CN112798884B - 一种便捷燃弧装置、控制方法、电弧发生器及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于电弧技术领域，公开了一种便捷燃弧装置、控制方法、电弧发生器及应用，应用在电弧测试中的便捷燃弧装置包括：碳帽、玻璃管和铜头；所述碳帽的燃弧端使用直径为6mm的圆柱碳棒，并且在碳棒放电极处平面有一个直径为1mm、高度为1mm的针尖；铜头的整体长度为17.5mm；铜头采用多段不同直径的圆柱体，在放电时电弧集中在铜头尖端；所述玻璃管与碳帽、铜头连接处充分密封，玻璃管内部填充经过干燥的惰性气体。本发明安装简单，内部结构稳固；采用强化玻璃罩保护放电极间，内部填充惰性气体，长时间放置也不会对电弧测试产生影响；燃弧完成后，玻璃罩会被黑色碳粉覆盖，便于区分装置是否二次使用。

Description

一种便捷燃弧装置、控制方法、电弧发生器及应用

技术领域

本发明属于电弧技术领域，尤其涉及一种便捷燃弧装置、控制方法、电弧发生器及应用。

背景技术

目前，随着现代化科学技术的不断发展，人们的对于电弧故障的关注度也在不断的增加。涉及到电弧方面的测试验证也越来越多。

常用的电弧发生器有两种方式，一个是碳化电缆测试，该种测试方式需要提前制备碳化电缆，使用高压大电流将铠装并排导线击穿形成碳化通道。这种方式存在制备碳化电缆实验危险、实验过程会生成有毒有害气体、碳化电缆长期易受潮的问题。

另一种是碳棒与铜管测试，常见该类电弧发生器使用手动或电机控制极间放电距离，存在长期实验碳棒烧蚀快、测试结果一致性差的问题。同时，碳棒与铜管电弧测试长时间后，需要定期进行碳棒维护，避免电弧测试一致性差；碳棒与铜管电弧测试中电弧发生稳定性差，电弧实验成功率不高。因此，亟需一种新的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置及其控制方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有电弧发生器的碳化电缆测试方法，碳化电缆电弧测试前需要长时间准备实验仪器，存在制备碳化电缆实验危险、实验过程会生成有毒有害气体、碳化电缆长期易受潮的问题。

(2)现有电弧发生器的碳棒与铜管测试方法，使用手动或电机控制极间放电距离，存在长期实验碳棒烧蚀快、测试结果一致性差的问题。

(3)碳棒与铜管电弧测试长时间后，需要定期进行碳棒维护，避免电弧测试一致性差；碳棒与铜管电弧测试中电弧发生稳定性差，电弧实验成功率不高。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)碳化电缆测试中需要形成的碳化通道，是需要2000V高压发生器产生的，并且在碳化通道制备期间高温会使导线产生大量有毒气体。由此可知制备碳化电缆需要中型以上的专业设备进行制备。同时碳化电缆的碳化通道，干燥的碳固体本身会吸收潮气影响碳化通道的阻值，导致测试通道短路。所以碳化电缆测试时需要在实验前用专用设备制备，并且不能提前制备。这导致碳化电缆的实验十分不便。

(2)碳棒与铜管电弧测试中，电弧发生的程度，受到电弧间隙、接触面积、电弧电流的影响。电弧间隙的细微差距也会导致发生电弧的巨大区别。碳棒在电弧发生期间也会快速烧蚀，导致电弧接触面不平整，需要使用锉刀调整碳棒接触平面。综上所述，使用碳棒与铜管进行电弧测试也存在明显的缺陷，测试结果不稳定且容易导致电弧熄灭，测试期间也需要维护接触面。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明相比于碳化电缆是能够使用简易的设备即可实现稳定的电弧检测，在测试中也不会产生有毒有害气体。对比电弧发生器使用标准化生产出的燃弧装置，本身电弧间隙固定，发生电弧相对稳定。内部燃弧装置内部环境与外界相对隔离，受到环境影响小，本身一致性好，便于验证电弧检测器的检测效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种便捷燃弧装置、控制方法、电弧发生器及应用。

本发明是这样实现的，一种应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，所述应用在电弧测试中的便捷燃弧装置包括：碳帽、玻璃管和铜头。

所述碳帽的燃弧端、所述铜头多段不同直径的圆柱体均容纳在玻璃管内；

所述碳帽上的针尖和铜头的尖端相对设置，并间隔有一定距离；

所述玻璃管内部空气经干燥的前提下，填充有惰性气体。

所述玻璃管为强化玻璃罩结构，用于保护放电极间(针尖、铜头尖端间隔一定距离)；所述玻璃管内部填充的惰性气体，用于避免长时间放置对电弧测试产生影响。

进一步，所述碳帽、玻璃管和铜组合为一次性一体结构；所述碳帽上的针尖和铜头的尖端距离为0.2mm。

进一步，所述碳帽的燃弧端使用直径为6mm的圆柱碳棒，并且在碳棒放电极处平面有一个直径为1mm、高度为1mm的针尖(凸起针尖)。

进一步，所述铜头的整体长度为17.5mm。

进一步，所述铜头在放电时电弧集中在铜头尖端。

进一步，所述玻璃管与碳帽、铜头连接处充分密封，玻璃管内部填充经过干燥的空气。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的控制方法，所述应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的控制方法包括以下步骤：

