CN108257749A - 片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及片式电弧加热器起动技术领域，具体公开了一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置及其制作方法。装置中所需电阻值的总体钢丝，截成若干段大小合适的钢丝，每根钢丝整齐且间隔一定距离地水平平行排列，并利用金属夹板将相邻两根钢丝的端部固定连接，形成收尾连接的整体电阻结构，同时，利用绝缘夹板夹紧固定；若干层钢丝电阻结构安装在支撑框架中；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置。该装置可安全、可靠地应用于片式电弧加热器的起动拉弧，且该结构制作、安装简单，造价低廉，维修更换方便，连接组合灵活多样，克服了现有厢式铁片电阻和水冷式钢管电阻的不足。
Description
技术领域
本发明属于片式电弧加热器起动技术领域，具体涉及一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置及其制作方法。
背景技术
片式电弧加热器具有高焓、高热流、长时间模拟能力，是进行高超声速飞行器及再入返回器热防护与热结构试验考核的重要地面模拟试验设备之一，主要由电弧加热器本体、喷管、控制系统和供水、供气、供电等动力保障系统组成。高压气流经电弧加热器加热，通过喷管膨胀加速，形成高温、高速射流，对安装在喷管出口的试件进行烧蚀考核试验。
片式电弧加热器的起动过程是其运行的关键环节之一，分为点弧和拉弧两个过程：第一步，点弧，就是在高压电场作用下，通过初始放电激励(国内一般采用金属丝短接、大电流熔融方式或真空环境下电离氩气方式)，引发雪崩式电离效应，击穿片式电弧加热器内腔中的后电极与第一级过渡电极片之间的空气，产生一级短电弧；第二步，拉弧，就是利用拉弧电路将一级短电弧逐级拉成一根贯穿片式电弧加热器前后电极的长电弧(可达数米长)，利用与片式电弧压缩段各拉弧级并联的拉弧电路中预先闭合的直流快速断路器按照预设的程序，依次延时断开将一级短电弧的下游弧根通过过渡电极片依次向加热器下游拉长直至前电极，此过程中，电弧的电压、电流、电离度、气压、密度等物理参数迅速变化，并趋于稳定。当状态稳定的长电弧建立起来，则起动过程完成。
拉弧电路由多级直流快速断路器串联一定的电阻组成，该电阻与电弧在主电路中成并联状态，因此当电流流过电阻时电阻两端的电压就同时施加在电弧加热器对应的压缩段上，该电压有助于将对应压缩段内的空气击穿，将电弧拉向下一级；当该级直流快速断路器断开后，该电阻将被旁路，不再有电流流过。
该起动电阻的具体形式可以有多种，主要为厢式铁片电阻和水冷式钢管电阻。但这些电阻存在一些问题：1)造价比较昂贵；2)结构较为复杂，烧损后维修、更换不方便；3)水冷式钢管电阻结构不够紧凑、占用空间大，还存在冷却水泄漏造成电阻之间高电压击穿的危险；4)技术要求较高，加工制造难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置及其制作方法，其不仅可以安全、可靠地应用于片式电弧加热器的起动拉弧，而且该电阻可以自行制作、安装，方法简便、造价低廉，维修更换方便，连接组合灵活多样，可克服现有厢式铁片电阻和水冷式钢管电阻存在的不足。
本发明的技术方案如下：一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，该装置包括钢丝、金属夹板、绝缘夹板以及支撑框架，其中，所需电阻值的总体钢丝，根据钢丝电阻装置安装空间大小及形状，截成若干段大小合适的钢丝，每根钢丝整齐且间隔一定距离地水平平行排列，并利用金属夹板将相邻两根钢丝的端部固定连接，形成首尾连接的整体电阻结构，同时，利用绝缘夹板将水平平行排列的若干段钢丝夹紧固定，形成一层钢丝电阻结构；若干层钢丝电阻结构安装在支撑框架中使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置。
所述的绝缘夹板将水平平行排列的若干根钢丝的中部和两端夹持固定，形成一层钢丝电阻结构。
所述的绝缘夹板采用3240环氧酚醛层压玻璃布板制成。
所述的金属夹板可采用不锈钢、碳钢、铝、铜及其合金材料制成。
所述的支撑框架采用绝缘材料或金属材料制成，其与各钢丝和大地之间的绝缘阻值达到500MΩ以上。
