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    重庆时时彩后二计划软件: 一种直流电弧发生装置.pdf

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    一种 直流 电弧 发生 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410826001.1

    申请日:

    2014.12.26

    公开号:

    CN104714172A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01R 31/333申请公布日:20150617|||公开
    IPC分类号: G01R31/333 主分类号: G01R31/333
    申请人: 华北电力大学
    发明人: 李卫国; 焦彦俊; 邢照亮; 刘富浩; 陈艳
    地址: 102206北京市昌平区北农路2号华北电力大学
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410826001.1

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2018.07.13|||2015.06.17

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||公开

    摘要

    本发明属于电学检测领域,特别涉及一种直流电弧发生装置,该装置提供一个电压在0~430V,电流为10~50A可控的直流电弧发生装置,包括主回路电源???,接触器,整流???,控制回路电源???,控制电路,点火电路,V/A测量电路以及试验台构成。其主要特征如下:(1)主回路电源??槲爸锰峁┛傻骺煽氐慕涣鞯?,接触器来控制电路的开断,整流??橛虢哟テ飨嗔?,产生直流电;(2)控制回路电源??橛山哟テ饕?,产生110V的交流电为点火电路供电,并产生5V的直流电为控制电路供电;(3)点火??椴捎玫绱蚧鸱绞?,用来引燃电??;(4)控制电路主要由ATMEGA16单片机构成;(5)本发明提供的直流电弧发生装置用来检测材料的耐烧蚀性能,操作简单,经济实用。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种直流电弧发生装置,该装置提供一个电压在0~430V,电流为10~50A可控的直流电弧发生装置,包括主回路电源???,接触器,整流???,控制回路电源???,控制电路,点火电路,V/A测量电路以及试验台构成。

    2.  主回路电源??橹饕ㄈ嗟缭?、三相调压器,接触器用来控制电路的开断,整流??橹饕扇嗾髌?、?;さ缏?、滤波电路组成,与接触器相连,用来产生直流电;控制回路电源??橛山哟テ饕?,主要包括小型变压器与AC/DC 电路,小型变压器产生的110V交流电为点火电路提供电源,AC/DC 电路产生的5V直流电给控制电路提供电源;点火电路用来产生一个瞬间的上万伏的电压来引燃电??;控制电路主要由ATMEGA16单片机构成,用3个继电器来控制接触器的闭合与关断、?;さ缏返慕尤胍约暗慊鸬缏返牡慊鹗笨逃氲慊鹗背?;V/A测量电路用来测量稳定燃烧的电弧的电流与电压;试验台主要由动电极、静电极、试样卡盘、气仓、弧道长度标尺、气泵等构成。

    3.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述主回路电源??橛扇嘟涣鞴て档缬肴嗟餮蛊髯槌?,提供三相电压在0~430V范围内可调的三相电。

    4.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述接触器为CJ10-20A型,用来控制电路的开断。

    5.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述整流??橛扇嗾髌?,?;さ缏?,滤波电路组成,三相整流器将三相交流电整流成直流电,?;さ缏分饕杉痰缙饔氡;さ缱枳槌?,用来?;ぢ瞬ǖ缏凡槐换鞔?,滤波电路主要由滤波电阻与电容构成,将整流器的不平稳直流电变为平稳的直流电,用来给试验电路供电。

    6.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述控制回路电源??橹饕ㄐ⌒捅溲蛊饔階C/DC??樽槌?,小型变压器从接触器引出,一端变换为110V的交流电为点火电路提供电源,另一端变换为24V交流电经过AC/DC??楸浠晃?V直流电,为控制电路提供电源。

    7.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述点火电路主要由点火线圈组成,用来产生一个瞬间的上万伏的电压来引燃电弧。

    8.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述控制电路由ATMEGA16单片机构成,用3个继电器来控制接触器的闭合与关断、?;さ缏返慕尤胍约暗慊鸬缏返牡慊鹗笨逃氲慊鹗背?。

    9.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述V/A测量电路用来测量稳定燃烧的电弧的电流与电压。

    10.  根据权利要求1所述的一种直流电弧发生装置,其特征是:所述试验台主要由动电极、静电极、试样卡盘、气仓,弧道长度标尺等构成,试验电极采用碳电极,用来产生电弧,控制电弧长度等。

