DE112022000188T5 - A single power supply, multiple electrode arc ignition device and ignition method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung offenbart eine Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden und ein Zündverfahren, wobei die Zündvorrichtung eine Gleichspannungsquelle, einen Luftschalter, einen LC-Schwingkreis, ein Hochspannungspaket und eine Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe umfasst. Die Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe umfasst 2n parallel geschaltete Lichtbogenzündungszweige, die zwischen dem Anschlusspunkt der positiven und dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode angeschlossen sind. Jeder Lichtbogenzündungszweig enthält Eine Kondensatorbank und eine Hörnerelektrode, wobei der Pluspol der Hörnerelektrode mit dem Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist und der Minuspol der Hörnerelektrode zuerst mit der Kondensatorbank in Reihe geschaltet und dann mit dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist. Die von der Erfindung vorgeschlagene Zündvorrichtung und das Zündverfahren realisieren die gleichzeitige Erzeugung von Lichtbögen durch mehrere Elektroden unter Verwendung einer einzigen Stromversorgung. Der dadurch erzeugte Lichtbogen wird nicht periodisch gelöscht und bleibt stabil, was die experimentellen Anforderungen vollständig erfüllen kann. Die Leistung jeder Elektrode ist gleich, und die Leistung der Zündvorrichtung wird durch die Erweiterungselektroden erhöht, wodurch das Problem des Fehlens von Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe, die durch das Lichtbogenzündverfahren beim Kabelverbrennungstest erforderlich sind, effektiv gelöst wird.The invention discloses a single power supply multiple electrode arc ignition device and an ignition method, wherein the ignition device includes a DC voltage source, an air switch, an LC resonant circuit, a high voltage pack and a multiple electrode ignition group. The multiple electrode ignition group includes 2n arc ignition branches connected in parallel, which are connected between the connection point of the positive electrode and the connection point of the negative electrode. Each arc ignition branch contains a capacitor bank and a horn electrode, with the positive pole of the horn electrode connected to the positive electrode connection point of the multiple electrode ignition group, and the negative pole of the horn electrode first connected in series with the capacitor bank and then to the negative electrode connection point of the multiple electrode ignition group is connected. The ignition device and method proposed by the invention realize the simultaneous generation of arcs by multiple electrodes using a single power supply. The arc generated by this is not periodically extinguished and remains stable, which can fully meet the experimental requirements. The power of each electrode is the same, and the power of the igniter is increased by the extension electrodes, effectively solving the problem of lack of multiple electrode ignition group required by the arc ignition method in the cable burning test.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Wechselstrom-Lichtbogentestvorrichtungen und insbesondere eine Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden und ein Zündverfahren.The invention relates to the technical field of AC arc testing devices and, more particularly, to a single power supply, multiple electrode arc ignition device and an ignition method.
Hintergrundbackground
Im Entwicklungsprozess der Elektrizitätsindustrie spielen Kabel eine entscheidende Rolle in jedem Glied der Energieerzeugung, -übertragung, -umwandlung, -verteilung und des Stromverbrauchs und sind eine der wichtigen Infrastrukturen für die gesellschaftliche Produktion und das Leben der Menschen. Während das Kabel jedoch seine normalen Betriebsvorteile ausübt, können aufgrund von Leitungsfehlern Probleme wie Überlastung, Kurzschluss und Leckage auftreten, und es können sogar Brände auftreten. In den letzten Jahren kommt es häufig zu großflächigen Stromausfällen, die durch Kabelbrände verursacht werden und schwerwiegende nachteilige soziale Auswirkungen haben. Laut Statistiken der chinesischen Feuerwehr machten elektrische Brände in den letzten Jahren etwa 30 % aller Brände in China aus. Bei der Verteilung der direkten Ursachen von Elektrobränden auf Großbrände, Großbrände und insbesondere Großbrände von 2006 bis 2015 lag der Anteil der durch Stromleitungsausfälle verursachten Brände sogar bei 72 %. Mehr als 2/3 der allgemeinen Stadtbrände werden durch das Verbrennen von Drähten und Kabeln verursacht, und Kabelbrände, die durch Störlichtbögen verursacht werden, machen einen beträchtlichen Anteil aller Kabelbrände aus.In the development process of the electricity industry, cables play a crucial role in every link of energy production, transmission, conversion, distribution and consumption, and are one of the important infrastructures for social production and people's lives. However, while the cable exerts its normal operating benefits, problems such as overload, short circuit and leakage may occur due to line faults, and even fires may occur. In recent years, large-scale power outages caused by cable fires have occurred frequently, causing serious adverse social impacts. According to statistics from the Chinese Fire Department, electrical fires accounted for about 30% of all fires in China in recent years. When the direct causes of electrical fires were distributed among major fires, major fires and especially large fires from 2006 to 2015, the proportion of fires caused by power line failures was as high as 72%. More than 2/3 of general urban fires are caused by the burning of wires and cables, and cable fires caused by arc flashes account for a significant proportion of all cable fires.