一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻制造方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、根据钢丝电阻的需求，计算获得钢丝电阻的长度；
选择钢丝电阻的材质，并根据钢丝电阻的电阻率及横截面积，计算获得所需钢丝的长度；
步骤2、制作单层钢丝电阻结构；
步骤2.1、根据安装空间的实际大小，将总体长度的钢丝截成若干段合适长度的钢丝；
步骤2.2、将若干根钢丝间隔一定距离水平排列，并利用金属夹板将相邻两根钢丝的端部固定连接，使同一层的所有钢丝首尾相接；
步骤2.3、利用绝缘夹板将水平平行排列的若干段钢丝的中间及两端夹持固定；
步骤3、将若干层钢丝电阻结构安装在绝缘的支撑框架上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离，完成钢丝电阻制作。
所述的步骤2.2中金属夹板为不锈钢、碳钢、铝、铜及其合金以及常用金属材料制成的金属夹板，利用金属夹板将若干根钢丝相邻两根固定连接，实现同一层所有段钢丝首尾相连。
所述的步骤2.3中绝缘夹板利用3240环氧酚醛层压玻璃布板制成，利用绝缘夹板将水平平行排列的若干段钢丝中间及两端夹持固定。
所述的步骤3具体包括：
若干层钢丝电阻结构支撑安装在支撑框架上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置，其中，支撑框架可采用绝缘材料或金属材料制成，要求与各钢丝和大地之间的绝缘阻值达到500MΩ以上。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种可用于片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置及其制作方法，可以安全、可靠地应用于片式电弧加热器的起动拉弧，且该结构制作、安装简单，造价低廉，维修更换方便，连接组合灵活多样，克服了现有厢式铁片电阻和水冷式钢管电阻的不足。
附图说明
图1为本发明所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置结构示意图；
图中：1、金属夹板；2、钢丝；3、绝缘夹板；4、支撑框架。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，包括若干根钢丝2、金属夹板1、绝缘夹板3以及支撑框架4，其中，在选定钢丝的材质和直径后，根据片式电弧加热器启动电路所需要的电阻值，计算所需要的总体钢丝长度；根据支撑框架4、安装空间实际大小及形状，将总体钢丝截成若干段长度合适的钢丝2，每根钢丝2整齐且有一定间距距离的水平平行排列，利用金属夹板1将水平平行放置的相邻两根钢丝2的端部固定连接，使若干根钢丝首尾相互连通，形成整体电阻结构，同时，利用绝缘夹板3将水平平行排列的若干根钢丝2的中部和两端夹持固定，形成一层钢丝电阻结构；若干层钢丝电阻结构支撑安装在绝缘的支撑框架4上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置，其中，支撑框架4上的每一层以及每一层中的每一根钢丝均可抽出更换、维修检修；钢丝2材质可以选用0Gr18Ni9；绝缘夹板3可采用3240环氧酚醛层压玻璃布板制成；金属夹板1可采用不锈钢、碳钢、铝、铜及其合金以及常用金属材料制成；支撑框架4可采用绝缘材料或金属材料制成，要求与各钢丝2和大地之间的绝缘阻值达到500MΩ以上。
一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻制造方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、根据钢丝电阻的需求，计算获得钢丝电阻的长度；
选择钢丝电阻的材质，并根据钢丝电阻的电阻率及横截面积，计算获得所需钢丝的长度；
步骤2、制作单层钢丝电阻结构；
步骤2.1、根据安装空间的实际大小，将总体长度的钢丝截成若干段合适长度的钢丝；
步骤2.2、将若干根钢丝间隔一定距离水平排列，并利用金属夹板将相邻两根钢丝的端部固定连接，使同一层的所有钢丝首尾相接；
利用不锈钢、碳钢、铝、铜及其合金以及常用金属材料制成的金属夹板1将若干根钢丝相邻两根固定连接，实现同一层所有段钢丝收尾相连；
步骤2.3、利用绝缘夹板将水平平行排列的若干段钢丝的中间及两端夹持固定；
利用3240环氧酚醛层压玻璃布板制成的绝缘夹板对水平平行排列的若干段钢丝进行固定；