    说明书

    说明书一种直流电弧发生装置
    技术领域
    本发明属于电学检测领域,特别涉及一种直流电弧发生装置。。
    背景技术
    断路器作为电力系统中的重要电力设备正在朝着高电压、大容量方向迅速发展。在提高断路器电压和容量的同时,为了提高电力系统和电力设备的运行可靠性,提供更加稳定的、高质量的电力,需要断路器具有更可靠、更长的电寿命,而触头和喷口材料的烧蚀是影响电寿命的主要因素。喷口是高压断路器灭弧装置中控制电弧、创造高速气吹条件的核心部件。当断路器在开断短路电流时,电弧在喷口内炽燃,与喷口发生能量交换,引起喷口表面烧蚀和内部分解,喷口材料的性能直接影响着高压断路器的开断能力和使用寿命。
    断路器在开断期间,利用灭弧室喷口中高速流动的气体来冷却直至熄灭电弧。喷口作为断路器灭弧装置中控制电弧、创造高速气吹条件的核心部件,在开断高压大电流电弧的过程中起着极为重要的作用。它不仅应具有优良的电气性能、机械性能和化学稳定性,同时还应具有优良的耐电弧烧蚀性能。在开断高压大电流电弧的过程中,喷口材料会受到电弧的烧蚀,导致喷口表面和内部的分解及破裂,喉部部分气化分解,表面呈现蜂窝状,再加上高速气流的作用,会使喷口喉部直径变大。喷口喉部直径变大反过来又影响气流,使气流速度变小和吹气时间变短,从而影响断路器的灭弧性能。这样的反复作用,将严重影响断路器的开断性能和使用寿命。因此,研究喷口的耐电弧烧蚀性能,对断路器向高电压、大容量方向发展,提高其可靠性,延长其电寿命具有非常重要的意义。
    传统的喷口材料耐烧蚀性能多用断路器进行试验,通过多次的断路器开断,产生电弧来烧蚀喷口材料,通过喷口材料的烧蚀量来比较不同种喷口材料的耐烧蚀性能。这样不仅会造成断路器的损害,还会因断路器的多次开断产生的电弧不稳定造成试验的误差,所以寻求一种新的方法,来产生一种电弧发生装置,其电压电流可调,试验条件可重复,来检测喷口材料的耐烧蚀性能,是至关重要的。
    发明内容
    为解决喷口材料耐烧蚀性能的测试问题,本发明提供一个电压在0~430V,电流为10~50A可控的直流电弧发生装置,对于分断电路来说,只要电路中电压大于10~20V。电流大于80~100mA,动、静触头在分断时就会在触头间产生电弧。本发明主要包括以下8个部分:(1)主回路电源???,由三相电源与三相调压器构成;(2)接触器;(3)整流???,由三相整流器,?;さ缏?,滤波电路构成;(4)控制回路电源???,由小型变压器和AC/DC电路构成;(5)控制电路,主要由ATMEGA16单片机与3个接触器构成,用来控制接触器的闭合与关断,控制?;さ缏返慕尤胧奔湟约翱刂频慊鸬缏返牡慊鹗笨逃氲慊鹗背?;(6)点火电路,(7)V/A测量电路;(8)试验台。该装置的各电路??榱釉砣缤?所示。
    断路器喷口材料的烧蚀是开断电弧的热效应和喷口材料内气流机械冲刷作用的总和结果,主要包括辐射烧蚀,对流烧蚀以及散热烧蚀,其中以热辐射的烧蚀最为严重,为了模拟辐射烧蚀,并模拟断路器内气流对喷口材料耐电弧烧蚀的特性,针对所测试的试品尺寸为φ20×φ10×20 mm的圆柱形体,本发明设计了如图2所示的试验台,其主要包括气泵,气仓,动电极,静电极,试品卡盘,刻度标尺等构成。
    附图说明
    图1 装置各电路??橹涞牧涌蛲?。
    图2为本发明试验台部分的简易原理图。
    图3 喷口材料在电弧烧蚀情况下的示意图。
    具体实施方式
    本发明提供了一种直流电弧发生装置,下面结合附图对其进行进一步说明。