步骤一，在电弧测试时将未使用的燃弧装置放置在配套底座上，燃弧装置通过两端的碳棒和铜头接入电弧发生器的两电极之间；

步骤二，在电弧测试完成后，将玻璃罩被熏黑的燃弧装置取出，为下次电弧测试做好准备。

本发明的另一目的在于提供一种电弧发生器，所述电弧发生器搭载有所述的电弧测试中的便捷燃弧装置。

本发明的另一目的在于提供一种所述电弧发生器在智能家电设备领域电弧测试上的应用、在微电子设备领域电弧测试上的应用、在精细化工设备、建筑施工领域电弧测试上的应用。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，采用强化玻璃罩保护放电极间，玻璃管内部空气经干燥的前提下，再填充有惰性气体，长时间放置也不会对电弧测试产生影响；燃弧装置为一次性结构，避免反复测试后碳棒烧蚀对电弧造成的实验数据偏移；安装简单，内部结构稳固，减少了人员对于电弧测试的影响；燃弧完成后，玻璃罩会被黑色碳粉覆盖，便于区分装置是否二次使用。

本发明提供的燃弧装置仅需要一个固定座即可安装使用，需要配套设备少占用空间小。相较于碳化电缆测试方式，不需要高压设备制备电缆，对于机械结构的电弧发生器不需要丝杠、滑块等机械结构，该燃弧装置发生电弧的稳定性也明显优于传统的电弧测试装置。本发明提供的一次性燃弧装置能避免多次试验后由碳棒烧蚀影响的电弧实验偏移；碳棒接触面凸起针尖，用于在电弧燃弧初期快速燃弧并产生高温，为后续电弧的产生提供稳定的高温燃弧环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的控制方法流程图。

图2(a)-图2(b)是本发明实施例提供的燃弧装置爆炸图。

图2(a)-图2(b)中：1、碳帽；2、玻璃管；3、铜头；4、针尖；5、铜头尖端。

图3是本发明实施例提供的燃弧装置剖面图。

图4是本发明实施例提供的燃弧装置碳帽细节图。

图5是本发明实施例提供的燃弧装置铜头细节图。

图6是本发明实施例提供的本发明电弧发生器结构示意图。

图6中：6、电极；7、弹簧；8、负载线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种便捷燃弧装置、控制方法、电弧发生器及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置包括：碳帽1、玻璃管2和铜头3。

所述碳帽的燃弧端、所述铜头多段不同直径的圆柱体均容纳在玻璃管内；

所述碳帽上的针尖和铜头的尖端相对设置，并间隔有一定距离；

所述玻璃管内部空气经干燥的前提下，载填充有惰性气体。

所述玻璃管为强化玻璃罩结构，用于保护放电极间(针尖4、铜头尖端5间隔一定距离)；所述玻璃管内部填充的惰性气体，用于避免长时间放置对电弧测试产生影响。

所述碳帽、玻璃管和铜组合为一次性一体结构；所述碳帽上的针尖和铜头的尖端距离为0.2mm。

所述碳帽1的燃弧端使用直径为6mm的圆柱碳棒，并且在碳棒放电极处平面有一个直径为1mm、高度为1mm的针尖4(凸起针尖)；

所述铜头3的整体长度为17.5mm；所述铜头采用多段不同直径的圆柱体，在放电时电弧集中在铜头尖端5。

所述玻璃管2与碳帽1、铜头3连接处充分密封，玻璃管内部填充经过干燥的惰性气体。

如图1所示，本发明实施例提供的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的控制方法包括以下步骤：

S101，在电弧测试时将未使用的燃弧装置放置在配套的底座上，燃弧装置通过两端的碳棒和铜头接入电路(电弧发生器的两电极之间)；

S102，在电弧测试完成后，将玻璃罩被熏黑的燃弧装置取出，为下次电弧测试做好准备。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

(1)便捷燃弧装置的使用方式

在平时进行电弧测试时发现，现有技术电弧发生器(见图6)和碳化电缆都存在各种不方便的问题，为解决电弧测试中的中遇到的问题，故提出使用一种优化电弧测试的方案。

本发明燃弧装置是为电弧测试中用于模拟电弧故障位置的装置，并且属于一次性测试消耗品，在电弧测试时将未使用的燃弧装置放置在配套底座上，燃弧装置通过两端的碳棒和铜头接入本发明电弧发生器(如图6)的两电极之间。