Die Simulation von Kabelbränden ist die Grundlage für die Vorhersage des Risikos von Kabelbränden, und sie ist auch das direkteste und effektivste Mittel zur Bewertung der Kabelbrandeigenschaften, wodurch Kabelbrände effektiver verhindert werden können. Die traditionelle Methode zur Simulation der Feuerquelle der Kabelverbrennung ist hauptsächlich die externe offene Flammenzündung, einschließlich der Gasbrennermethode, der Strahlungsheizmethode, der elektrischen Heizmethode und der Heizölzündmethode. Diese externen Zündungen mit offener Flamme unterscheiden sich jedoch erheblich von der Lichtbogenzündung. Daher sind auf diesen Methoden basierende Brandsimulationen oder Kabelbrandtests schwierig, die Anforderungen einer eingehenden quantitativen Analyse des Brandverhaltens von Kabelfehlerlichtbögen zu erfüllen.Cable fire simulation is the basis for predicting the risk of cable fires, and it is also the most direct and effective means of evaluating cable fire characteristics, which can prevent cable fires more effectively. The traditional method of simulating the fire source of cable burning is mainly external open flame ignition, including the gas burner method, radiant heating method, electric heating method and fuel oil ignition method. However, these external open flame ignitions are significantly different from arc ignition. Therefore, fire simulations or cable fire tests based on these methods are difficult to meet the requirements of in-depth quantitative analysis of the fire behavior of cable arc faults.
Im Stand der Technik kann die durch das Lichtbogenzündverfahren erzeugte Lichtbogenfeuerquelle verglichen mit dem Zündverfahren mit externer offener Flamme einen Kabelbrand realistischer simulieren, der durch einen durch einen Kabelfehler erzeugten Lichtbogen verursacht wird. Die Lichtbogentemperatur ist sehr hoch und die Haltetemperatur des Mittelteils kann über 5000 °C erreichen. Darüber hinaus kann die Lichtbogenleistung von der Stromversorgung präzise gesteuert werden und kann jederzeit verwendet werden, solange eine Stromversorgung vorhanden ist, sodass eine gute Nachhaltigkeit erzielt wird. Die Lichtbogenerzeugungsvorrichtung benötigt nur Metallelektroden und ist daher gut beweglich. In the prior art, compared with the external open flame ignition method, the arc fire source generated by the arc ignition method can more realistically simulate a cable fire caused by an arc generated by a cable fault. The arc temperature is very high and the holding temperature of the middle part can reach over 5000°C. In addition, the arc power can be precisely controlled by the power supply and can be used at any time as long as there is a power supply, achieving good sustainability. The arc generating device only requires metal electrodes and is therefore easy to move.