步骤3、将若干层钢丝电阻结构安装在绝缘的支撑框架上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离，完成钢丝电阻制作；
若干层钢丝电阻结构支撑安装在支撑框架上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置，其中，支撑框架可采用绝缘材料或金属材料制成，要求与各钢丝2和大地之间的绝缘阻值达到500MΩ以上。
Claims (9)
1.一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，其特征在于：该装置包括钢丝(2)、金属夹板(1)、绝缘夹板(3)以及支撑框架(4)，其中，所需电阻值的总体钢丝，根据钢丝电阻装置安装空间大小及形状，截成若干段大小合适的钢丝(2)，每根钢丝(2)整齐且间隔一定距离地水平平行排列，并利用金属夹板(1)将相邻两根钢丝(2)的端部固定连接，形成首尾连接的整体电阻结构，同时，利用绝缘夹板(3)将水平平行排列的若干段钢丝夹紧固定，形成一层钢丝电阻结构；若干层钢丝电阻结构安装在支撑框架(4)中使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置。
2.根据权利要求1所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，其特征在于：所述的绝缘夹板(3)将水平平行排列的若干根钢丝(2)的中部和两端夹持固定，形成一层钢丝电阻结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，其特征在于：所述的绝缘夹板(3)采用3240环氧酚醛层压玻璃布板制成。
4.根据权利要求1所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，其特征在于：所述的金属夹板(1)可采用不锈钢、碳钢、铝、铜及其合金材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻装置，其特征在于：所述的支撑框架(4)采用绝缘材料或金属材料制成，其与各钢丝(2)和大地之间的绝缘阻值达到500MΩ以上。
6.一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻制造方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、根据钢丝电阻的需求，计算获得钢丝电阻的长度；
选择钢丝电阻的材质，并根据钢丝电阻的电阻率及横截面积，计算获得所需钢丝的长度；
步骤2、制作单层钢丝电阻结构；
步骤2.1、根据安装空间的实际大小，将总体长度的钢丝截成若干段合适长度的钢丝；
步骤2.2、将若干根钢丝间隔一定距离水平排列，并利用金属夹板将相邻两根钢丝的端部固定连接，使同一层的所有钢丝首尾相接；
步骤2.3、利用绝缘夹板将水平平行排列的若干段钢丝的中间及两端夹持固定；
步骤3、将若干层钢丝电阻结构安装在绝缘的支撑框架上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离，完成钢丝电阻制作。
7.根据权利要求6所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻制造方法，其特征在于：所述的步骤2.2中金属夹板为不锈钢、碳钢、铝、铜及其合金以及常用金属材料制成的金属夹板，利用金属夹板将若干根钢丝相邻两根固定连接，实现同一层所有段钢丝首尾相连。
8.根据权利要求6所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻制造方法，其特征在于：所述的步骤2.3中绝缘夹板利用3240环氧酚醛层压玻璃布板制成，利用绝缘夹板将水平平行排列的若干段钢丝中间及两端夹持固定。
9.根据权利要求6所述的一种片式电弧加热器起动电路的钢丝电阻制造方法，其特征在于：所述的步骤3具体包括：
若干层钢丝电阻结构支撑安装在支撑框架上，使每层钢丝电阻结构在沿竖直方向间隔一段距离；每层钢丝电阻结构可用电缆连接，并根据需要预留电缆接头，形成整体的钢丝电阻装置，其中，支撑框架可采用绝缘材料或金属材料制成，要求与各钢丝2和大地之间的绝缘阻值达到500MΩ以上。
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