CN107731069B - 一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，整个演示装置从左至右分别为第一电源接入区、第二演示区、第三负荷加载显示区；在第一电源接入区左侧布置电源线、保险丝、带漏电保护短路保护器和短路保护器；在第二演示区布置演示模块，其结构为：在模拟框架上平行设置两条导线，其中一条导线的线芯由一部分已断线芯和一部分未断线芯组成；在第三负荷加载显示区上方布置负载和插座，中部布置触摸显示屏和按键模块，下方布置工作状态指示灯、网线接口模块和触摸显示屏开关；本发明演示了部分导线载流超过安全载流量而造成的过载引起的电气火灾危险性现象和原因。

Description

一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置
技术领域
本发明属于电气火灾研究技术领域，特别是一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置。
背景技术
随着社会的进步发展，我国人均用电量越来越高，电气线路的布局也日趋复杂。电能在带给人们便利的同时，所引发的电气火灾事故也与日俱增。近年来据《中国消防年鉴》统计火灾显示，电气火灾发生率以及所造成的损失均位居各类火灾原因之首，发生起数比例多在30％左右，所造成的损失占全部火灾损失的40％左右。
在各种产生引火源的电气故障中，线路过载故障是较为常见的引火源之一，但是该路故障支路中如果选择与线路相匹配的过载保护器，则能够最大限度地避免该类火灾事故的发生。但是如果线路中部分线芯过载，则过载保护器对该类故障产生的引火源就没有任何保护能力。部分线芯过载是由于拉拽，摩擦，碰撞等机械作用造成交流或直流电多芯线内部部分线芯断裂，但整体电路中仍有电流通过，则当电流通过未断裂的导线传输时，导致该部分导线承载的电流远远超过其安全载流量。因此会造成严重发热的故障称之为部分线芯过载。该类故障所产生的热量足以将棉花等可燃物引燃，具有巨大的火灾危害性。但是国内对该类故障产生的引火源的机理研究尚处于空白阶段，而一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置就能有效填补这一空白，可使消防部队和火调人员清楚的认识到部分线芯过载发热的形成机理，还可使普通的人民大众认识到该类故障的火灾危险性，同时还能为预防该类引火源提供技术依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，演示部分线芯过载发热故障产生时，传统的电路保护器并不会动作，因此，具有很大的电气火灾危险性。通过演示，可使电气火灾防控技术人员、火灾调查人员、普通大众认识到部分线芯过载发热引发火灾发生的过程、原因和火灾危险性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，包括：
A)装置的元器件
整个演示装置从左至右分别为第一电源接入区、第二演示区、第三负荷加载及显示区；在第一电源接入区左侧布置电源线、保险丝、带漏电保护短路保护器和短路保护器；中间分别布置有带漏电保护短路保护器和短路保护器的开关；
在第二演示区布置演示模块，所述演示模块用于模拟部分线芯过载情况，其结构为：在模拟框架上平行设置两条导线，其中一条导线的线芯由一部分已断线芯和一部分未断线芯组成；
在第三负荷加载及显示区上方布置负载和插座，中部布置触摸显示屏和按键模块，下方布置工作状态指示灯、网线接口模块和触摸显示屏开关；
B)装置的内部电路
220V交流电源通过电源线、保险丝、总开关依次连接，所述总开关分别连接两条支路，两条支路分别为：带漏电保护短路保护器与一个开关串联的支路、短路保护器与一个开关串联的支路；两条支路分别独立连接第二演示区的演示模块，即与演示模块的输入端连接；
演示模块连接有一个开关，所述演示模块还连接到负载；
演示模块的输入导线设置有一个电流互感器，电流互感器连接到信号调理模块，所述信号调理模块连接到MCU微处理器模块；所述MCU微处理器模块通过电源模块供电，且MCU微处理器模块还分别连接网线接口模块、按键模块和显示驱动模块；所述显示驱动模块连接到触摸显示屏。
进一步的，演示模块连接有显示此模块导通或者断开的指示灯。
进一步的，220V交流电源替换为直流电源，用于演示在直流电源条件下的部分线芯过载。
进一步的，所述插座用于连接各种用电器具或模拟负载。
进一步的，所述MCU微处理器模块还连接有存储模块。
进一步的，所述触摸显示屏能直接进行波形显示、存储的操作指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：揭示了导线多芯线内部部分线芯断裂，但整体电路中仍有电流通过，则当电流通过未断裂的导线传输时，该部分导线载流超过安全载流量而造成的过载引起的电气火灾危险性现象。为判定电气火灾提供客观科学依据，为在电气火灾发生后，为科技人员对物证的查找、提取和鉴定、判断提供了理论依据和技术支持。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中部分线芯过载演示示意图(当输入电源为直流电时)。
图3是图2中圆圈处的放大示意图。
图4是本发明中电器元件连接电路图(当输入电源为220V交流电时)。
图1中，1—电源线；2—保险丝；4—带漏电保护短路保护器；5—短路保护器；6—开关；7—绝缘层；8-已断线芯；9—未断线芯；10—交流负载；11—指示灯；12—白炽灯；13—插座；14—触摸显示屏；15—触摸显示屏开关；16—按键模块；17—网线接口模块；18—工作状态指示灯；20—零线；21—火线；32-总开关；33-电流互感器；34-电源模块；35-存储模块；36-MCU微处理器模块；37-信号调理模块；39-显示驱动模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明一种部分线芯过载演示装置，其结构包括：
A)电器元件展现
整个演示装置从左至右分别为第一电源接入区、第二演示区、第三负荷加载及显示区；在第一电源接入区左侧布置电源线1、保险丝2、带漏电保护短路保护器4和短路保护器5；中间分别布置有带漏电保护短路保护器4和短路保护器5的开关6；
在第二演示区布置演示模块，所述演示模块用于模拟部分线芯过载情况，其结构为：在模拟框架上平行设置两条导线，其中一条导线的线芯由一部分已断线芯8和一部分未断线芯9组成；
在第三负荷加载及显示区上方布置负载和插座13，中部布置触摸显示屏14和按键模块16，下方布置工作状态指示灯18、网线接口模块17和触摸显示屏开关15；
B)内部电器元件电路
220V交流电源(或者直流电源)通过电源线1、保险丝2、总开关32依次连接，所述总开关32分别连接两条支路，两条支路分别为：带漏电保护短路保护器4与一个开关6串联的支路、短路保护器5与一个开关6串联的支路；两条支路分别独立连接第二演示区的演示模块，即与演示模块的输入端连接；
演示模块连接有一个开关6，所述演示模块还连接到负载；
演示模块的输入导线设置有一个电流互感器33，电流互感器33连接到信号调理模块37，所述信号调理模块37连接到MCU微处理器模块36；所述MCU微处理器模块36通过电源模块34供电，且MCU微处理器模块36还分别连接网线接口模块17、按键模块16和显示驱动模块39；所述显示驱动模块39连接到触摸显示屏14。
演示模块连接有显示此模块导通或者断开的指示灯11。所述MCU微处理器模块36还连接有存储模块35。插座1可以连接各种用电器具或模拟负载；触摸显示屏14既可以显示当前电流波形，也可以发送指令，选择所需要的功能；按键模块16可以发送指令，选择所需要的功能；网线接口模块17可以通过网线连接至电脑，在电脑终端储存和显示波形；工作状态指示灯18可指示当前工作状态。
当220V交流电源替换为直流电源时，即可用于演示在直流电源条件下的部分线芯过载。此时，在直流电气线路中，由于多芯导线在磨损，拉拽、摩擦等机械作用的外力下，进而导致多芯线中某些导线出现断裂的情况，此时，断裂的导线无法传输电流，电流仅能通过剩余未断裂的导线，造成未断裂导线的载流过大，出现局部线芯过载现象。局部线芯过载产生的高温足以引发电气火灾，但是由于电流大小并未改变，因此传统的过流保护器，如熔断丝，保险等并不会动作，这就大大增加了直流电气火灾的危险性。
本发明装置实施步骤是：首先剥去多芯铜导线的部分绝缘层，用钳子剪断其中部分线芯，模拟多芯线中某些导线出现断裂的情况；其次，将处理好的多芯线连接至蓄电池-保险丝2-开关-直流负载这样一个电流回路中；再次，闭合开关，使整个电路处于带电状态，此时，通过热红外成像仪可以观察到通电的那部分线芯温度明显高于未通电的那部分线芯，如果间断地线芯较多，甚至会出现通电线芯严重发热发红现象，将棉花或者纸屑放置在发红的导线上可以直接引燃，此时，保险丝2并没有熔断，无法起到保护作用，具有很大的火灾危险性。