Gleichzeitig werden während des Verbrennungsprozesses keine anderen chemischen Verunreinigungen eingebracht, was für die quantitative Prüfung und Analyse der Verbrennungseigenschaften praktisch ist, deren Ergebnisse wichtige richtungsweisende Bedeutung für das Verständnis des Brandverhaltens von Kabeln bei Störlichtbögen haben.At the same time, no other chemical impurities are introduced during the combustion process, which is convenient for quantitative testing and analysis of combustion properties, the results of which have important guiding significance for understanding the fire behavior of cables in the event of arc flashes.
Ähnlich wie beim Mechanismus der Erzeugung der Fehlerlichtbogen besteht das Lichtbogenerzeugungsprinzip beim Lichtbogenzündverfahren darin, eine Hochspannung zwischen zwei Metallelektroden anzulegen, und die Luft, die den beiden Elektroden am nächsten ist, wird zuerst zersetzt, um eine große Anzahl positiver und negativer Plasmen zu bilden , was zu einer Lichtbogenentladung führt. Angetrieben durch Lichtbogenluftkonvektion und elektromagnetische Feldkraft steigt der Lichtbogen nach oben. Wenn der Lichtbogen verlängert wird, steigt der Widerstand, den der Lichtbogen durchläuft, und die Wärmeableitung an die Luft nimmt ebenfalls zu. Wenn die vom Strom an den Lichtbogen abgegebene Energie gleich der vom Lichtbogen an die Umgebung abgegebenen Wärme ist, erreicht der Lichtbogen einen stationären Zustand.Similar to the mechanism of generating the fault arcs, the arc generation principle in the arc ignition method is to apply a high voltage between two metal electrodes, and the air closest to the two electrodes is first decomposed to form a large number of positive and negative plasmas, which leads to an arc discharge. Driven by arc air convection and electromagnetic field force, the arc rises upwards. As the arc is lengthened, the resistance that the arc passes through increases and the heat dissipation to the air also increases. When the energy delivered by the current to the arc is equal to the heat delivered by the arc to the environment, the arc reaches a steady state.
Unter normalen Umständen ist der Lichtbogen jedoch relativ klein, mit einem Durchmesser in der Größenordnung von Millimetern, was zu einer sehr konzentrierten Brandquelle und einer kleinen Fläche führt, wodurch die Wärme schnell an das Kabel und die Umgebung abgegeben wird, was es schwierig macht um das Kabel zu entzünden. Um die obigen Probleme zu lösen, können mehrere Lichtbogenerzeugungsvorrichtungen verwendet werden, oder es kann ein Mehrfach-Elektroden-Lichtbogengenerator konstruiert werden, um einen Lichtbogen mit einer größeren Fläche zu erzeugen.However, under normal circumstances, the arc is relatively small, with a diameter of the order of millimeters, resulting in a very concentrated fire source and a small area, causing the heat to be quickly released to the cable and the environment, making it difficult does to ignite the cable. To solve the above problems, multiple arc generating devices can be used, or a multi-electrode arc generator can be constructed to generate an arc with a larger area.
