CN112363034A - 电弧发生装置及其相应的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电弧发生装置及其相应的控制方法，其中的一种电弧发生装置，包括支架，所述支架上设置有固定电极以及移动电极，所述移动电极能够被驱动朝向或者远离所述固定电极运动，还设有排风装置，所述排风装置邻近所述固定电极与所述移动电极的电弧发生部位设置，以将电弧发生过程中产生的有害气体排至预设位置。根据本发明，具有的排风装置能够将有害气体排除，保证操作人员的健康的同时还能够避免周围气体环境对电弧发生的干扰，保证每次实验环境的一致性。
Description
技术领域
本发明属于电弧检测设备技术领域，具体涉及一种电弧发生装置及其相应的控制方法。
背景技术
电线绝缘老化或者破损或者接触不良，都可能发生故障电弧。故障电弧火花温度很高，有可能导致周围可燃物起火，导致电气火灾。故障电弧检测保护技术在欧美国家已有很多研究，国内也有相关研究和专利。为了研究故障电弧检测，一个合理的模拟故障电弧发生的装置是重要的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电弧发生装置及其相应的控制方法，具有的排风装置能够将有害气体排除，保证操作人员的健康的同时还能够避免周围气体环境对电弧发生的干扰，保证每次实验环境的一致性。
为了解决上述问题，本发明提供一种电弧发生装置，包括支架，所述支架上设置有固定电极以及移动电极，所述移动电极能够被驱动朝向或者远离所述固定电极运动，还设有排风装置，所述排风装置邻近所述固定电极与所述移动电极的电弧发生部位设置，以将电弧发生过程中产生的有害气体排至预设位置。
优选地，所述电弧发生装置还包括气体浓度检测部件，用于检测空气中的CO、NO、CO2中的至少一种。
优选地，所述支架包括底座板、顶板、移动板，所述底座板通过第一支撑柱固定连接为一体，所述移动板处于所述底座板与所述顶板之间，在位移驱动装置的作用下，所述移动板能够朝向或者远离所述顶板移动。
优选地，所述固定电极固定连接于所述顶板上，所述移动电极固定连接于所述移动板上，所述移动板滑动连接于所述第一支撑柱上；和/或，所述移动板与所述顶板的相对侧面中的任一个上设有距离检测传感器。
优选地，所述顶板与所述移动板之间还设有多根第二支撑柱，所述移动板滑动连接于所述第二支撑柱上。
优选地，所述位移驱动装置包括回转电机以及与所述移动板螺纹连接的旋转柱，所述旋转柱与所述回转电机的动力输出端驱动连接。
优选地，所述底座板上设有电压检测接口，所述电压检测接口具有的两个接线片分别与所述固定电极、移动电极电连接；和/或，所述底座板上设有控制器、控制器电源接口以及启动按钮，其中所述控制器电源接口用于与外部弱电电源电连接，所述启动按钮用于控制所述外部弱电电源与所述控制器之间的电源接通，所述控制器还与所述气体浓度检测部件的输出信号通讯连接。
优选地，所述底座板上还设有负载接口，用于与试验负载电连接。
优选地，所述底座板上还设有强电电源接口，用于与外部强电电源电连接，以提供所述试验负载以及所述电弧发生装置运行电源。
本发明还提供一种电弧发生装置的控制方法，用于控制上述的电弧发生装置，包括：
获取电弧发生部位空间处的有害气体实时浓度；
将获取的有害气体实时浓度与有害气体预设浓度相比较；
当有害气体实时浓度高于有害气体预设浓度时，控制排风装置运转以将电弧发生部位空间处的有害气体排至预设位置。
优选地，当有害气体实时浓度高于有害气体预设浓度时，还包括：
控制电弧发生装置断开强电电源的电源供给。
优选地，还包括：
当有害气体实时浓度不高于有害气体预设浓度时且在发生电弧之前，
获取移动板与所述顶板之间的实时间距；
当所述实时间距大于第一预设间距时，控制所述移动板以第一速度朝向所述顶板运动；
当所述实时间距小于第一预设间距时，控制所述移动板以第二速度朝向所述顶板运动，直至所述实时间距等于第二预设间距后控制所述移动板以第三速度远离所述顶板运动至第三预设间距；
其中，所述第一预设间距大于所述第二预设间距，所述第一速度大于所述第二速度。
优选地，在所述移动板由所述第二预设间距运动至第三预设间距的过程中，获取所述固定电极与所述移动电极之间的电压；
当电压不为零时，保持所述移动板停止第一预设时间；或者，
当电压为零时，控制所述移动板以第四速度恢复至初始位置，所述第四速度大于所述第三速度。
