电机8所在的支路断开，伺服电机8停止转动，拧紧头1停止拧紧母线螺栓15。

同时，继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的常开开关都闭合，此时如果继电器K_AB的线圈得电，则继电器K_AB的常开开关闭合，第一个指示灯L_AB亮；如果继电器K_BC的线圈得电，则继电器K_BC的常开开关闭合，第二个指示灯L_BC亮；如果继电器K_BC的线圈得电，则继电器K_BC的常开开关闭合，第三个指示灯L_BC亮。

反之，如果继电器K_N、K_A、K_B、K_C、K_I的线圈还未都得电，表明输出电压u_N、u_A、u_B、u_C大于等于上限电压u_T1，第一个、第二个、第三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA都不会亮。此时，如果扭矩超过扭矩上限，限位开关SQ闭合，继电器K_R的线圈得电，继电器K_R的常闭开关断开，伺服电机8的支路断开，伺服电机8停止转动，拧紧头1停止拧紧母线螺栓15。同时，继电器K_R的常开开关闭合，此时图6中如果继电器K_N的线圈还未得电，则继电器K_N的常闭开关仍然闭合，第四个指示灯L_N亮；如果继电器K_A的线圈还未得电，则继电器K_A的常闭开关仍然闭合，第五个指示灯L_A亮；如果继电器K_B的线圈还都得电，则继电器K_B的常闭开关仍然闭合，第六个指示灯L_B亮；如果继电器K_C的线圈还未得电，则继电器K_C的常闭开关仍然闭合，第七个指示灯L_C亮。

当伺服电机8已停止转动，记录下七个指示灯的亮灭情况，然后放开启动按钮SB，根据七个指示灯检查母排。七个LED指示灯都是用来提示问题存在位置，如果七个指示灯都不亮，则说明母线接头已拧紧。如果第一个指示灯L_AB亮，则说明A、B接头两相阻抗不近似相等，断开启动按钮SB后，检查不近似相等的A、B两相母线接头之间的问题；如果第二个指示灯L_BC亮，则说明B、C两相接头阻抗不近似相等，断开启动按钮SB后，检查不近似相等的B、C两相母线接头之间的问题；如果第三个指示灯L_CA亮，则说明C、A两相接头头阻抗不近似相等，断开启动按钮SB后，检查不近似相等的C、A两相母线接头之间的问题。第一个、第二个、第三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA的亮灭互不影响，而第一个、第二个、第三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA亮时，第四个至第七个指示灯L_N、L_A、L_B、L_C不会亮。如果第四个指示灯L_N亮，说明N相接头阻抗较大，已经超过设定值，断开启动按钮SB后，检查N相母线接头的问题；如果第五个指示灯L_A亮，则A相接头阻抗较大，检查A相接头的问题；如果第六个指示灯L_B亮，则B相接头阻抗较大，则检查B相母线接头的问题；如果第七个指示灯L_C亮，则C相接头阻抗较大，则检查C相母线接头的问题。第四个至第七个指示灯L_N、L_A、L_B、L_C的亮灭不影响，第四个至第七个指示灯L_N、L_A、L_B、L_C亮时，第一个至第三个指示灯L_AB、L_BC、L_CA不会亮。