Die bestehende Forschung zu Mehrfach-Elektroden-Zündvorrichtungen weltweit konzentriert sich hauptsächlich auf Funkenerosion. „" (Chen HR, Liu ZD, Huang SJ, Pan HJ, Qiu MB (2015) Study of the mechanism of multi-channel discharge in semiconductor processing by WEDM. Mater Sci Semicond Process 32:125-130), Das schematische Diagramm des experimentellen Aufbaus für diese Studie ist in
Sowohl die oben erwähnten Dokumente als auch das chinesische Erfindungspatent (200510090547.6) können eine Mehrelektrodenzündung unter der Bedingung realisieren, dass eine einzige Stromversorgung verwendet wird. Die Erfindung verwendet eine Impulsstromversorgung, um eine Funkenzündung zu realisieren, und verwendet einen Kondensator als ein Energiespeicherelement. Nach dem Ausfall einer bestimmten Elektrode wird die Energie der verbleibenden Elektroden vom Kondensator bereitgestellt. Durch Ändern der Kapazität des Kondensators kann die Anzahl der Zündelektroden erhöht werden und die Skalierbarkeit ist hoch. Die Durchbruchfrequenz der Elektrode in dieser Vorrichtung ist jedoch durch den Stromimpulszyklus und die Kapazität des Kondensators begrenzt, und die Energiefreisetzungszeit ist extrem kurz, so dass sie nicht kontinuierlich Wärme abgeben kann und eine geringe Stabilität aufweist, und kann daher nicht als Zündquelle für Kabelbrandtests verwendet werden.Both the above-mentioned documents and the Chinese invention patent (200510090547.6) can realize multi-electrode ignition under the condition that a single power supply is used. The invention uses a pulse power supply to realize spark ignition and uses a capacitor as an energy storage element. After the failure of a particular electrode, the energy of the remaining electrodes is provided by the capacitor. By changing the capacitance of the capacitor, the number of ignition electrodes can be increased and the scalability is high. However, the breakdown frequency of the electrode in this device is limited by the current pulse cycle and the capacitance of the capacitor, and the energy release time is extremely short, so it cannot continuously release heat and has poor stability, and therefore cannot be used as an ignition source for cable fire tests .
Das chinesische Erfindungspatent (200510090547.6) bildet zwei Schleifen, indem es den Mittelabgriff der Drosselspule verbindet. Wobei auf jedem Zweig Induktivitätselemente in Reihe geschaltet sind, und die Dauer des Lichtbogens durch die Induktivität verlängert wird, um eine Mehrfachlichtbogenzündung zu realisieren. Dieses Verfahren wird durch die Struktur des Mittelabgriffs der Drosselspule beeinflusst und kann die Anzahl der Zündelektroden nicht weiter erhöhen, und die Skalierbarkeit ist schlecht. Außerdem erhöhen die in der Schaltung in Reihe geschalteten Induktivitätselemente in diesem Schema den Blindanteil in der Ausgangsleistung der Stromversorgung und reduzieren die Ausgangseffizienz der Stromversorgung. Obwohl dieses Schema einen Lichtbogen erzeugen kann, wird der Lichtbogen immer noch periodisch erzeugt und ausgelöscht und kann nicht stabil brennen, was nicht den Anforderungen des Kabelbrandtests entspricht.The Chinese invention patent (200510090547.6) forms two loops by connecting the center tap of the reactor coil. Inductance elements are connected in series on each branch, and the duration of the arc is extended by the inductance in order to realize multiple arc ignition. This method is affected by the structure of the center tap of the reactor and cannot further increase the number of ignition electrodes, and the scalability is poor. In addition, in this scheme, the inductance elements connected in series in the circuit increase the reactive component in the output power of the power supply and reduce the output efficiency of the power supply. Although this scheme can generate an arc, the arc is still generated and extinguished periodically and cannot burn stably, which does not meet the requirements of the cable burn test.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden und ein Zündverfahren bereitzustellen, um die Mängel des Standes der Technik zu lösen, bei denen die gleichzeitige Erzeugung von Lichtbögen, die nicht periodisch gelöscht werden, durch mehrere Elektroden unter Verwendung einer einzigen Stromversorgung realisiert wird, um die experimentellen Anforderungen zu erfüllen. Die Wirkleistung jeder Elektrode in der Vorrichtung ist gleich und die Blindleistung aller Elektroden ist 0, was die Leistungsabgabeeffizienz verbessert. Die Erhöhung der Zündleistung wird durch Verlängerung der Elektroden erreicht. Daher wird das Problem des Fehlens von Mehrelektroden-Zündvorrichtungen, die durch das Lichtbogenzündverfahren beim Kabelverbrennungstest erforderlich sind, effektiv gelöst.The object of the present invention is to provide a single power supply multi-electrode arc ignition device and an ignition method to solve the shortcomings of the prior art, which involves the simultaneous generation of arcs that are not periodically extinguished by multiple electrodes Using a single power supply is realized to meet the experimental requirements. The active power of each electrode in the device is equal and the reactive power of all electrodes is 0, which improves the power output efficiency. The increase in ignition performance is achieved by lengthening the electrodes. Therefore, the problem of lack of multi-electrode ignition devices required by the arc ignition method in the cable burning test is effectively solved.