本发明提供的一种电弧发生装置及其相应的控制方法，所述排风装置的设置能够将所述电弧发生部位的有害气体排除，一方面能够有效防止有害气体对操作人员的潜在危害保证操作人员的健康，另一方面能够避免周围气体环境对电弧发生的干扰，保证每次实验环境的一致性。
附图说明
图1为本发明一种实施例的电弧发生装置的结构示意图；
图2为采用本发明的电弧发生装置进行试验的连接回路原理示意图；
图3为采用本发明的电弧发生装置中的电压检测接口连接示波器得到的未发生电弧时的电压及电流波动曲线；
图4为采用本发明的电弧发生装置中的电压检测接口连接示波器得到的发生电弧时的电压及电流波动曲线。
附图标记表示为：
11、底座板；111、电压检测接口；112、控制器；113、控制器电源接口；114、启动按钮；115、负载接口；116、强电电源接口；12、顶板；13、移动板；14、第一支撑柱；15、距离检测传感器；16、第二支撑柱；21、固定电极；22、移动电极；3、排风装置；4、气体浓度检测部件；41、回转电机；42、旋转柱。
具体实施方式
结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种电弧发生装置，包括支架，所述支架上设置有固定电极21以及移动电极22，所述移动电极22能够被驱动朝向或者远离所述固定电极21运动，还设有排风装置3，所述排风装置3邻近所述固定电极21与所述移动电极22的电弧发生部位设置，以将电弧发生过程中产生的有害气体排至预设位置，所述预设位置例如可以是室外或者有害气体处理设备，本发明对其不做特别限定。该技术方案中，所述排风装置3的设置能够将所述电弧发生部位的有害气体排除，一方面能够有效防止有害气体对操作人员的潜在危害保证操作人员的健康，另一方面能够避免周围气体环境对电弧发生的干扰(如果CO、NO和CO2含量过高，会影响电弧现象的发生)，保证每次实验环境的一致性，且能够提升电极的使用寿命。具体的，所述排风装置3例如可以包括风机以及与所述风机的出风口相对应设置的排风管道，所述排风管道的出风口具体可以与气体处理设备连接。
具体的，所述电弧发生装置还包括气体浓度检测部件4，用于检测空气中的CO、NO、CO2中的至少一种，这些气体是电弧发生时产生的含量相对较多的有害气体，最好的，所述气体浓度检测部件4采用多种有害气体检测集成于一体的气体传感器，以便于所述气体浓度检测部件4的组装、布置。
作为所述支架的一种具体实施方式，优选地，所述支架包括底座板11、顶板12、移动板13，所述底座板11通过第一支撑柱14固定连接为一体，所述移动板13处于所述底座板11与所述顶板12之间，从而使所述支架形成一个具有一定高度的立体结构，这一结构尤其适用于在水平面积上相对较小的空间，在位移驱动装置的作用下，所述移动板13能够朝向或者远离所述顶板12移动，所述位移驱动装置具体包括回转电机41以及与所述移动板13螺纹连接的旋转柱42，所述旋转柱42与所述回转电机41的动力输出端驱动连接，而可以理解的，所述移动板13上具有与所述旋转柱42相匹配的螺纹孔。所述底座板11、顶板12、移动板13最好的皆采用绝缘材料制作。
具体的，所述固定电极21固定连接于所述顶板12上，所述移动电极22固定连接于所述移动板13上，所述移动板13滑动连接于所述第一支撑柱14上。最好的，所述移动板13与所述顶板12的相对侧面中的任一个上设有距离检测传感器15，也即所述距离检测传感器15可以设置于所述移动板13上也可以设置于所述顶板12上，以能够实时检测两个板之间的间距也即实时检测固定电极21与移动电极22之间的间距。
最好的，所述顶板12与所述移动板13之间还设有多根第二支撑柱16，所述移动板13滑动连接于所述第二支撑柱16上，多根第二支撑柱16能够对所述移动板13的位移进行导向，导致其朝向或者远离所述顶板12运动的平稳性。
所述底座板11上设有电压检测接口111，所述电压检测接口111具有的两个接线片分别与所述固定电极21、移动电极22电连接，具体的，所述电压检测接口111用于与外部的示波器电连接，从而能够通过输出电压的波形对是否发生电弧进行准确检测，现有技术中，一般通过示波器检测的电流信号产生异于正常的电流信号认为发生电弧现象，这样通过主观判断的方法不是很合理，准确性不高，本发明通过在电弧发生装置的电压证明电弧是否发生，更加准确。具体参见图3及图4，图3中的虚线圆框的位置与图4中的虚线圆框的位置处电压曲线发生了明显的波动，这种显著的波动能够更加明确的判断出电弧的发生与否。
