CN111157862A - 一种大电流冲击放电电弧检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大电流冲击放电电弧检测系统，其包括电弧产生模块、电极模块、触发模块与检测模块；所述电弧产生模块包括储能电容器、充电装置、阻尼电感与负载；所述电极模块包括实验腔体与设于所述实验腔体内的两个平板电极；所述触发模块，其通过光纤与所述检测模块连接，并用于对所述电弧产生模块与所述检测模块进行同步控制；所述检测模块包括设于所述实验腔体外的光学相机。本发明实施例提供的大电流冲击放电电弧检测系统，可以对放电电极在不同参数的电弧下的烧蚀作用进行直观且准确地检测，获取电弧放电时的电弧电流膨胀过程，进而得到不同电弧对不同电极的性能影响。
Description
技术领域
本发明涉及高电压试验技术领域，尤其涉及一种大电流冲击放电电弧检测系统。
背景技术
电弧是电磁能释放的一种表现形式，在工程技术领域，普遍采用的例如高功率强激光泵浦源、脉冲强磁场发生器、电震爆激波源等装置中的大功率气体放电开关，其物理本质就是通过受控电弧有目的地实现瞬时能量转移，这一类的开关的电极在大电流冲击放电电弧作用下，会产生相关热力学烧蚀问题，同时电弧膨胀过程中诱导产生的冲击波超压对开关的力学作用可能会直接造成开关的裂解，在长期、重复地放电工作环境下，会出现开关结构疲劳损坏等现象，影响设备工作的稳定性。
现有技术中对于此类的检测系统研究较少，且现有技术的电弧检测系统，结构复杂，功能单一，缺乏对不同条件下电弧对电极的烧蚀作用的检测，导致无法准确得到冲击放电电弧的理化性能，不利于开展对大功率气体开关在大电流冲击作用下的性能研究。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可以有效检测不同参数条件下的电弧对不同电极性能的影响的大电流冲击放电电弧检测系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种大电流冲击放电电弧检测系统，其包括电弧产生模块、电极模块、触发模块与检测模块。
其中，所述电弧产生模块包括储能电容器、充电装置、阻尼电感与负载。
所述电极模块包括实验腔体与设于所述实验腔体内的两个平板电极；所述电极模块用于根据所述触发模块的触发信号，在两个所述平板电极之间产生对应的冲击放电电弧。
所述触发模块，其通过光纤与所述检测模块连接，并用于对所述电弧产生模块与所述检测模块进行同步控制。
所述检测模块包括设于所述实验腔体外的光学相机。
作为上述方案的改进，所述实验腔体设有进气口与出气口，所述进气口用于充入检测气体；所述出气口用于抽出所述检测气体。
作为上述方案的改进，所述检测气体包括以下气体中的至少一种：氮气、氦气、氖气、氢气与氧气。
作为上述方案的改进，所述实验腔体上设有用于观测放电现象的观测窗口。
作为上述方案的改进，所述检测模块包括设于所述实验腔体外的光学相机，具体为：
所述光学相机布置在距离所述观测窗口50cm处。
作为上述方案的改进，还包括放电测量电路。
作为上述方案的改进，所述放电测量电路包括电流互感器。
作为上述方案的改进，所述电流互感器与外界的示波器相连；所述示波器用于检测电流波形。
作为上述方案的改进，还包括不间断电源，所述不间断电源用于向所述示波器独立供电。
本发明提供的大电流冲击放电电弧检测系统，构造了具有特定功能的电弧产生模块、电极模块、触发模块与检测模块，各模块相互作用共同配合，通过改变电容容量、充电电压以及负载参数来完成对放电电弧参数的调节；通过改变电极模块的电极来更换不同的放电电极，同时配以稳定的检测模块，对放电电极在不同参数的电弧下的烧蚀作用进行直观地检测，获取电弧放电时的电弧电流膨胀过程，可以准确地得到不同电弧对不同电极的性能影响，为电极材料的选取提供重要的参考凭据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种大电流冲击放电电弧检测系统的结构示意图。
附图标记说明：
100.电弧产生模块；200.电极模块；300.触发模块；400.检测模块；500.放电测量电路；101.储能电容器；102.充电装置；103.阻尼电感；104.负载；201.实验腔体；202.平板电极；203.进/出气口；204.观测窗口；301.光纤；401.光学相机；501.电流互感器；502.示波器；503.不间断电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，可以在分布式计算环境中进行实践，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。此外，本发明可用于包括众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器装置、包括以上任何装置或设备的分布式计算环境等等。除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明一实施例提供了一种大电流冲击放电电弧检测系统，具体的，请参见图1，为本发明实施例提供的一种大电流冲击放电电弧检测系统的结构示意图，其包括电弧产生模块100、电极模块200、触发模块300与检测模块400。
其中，所述电弧产生模块包括储能电容器101、充电装置102、阻尼电感103与负载104。
充电装置用于对储能电容器进行充电，存储在电容器中的能量可以通过改变充电容量和充电电压来进行调节。通过改变充电容量和充电电压可以调节存储在电容器中的能量，进而可以改变电弧电流的输出参数。
阻尼电感用来限制电容器由于绝缘问题击穿后放电回路的电流峰值。
负载参数可调用来改变放电电流波形。
所述电极模块200包括实验腔体201与设于所述实验腔体201内的两个平板电极202；优选地，本实施例中的实验腔体为圆柱形结构。两个平板电极半径均为3cm，电极极间距离可以调整调节范围为0mm～150mm，可以根据需求更换不同组成材料的电极进行放电检测试验。
所述电极模块用于根据所述触发模块的触发信号，在两个所述平板电极之间产生对应的冲击放电电弧。
所述触发模块300，其通过光纤301与所述检测模块400连接，并用于对所述电弧产生模块100与所述检测模块400进行同步控制。