Der oben genannte technische Zweck der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden technischen Lösungen erreicht:
- Eine Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden, die eine Stromversorgung, ein Hochspannungspaket, einen Schalter, der das Hochspannungspaket und die Stromversorgung verbindet, und eine Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe umfasst, worin der Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe elektrisch mit der Hochspannungsseite des Hochspannungspakets verbunden ist und der Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe geerdet ist.
- die Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe umfasst 2n parallel geschaltete Lichtbogenzündungszweige, die zwischen dem Anschlusspunkt der positiven und dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode angeschlossen sind.
- A single power supply multi-electrode arc ignition device comprising a power supply, a high voltage package, a switch connecting the high voltage package and the power supply, and a multi-electrode ignition group, wherein the connection point of the positive electrode of the multiple electrode ignition group is electrical is connected to the high voltage side of the high voltage pack and the connection point of the negative electrode of the multi-electrode ignition group is grounded.
- The multiple-electrode ignition group includes 2n arc ignition branches connected in parallel, which are connected between the connection point of the positive electrode and the connection point of the negative electrode.
Der (2i-1)-te Lichtbogenzündungszweig umfasst eine Kondensatorbank und eine Hörnerelektrode, worin der Pluspol der Hörnerelektrode in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig mit dem Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist und der Minuspol der Hörnerelektrode in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig zuerst mit der Kondensatorbank in Reihe geschaltet und dann mit dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist.The (2i-1)th arc ignition branch includes a capacitor bank and a horn electrode, wherein the positive pole of the horn electrode in the (2i-1)th arc ignition branch is connected to the connection point of the positive electrode of the multi-electrode ignition group and the negative pole of the horn electrode in the (2i-1)th arc ignition branch is first connected in series with the capacitor bank and then connected to the negative electrode connection point of the multi-electrode ignition group.
Der 2i-te Lichtbogenzündungszweig umfasst eine Induktionsspulengruppe und eine Hörnerelektrode, worin der Pluspol der Hörnerelektrode in dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig mit dem Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist, und der Minuspol der Hörnerelektrode in dem (2i)-ten Lichtbogenzündungszweig zuerst mit der Induktionsspulengruppe in Reihe geschaltet und dann mit dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist.The 2i-th arc ignition branch includes an induction coil group and a horn electrode, wherein the positive pole of the horn electrode in the 2i-th arc ignition branch is connected to the connection point of the positive electrode of the multi-electrode ignition group, and the negative pole of the horn electrode in the (2i)-th Arc ignition branch is first connected in series with the induction coil group and then connected to the negative electrode connection point of the multi-electrode ignition group.
Die Kapazitätsgruppe auf dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig hat denselben Impedanzmodul wie die Induktionsspulengruppe auf dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig, wobei i=1,2,···,n, und n die Hälfte der Gesamtzahl der Lichtbogenzündungszweige in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe ist.The capacitance group on the (2i-1)th arc ignition branch has the same impedance modulus as the induction coil group on the 2ith arc ignition branch, where i=1,2,···,n, and n is half of the total number of arc ignition branches in the multiple Electrode ignition group is.
Der Lichtbogenzündungszweig befindet sich in einem offenen Zustand, wenn die Hörnerelektrode in einem der Lichtbogenzündungszweige nicht durchbrochen ist, und die Spannung über den Hörnerelektroden in diesem Fall ist geringer als die Durchbruchspannung der Elektroden.The arc ignition branch is in an open state when the horns electrode in one of the arc ignition branches is not broken, and the voltage across the horns electrodes in this case is less than the breakdown voltage of the electrodes.