所述底座板11上设有控制器112、控制器电源接口113以及启动按钮114，其中所述控制器电源接口113用于与外部弱电电源电连接，所述启动按钮114用于控制所述外部弱电电源与所述控制器112之间的电源接通，所述控制器112还与所述气体浓度检测部件4的输出信号通讯连接，所述控制器112还被配置为在所述气体浓度检测部件4检测对应的有害气体浓度超过限值时控制所述排风装置3运转从而将有害气体及时排除。
所述底座板11上还设有负载接口115，用于与试验负载电连接，所述负载接口115是一种集成了接线端子的结构，如此能够简化试验负载与所述电弧发生装置之间的电连接过程，所述试验负载例如可以是空调器、洗衣机、电机等。
最好的，所述底座板11上还设有强电电源接口116，用于与外部强电电源电连接(具体例如可以为220V的电源)，以提供所述试验负载以及所述电弧发生装置运行电源，所述外部强电电源与所述外部弱电电源可以理解的是一个相对的概念，所述外部弱电电源通常例如可以为12V、4V等。
在具体进行相关的电弧检测试验时，参见图2，将试验负载电通过所述负载接口115串入连接回路中，将外部示波器通过电压检测接口111串入连接回路中，将外部强电电源、外部弱电电源分别通过强电电源接口116、控制器电源接口113串入连接回路中，当所述启动按钮114被按下时，所述控制器112将上电运行，所述控制器112被配置为检测所述气体浓度检测部件4的输出信号，并在预设条件下控制排风装置3运转或者控制位移驱动装置运转，同时还能够控制连接回路中的开关继电器的导通与否。
根据本发明的实施例，还提供一种电弧发生装置的控制方法，用于控制上述的电弧发生装置，包括：获取电弧发生部位空间处的有害气体实时浓度；将获取的有害气体实时浓度与有害气体预设浓度相比较；当有害气体实时浓度高于有害气体预设浓度时，控制排风装置3运转以将电弧发生部位空间处的有害气体排至预设位置。该技术方案中，通过对电弧发生部位空间处的有害气体的实时检测，进而控制排风装置3的运转，使得有害气体的浓度被控制在合理范围内，保证操作人员的健康的同时还能够避免周围气体环境对电弧发生的干扰，保证每次实验环境的一致性。最好的，当有害气体实时浓度高于有害气体预设浓度时，还包括：控制电弧发生装置断开强电电源的电源供给，例如控制开关继电器断开。
当有害气体实时浓度不高于有害气体预设浓度时且在发生电弧之前，获取移动板13与所述顶板12之间的实时间距；当所述实时间距大于第一预设间距时，控制所述移动板13以第一速度朝向所述顶板12运动，具体例如控制器发生相应的运转信号至电机驱动器从而控制所述回转电机41旋转；当所述实时间距小于第一预设间距时，控制所述移动板13以第二速度朝向所述顶板12运动，直至所述实时间距等于第二预设间距后控制所述移动板13以第三速度远离所述顶板12运动至第三预设间距；其中，所述第一预设间距大于所述第二预设间距，所述第一速度大于所述第二速度，所述第一预设间距、第二预设间距以及所述第一速度、第二速度的具体数值选择可以通过试验获取。该技术方案中，在有害气体实时浓度不高于有害气体预设浓度时才控制所述移动电极22朝向所述固定电极21运动，且首先进行粗调，使所述移动电极22能够更加快速的接近所述固定电极21，然后进行精调，防止所述移动电极22与所述固定电极21距离过近可能发生的碰撞，提升电弧发生的试验效率的同时还保证了两个电极的安全性。进一步地，在所述移动板13由所述第二预设间距运动至第三预设间距的过程中，获取所述固定电极21与所述移动电极22之间的电压；当电压不为零时，所述固定电极21与所述移动电极22之间发生电弧，此时控制保持所述移动板13停止第一预设时间；当电压为零时，说明未能成功产生电弧，此时控制所述移动板13以第四速度恢复至初始位置(也即在所述移动板13被控制朝向所述顶板12运动时的原始位置)，所述第四速度大于所述第三速度，以保证能够快速进行下一循环。进一步地，在由第三预设间距变化至第四预设间距的过程中，可以再次获取所述固定电极21与所述移动电极22之间的电压的，如果电压由非零变为零，说明脱扣成功，若未变为零则说明脱扣失败，此时通过相应的计数部件(例如集成于控制器上的数码管)显示试验次数的同时，记录脱扣成功和失败的次数。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种电弧发生装置，其特征在于，包括支架，所述支架上设置有固定电极(21)以及移动电极(22)，所述移动电极(22)能够被驱动朝向或者远离所述固定电极(21)运动，还设有排风装置(3)，所述排风装置(3)邻近所述固定电极(21)与所述移动电极(22)的电弧发生部位设置，以将电弧发生过程中产生的有害气体排至预设位置。