    图1所示的为该装置的工作原理图,该装置提供一个电压在0~430V,电流为10~50A可控的直流电弧发生装置,包括主回路电源???,接触器,整流???,控制回路电源???,控制电路,点火电路,V/A测量电路以及试验台构成。主回路电源??橹饕ㄈ嗟缭?、三相调压器,接触器用来控制电路的开断,整流??橹饕扇嗾髌?、?;さ缏?、滤波电路组成,与接触器相连,用来产生直流电;控制回路电源??橛山哟テ饕?,主要包括小型变压器与AC/DC 电路,小型变压器产生的110V交流电为点火电路提供电源,AC/DC 电路产生的5V直流电给控制电路提供电源;点火电路主要由点火线圈组成,用来产生一个瞬间的上万伏的电压来引燃电??;控制电路主要由ATMEGA16单片机构成,用3个继电器来控制接触器的闭合与关断、?;さ缏返慕尤胍约暗慊鸬缏返牡慊鹗笨逃氲慊鹗背?;V/A测量电路用来测量稳定燃烧的电弧的电流与电压;试验台主要由动电极、静电极、试样卡盘、气仓,弧道长度标尺等构成。
    图2所示的为试验台部分,用来模拟喷口材料的耐电弧辐射烧蚀以及模拟气吹电弧对喷口材料的烧蚀影响。将试品材料套在卡盘内,电弧在碳电极之间燃烧,燃烧过后通过称量喷口材料的质量减少量来衡量不同种喷口材料的耐烧蚀性能。
    以下部分来说明本发明产生稳定燃烧的电弧的原理:机械式开关设备是用触头来分断电路电流的,只要电路中电压大于10~20V。电流大于80~100mA,动、静触头在分断时就会在触头间产生电弧,此时电路中的电流继续流通,直到电弧熄灭触头间隙成为绝缘介质后,电路才被分断。发生在开关设备中的电弧称为开关电弧。产生电弧的根本原因是触头本身及触头周围介质中含有大量可被游离的自由电子。触头分断电路电流时必然会产生电弧,当电弧被熄灭后电路才算被开断。电弧燃烧时,弧焰中心的温度约为5000~7000K,由弧中心沿半径向外弧温度逐渐下降?;∥掠牖⊙孀槌擅芮械墓叵?,这取决于弧焰中气体的电离点位与浓度。当有几个元素同时存在于弧焰中时,主要受电离电位最低的那个元素的浓度所控制。当在电弧中引入大量低电离电位元素时,弧柱内电子浓度增大,电阻减小,输入到电弧的能量减小。这是因为在给定的电弧电流下,能量消耗正比于电阻。随着输入能量减小,导致弧温下降?;∥滤娴缁〉缌鞲谋洳幻飨?,这是因为电流增大,弧柱变宽,单位弧柱体积的能量消耗保持相对稳定。直流电弧放电的功率正比于分析间隙的弧柱长度及电流强度。
    假设一直流电路中电压为、电阻为、电感为。当开关闭合,电路达到稳定时,电路电流应为,当打开开关时产生直流电弧,此时电弧电压为。当电弧长度很小时,电弧电压很低,电弧可以稳定地燃烧,可认为,所以当
    时,电弧因不能稳定燃烧而熄灭??傻玫街绷鞯缁∥榷ㄈ忌盏奶跫堑缭吹缪勾笥谖治忍缁〉缪辜捌涞缱柩菇?,即。
    由此可见,电源电压越高,电路电阻越小,电弧越不容易熄灭。因此针对本发明采用的电打火方式,产生的瞬间的上万伏的电压使得电弧燃烧起来,之后当外加的电压大于维持电弧稳态燃烧的电压时,电弧就能稳定燃烧起来,当把电压降低到电弧不能稳定燃烧时,电弧随之熄灭。本发明就是利用这样的原理来实现电弧的燃烧与熄灭的。
    图3为电弧烧蚀喷口材料的示意图,通常,断路器的喷口材料为聚四氟乙烯(PTFE),属于结晶性高分子化合物。其分子结构为 [CF2—CF2] n,密度为2140~2200kg/m3,导热系数为0.29 W/(m·K),比热容1.47kJ/(kg·K),有优异的电气绝缘性能,但当它吸收能量及温度上升后,会发生转变、松弛和分解等现象。在断路器中,喷口材料聚四氟乙烯(PTFE)属于结晶性高分子化合物,有着优异的电气绝缘性能。一般认为,PTFE的热解温度约为1000 K;其蒸气的成分主要是CF2,还有一些CF和F2,在热平衡状态下的温度约为3400 K。PTFE蒸气进入喷口后,仍然继续吸收电弧的能量,继续分解。因此,PTFE蒸气进入到喷口中,不仅增加了喷口内气流的质量,而且还改变了气流的动量及气体与电弧能量的交换。烧蚀所产生的PTFE蒸气进入喷口内,将会明显地影响喷口电弧特性。

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