Claims (6)

1.一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，其特征在于，包括：
A)装置的元器件
整个演示装置从左至右分别为第一电源接入区、第二演示区、第三负荷加载显示区；在第一电源接入区左侧布置电源线(1)、保险丝(2)、带漏电保护短路保护器(4)和短路保护器(5)；中间分别布置有带漏电保护短路保护器(4)和短路保护器(5)的开关(6)；
在第二演示区布置演示模块，所述演示模块用于模拟部分线芯过载情况，其结构为：在模拟框架上平行设置两条导线，其中一条导线的线芯由一部分已断线芯(8)和一部分未断线芯(9)组成；
在第三负荷加载及显示区上方布置负载和插座(13)，中部布置触摸显示屏(14)和按键模块(16)，下方布置工作状态指示灯(18)、网线接口模块(17)和触摸显示屏开关(15)；
B)装置的内部电路
220V交流电源通过电源线(1)、保险丝(2)、总开关(32)依次连接，所述总开关(32)分别连接两条支路，两条支路分别为：带漏电保护短路保护器(4)与一个开关(6)串联的支路、短路保护器(5)与一个开关(6)串联的支路；两条支路分别独立连接第二演示区的演示模块，即与演示模块的输入端连接；
演示模块连接有一个开关(6)，所述演示模块还连接到负载；
演示模块的输入导线设置有一个电流互感器(33)，电流互感器(33)连接到信号调理模块(37)，所述信号调理模块(37)连接到MCU微处理器模块(36)；所述MCU微处理器模块(36)通过电源模块(34)供电，且MCU微处理器模块(36)还分别连接网线接口模块(17)、按键模块(16)和显示驱动模块(39)；所述显示驱动模块(39)连接到触摸显示屏(14)。
2.如权利要求1所述的一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，其特征在于，演示模块连接有显示此模块导通或者断开的指示灯(11)。
3.如权利要求1所述的一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，其特征在于，所述220V交流电源替换为直流电源，用于演示在直流电源条件下的部分线芯过载。
4.如权利要求1所述的一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，其特征在于，所述插座(13)用于连接各种用电器具或模拟负载。
5.如权利要求1所述的一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，其特征在于，所述MCU微处理器模块(36)还连接有存储模块(35)。
6.如权利要求1所述的一种部分线芯过载发热火灾危险性演示装置，其特征在于，所述触摸显示屏(14)能直接进行波形显示、存储的操作指令。
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