所述检测模块400包括设于所述实验腔体外的光学相机401。
本发明实施例提供的大电流冲击放电电弧检测系统，构造了具有特定功能的电弧产生模块、电极模块、触发模块与检测模块，各模块相互作用共同配合，通过改变电容容量、充电电压以及负载参数来完成对放电电弧参数的调节；通过改变电极模块的电极来更换不同的放电电极，同时配以稳定的检测模块，对放电电极在不同参数的电弧下的烧蚀作用进行直观地检测，获取电弧放电时的电弧电流膨胀过程，可以准确地得到不同电弧对不同电极的性能影响，为电极材料的选取提供重要的参考凭据。
需要说明的是，整个大电流冲击放电电弧检测系统的工作原理为：由电弧产生模块提供电弧，具体是通过充电装置对储能电容器进行充电，当电容器被充电到预设充电电压后，触发模块发出触发信号，电极模块中的两个电极被击穿，存储在储能电容器中的能量释放，在两个电极之间的平板间隙之间产生冲击放电电弧；同时触发模块通过光纤向实验腔体外的光学相机同步下达触发命令，光学相机工作，准确记录电弧放电时的电弧电流膨胀过程，进而通过分析研究电弧通道发展过程，以及大电流冲击放电电弧对电极烧蚀程度，检测出不同电弧对电极的性能影响。
优选地，在上述实施例中，所述实验腔体201设有进气口与出气口203，所述进气口用于充入检测气体；所述出气口用于抽出所述检测气体。进气口与出气口设于圆柱形实验腔体的侧面上。
优选地，在上述实施例中，所述检测气体包括以下气体中的至少一种：氮气、氦气、氖气、氢气与氧气。
优选地，在上述实施例中，所述实验腔体201上设有用于观测放电现象的观测窗口204。
优选地，在上述实施例中，所述检测模块400包括设于所述实验腔体外的光学相机401，具体为：
所述光学相机布置在距离所述观测窗口50cm处，以准确地记录大电流冲击放电电弧发展过程。
优选地，在上述实施例中，还包括放电测量电路500，用于对特定时刻的放电电流进行测量，以方便后续的纵向比对分析。
优选地，在上述实施例中，所述放电测量电路包括电流互感器501，回路电路由电流互感器501进行测量。
优选地，在上述实施例中，所述电流互感器501与外界的示波器502相连；所述示波器502用于检测并记录电流波形。
优选地，在上述实施例中，还包括不间断电源203，所述不间断电源203用于向所述示波器502独立供电，以保障示波器502的稳定工作，确保数据记录的准确性。
本发明提供的大电流冲击放电电弧检测系统，构造了具有特定功能的电弧产生模块、电极模块、触发模块与检测模块，各模块相互作用共同配合，通过改变电容容量、充电电压以及负载参数来完成对放电电弧参数的调节；通过改变电极模块的电极来更换不同的放电电极，同时配以稳定的检测模块，对放电电极在不同参数的电弧下的烧蚀作用进行直观地检测，获取电弧放电时的电弧电流膨胀过程，可以准确地得到不同电弧对不同电极的性能影响，为电极材料的选取提供重要的参考凭据。
以上所揭露的仅为本发明一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
Claims (9)
1.一种大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，包括：电弧产生模块、电极模块、触发模块与检测模块；
所述电弧产生模块包括储能电容器、充电装置、阻尼电感与负载；
所述电极模块包括实验腔体与设于所述实验腔体内的两个平板电极；所述电极模块用于根据所述触发模块的触发信号，在两个所述平板电极之间产生对应的冲击放电电弧；
所述触发模块，其通过光纤与所述检测模块连接，并用于对所述电弧产生模块与所述检测模块进行同步控制；
所述检测模块包括设于所述实验腔体外的光学相机。
2.根据权利要求1所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，所述实验腔体设有进气口与出气口，所述进气口用于充入检测气体；所述出气口用于抽出所述检测气体。
3.根据权利要求2所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，所述检测气体包括以下气体中的至少一种：氮气、氦气、氖气、氢气与氧气。
4.根据权利要求1所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，所述实验腔体上设有用于观测放电现象的观测窗口。
5.根据权利要求4所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，所述检测模块包括设于所述实验腔体外的光学相机，具体为：
所述光学相机布置在距离所述观测窗口50cm处。
6.根据权利要求1所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，还包括放电测量电路。
7.根据权利要求6所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，所述放电测量电路包括电流互感器。
8.根据权利要求7所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，所述电流互感器与外界的示波器相连；所述示波器用于检测电流波形。
9.根据权利要求8所述的大电流冲击放电电弧检测系统，其特征在于，还包括不间断电源，所述不间断电源用于向所述示波器独立供电。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113406457A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-17 | 华中科技大学 | 一种微小间隙电弧观测方法及装置 |
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2020
- 2020-01-20 CN CN202010070081.8A patent/CN111157862A/zh active Pending
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