在电弧测试完成后，将玻璃罩被熏黑的燃弧装置取出，为下次电弧测试做好准备。

(2)便捷燃弧装置的具体方案：

便捷燃弧装置分为玻璃管、碳帽、铜头3个部分，如图2所示。

其中玻璃管与碳帽、铜头连接处要充分密封(见图3)，以保障玻璃管内部空气的干燥。若全部填充空气会导致在电极放电时电离距离变化，且空气的光晕效应也会影响电弧的特征波形。若潮湿的空气，可能会加速铜头氧化影响测试效果。所以为实验的结果的准确性，玻璃管内部填充经过干燥的空气前提下，再填充有惰性气体。

依据GB/T 31143-2014测试的要求，碳帽的燃弧端使用的是直径为6mm的圆柱碳棒(见图4)，并且在碳棒放电极处平面还有一个直径为1mm、高度为1mm的针尖。这个突出部的意义在于：在实际燃弧前期会与铜头先行发生电弧，并在短时间内局部产生高温和电离的空气，方便降低后续产生电弧的难度。

同理铜头也依据GB/T 31143-2014测试的要求(见图5)，将整体长度限定在17.5mm。在其他方面为保障实验安全，铜头接触面为176mm²防止在测试大电流时由于接触面积小，导致底座过热烧毁。同时为保障铜头的尖锐程度，铜头在采用多段不同直径的圆柱体，实现在放电时电弧集中在铜头尖端。铜头尖端5与碳帽的针尖4距离0.2mm。

(3)便捷燃弧装置的优势

搭载燃弧装置的仅需要一个固定座即可安装使用，需要配套设备少占用空间小，见图6电弧发生器结构示意图。包括：便捷燃弧装置(碳帽1、玻璃管2、铜头3、针尖4、铜头尖端5)、电极6、弹簧7、负载线8。

相较于碳化电缆测试方式不需要高压设备制备电缆，对于机械结构的电弧发生器不需要丝杠、滑块等机械结构。该燃弧装置发生电弧的稳定性也明显优于之前的两个电弧测试装置；

一次性燃弧装置能避免多次试验后由碳棒烧蚀影响的电弧实验偏移。燃弧完成后，强化玻璃罩(玻璃管2)会被黑色碳粉覆盖，便于快速区分装置是否二次使用；

碳棒接触面凸起针尖，用于在电弧燃弧初期快速燃弧并产生高温，为后续电弧的产生提供稳定的高温燃弧环境。

实施例2

在实验室制作手办进行燃弧装置的实验测试，测试10组数据，数据结果见表1，说明电弧燃弧装置能够实现目标要求。

表1实验数据结果

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，其特征在于，所述应用在电弧测试中的便捷燃弧装置包括：碳帽、玻璃管和铜头；

所述碳帽的燃弧端、所述铜头多段不同直径的圆柱体均容纳在玻璃管内；

所述碳帽上的针尖和铜头的尖端相对设置，并间隔有一定距离；

所述玻璃管内部的空气经干燥后，填充有用于避免长时间放置对电弧测试产生影响的惰性气体，

所述碳帽、玻璃管和铜组合为一次性一体结构；所述碳帽上的针尖和铜头的尖端距离为0.2mm。

2.如权利要求1所述的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，其特征在于，所述玻璃管采用用于保护针尖、铜头尖端间隔一定距离的强化玻璃罩结构。

3.如权利要求1所述的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，其特征在于，所述碳帽、玻璃管和铜头组合的一次性一体结构固定在电弧发生器的两电极之间。

4.如权利要求1所述的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，其特征在于，

所述碳帽的燃弧端为圆柱碳棒，且在碳棒放电极处平面开设有凸起针尖。

5.如权利要求1所述的应用在电弧测试中的便捷燃弧装置，其特征在于，

所述铜头在放电时电弧集中在铜头尖端。

6.一种应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的控制方法，所述应用在电弧测试中的便捷燃弧装置的控制方法包括：

在电弧测试时将未使用的如权利要求1至5任一项所述的便捷燃弧装置放置配套的固定座上，燃弧装置通过两端的碳棒和铜头接入电弧发生器的两电极之间；

在电弧测试完成后，将玻璃罩被熏黑的燃弧装置取出，为下次电弧测试做准备。

7.一种电弧发生器，其特征在于，所述电弧发生器搭载有权利要求1～5任意一项所述的电弧测试中的便捷燃弧装置。

8.一种如权利要求7所述电弧发生器在智能家电设备领域电弧测试上的应用、在微电子设备领域电弧测试上的应用。

9.一种如权利要求7所述电弧发生器在精细化工设备、建筑施工领域电弧测试上的应用。

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