2.根据权利要求1所述的电弧发生装置，其特征在于，还包括气体浓度检测部件(4)，用于检测空气中的CO、NO、CO2中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的电弧发生装置，其特征在于，所述支架包括底座板(11)、顶板(12)、移动板(13)，所述底座板(11)通过第一支撑柱(14)固定连接为一体，所述移动板(13)处于所述底座板(11)与所述顶板(12)之间，在位移驱动装置的作用下，所述移动板(13)能够朝向或者远离所述顶板(12)移动。
4.根据权利要求3所述的电弧发生装置，其特征在于，所述固定电极(21)固定连接于所述顶板(12)上，所述移动电极(22)固定连接于所述移动板(13)上，所述移动板(13)滑动连接于所述第一支撑柱(14)上；和/或，所述移动板(13)与所述顶板(12)的相对侧面中的任一个上设有距离检测传感器(15)。
5.根据权利要求4所述的电弧发生装置，其特征在于，所述顶板(12)与所述移动板(13)之间还设有多根第二支撑柱(16)，所述移动板(13)滑动连接于所述第二支撑柱(16)上。
6.根据权利要求3所述的电弧发生装置，其特征在于，所述位移驱动装置包括回转电机(41)以及与所述移动板(13)螺纹连接的旋转柱(42)，所述旋转柱(42)与所述回转电机(41)的动力输出端驱动连接。
7.根据权利要求3所述的电弧发生装置，其特征在于，所述底座板(11)上设有电压检测接口(111)，所述电压检测接口(111)具有的两个接线片分别与所述固定电极(21)、移动电极(22)电连接；和/或，所述底座板(11)上设有控制器(112)、控制器电源接口(113)以及启动按钮(114)，其中所述控制器电源接口(113)用于与外部弱电电源电连接，所述启动按钮(114)用于控制所述外部弱电电源与所述控制器(112)之间的电源接通，所述控制器(112)还与所述气体浓度检测部件(4)的输出信号通讯连接。
8.根据权利要求3所述的电弧发生装置，其特征在于，所述底座板(11)上还设有负载接口(115)，用于与试验负载电连接。
9.根据权利要求8所述的电弧发生装置，其特征在于，所述底座板(11)上还设有强电电源接口(116)，用于与外部强电电源电连接，以提供所述试验负载以及所述电弧发生装置运行电源。
10.一种电弧发生装置的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1至9中任一项所述的电弧发生装置，包括：
获取电弧发生部位空间处的有害气体实时浓度；
将获取的有害气体实时浓度与有害气体预设浓度相比较；
当有害气体实时浓度高于有害气体预设浓度时，控制排风装置(3)运转以将电弧发生部位空间处的有害气体排至预设位置。
11.根据权利要求10所述的电弧发生装置的控制方法，当有害气体实时浓度高于有害气体预设浓度时，还包括：
控制电弧发生装置断开强电电源的电源供给。
12.根据权利要求10所述的电弧发生装置的控制方法，其特征在于，还包括：
当有害气体实时浓度不高于有害气体预设浓度时且在发生电弧之前，
获取移动板(13)与所述顶板(12)之间的实时间距；
当所述实时间距大于第一预设间距时，控制所述移动板(13)以第一速度朝向所述顶板(12)运动；
当所述实时间距小于第一预设间距时，控制所述移动板(13)以第二速度朝向所述顶板(12)运动，直至所述实时间距等于第二预设间距后控制所述移动板(13)以第三速度远离所述顶板(12)运动至第三预设间距；
其中，所述第一预设间距大于所述第二预设间距，所述第一速度大于所述第二速度。
13.根据权利要求12所述的电弧发生装置的控制方法，其特征在于，
在所述移动板(13)由所述第二预设间距运动至第三预设间距的过程中，获取所述固定电极(21)与所述移动电极(22)之间的电压；
当电压不为零时，保持所述移动板(13)停止第一预设时间；或者，
当电压为零时，控制所述移动板(13)以第四速度恢复至初始位置，所述第四速度大于所述第三速度。
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