Die Hörnerelektrode wird in dem Zweig durchbrochen und der Lichtbogenzündungszweig befindet sich in einem leitenden Zustand, wenn die Spannung über der Hörnerelektrode in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig größer als die Elektrodendurchbruchspannung ist, und die Spannung über der Hörnerelektrode zu diesem Zeitpunkt fällt auf die Elektrodenspannung ab, wobei die Elektrodenspannung gleich die Spannung ist, die durch den Widerstand des Lichtbogens der Elektrode bestimmt wird, nachdem die Hörnerelektrode eingeschaltet wird. Die Spannung über der Hörnerelektrode im 2i-ten Lichtbogenzündungszweig ist zu diesem Zeitpunkt die Summe der Elektrodenspannung der Hörnerelektrode im (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig und der Spannung der Kondensatorbank, und die Spannung der Kondensatorbank im (2i-1)-ten Lichtbogenzündzweig kompensiert die Elektrodenspannung der Hörnerelektrode, sodass die Hörnerelektrode im 2i-ten Lichtbogenzündungszweig durchbrochen wird, wenn die Spannung über der Hörnerelektrode im 2i-ten Lichtbogenzündungszweig größer als die Durchbruchspannung der Hörnerelektrode ist.The horn electrode is broken in the branch and the arc ignition branch is in a conducting state when the voltage across the horn electrode in the (2i-1)th arc ignition branch is greater than the electrode breakdown voltage, and the voltage across the horn electrode at this time drops the electrode voltage, where the electrode voltage is equal to the voltage determined by the resistance of the electrode arc after the horn electrode is turned on. The voltage across the horn electrode in the 2i-th arc ignition branch at this time is the sum of the electrode voltage of the horn electrode in the (2i-1)-th arc ignition branch and the voltage of the capacitor bank, and the voltage of the capacitor bank in the (2i-1)-th arc ignition branch is compensated the electrode voltage of the horns electrode, so that the horns electrode in the 2i-th arc ignition branch is broken if the voltage across the horns electrode in the 2i-th arc ignition branch is greater than the breakdown voltage of the horns electrode.
Die Nummer der Kondensatorbank in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe ist die gleiche wie die Nummer der Induktionsspulengruppe, die die Hälfte der Gesamtzahl der Lichtbogenzündungszweige ist, das n-fache der Summe der Kapazitätswerte aller Kondensatorbänke ist kleiner oder gleich dem ersten Sollwert, und die Summe der Induktivitätswerte aller Induktivitätsspulengruppen ist größer oder gleich n mal dem zweiten eingestellten Wert.The number of the capacitor bank in the multi-electrode ignition group is the same as the number of the induction coil group, which is half of the total number of arc ignition branches, n times the sum of the capacitance values of all capacitor banks is less than or equal to the first set value, and the sum the inductance values of all inductance coil groups is greater than or equal to n times the second set value.
Wenn alle Lichtbogenzündzweige befinden sich im leitenden Zustand, erfüllen die Wirkleistung auf dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündzweig und die Wirkleistung auf dem 2i-ten Lichtbogenzündzweig jeweils die folgende Beziehung:
P2i-1 die Wirkleistung an dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündzweig ist,
P2i die Wirkleistung an dem 2i-ten Lichtbogenzündzweig ist,
R2i-1 der charakteristische Lichtbogenwiderstand auf dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig ist,
R2i der charakteristische Lichtbogenwiderstand auf dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig ist,
I2i-1 der Eingangsstrom des (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweigs ist, der die folgende Beziehung erfüllt:
P 2i-1 is the active power on the (2i-1)th arc ignition branch,
P 2i is the active power on the 2i-th arc ignition branch,
R 2i-1 is the characteristic arc resistance on the (2i-1)th arc ignition branch,
R 2i is the characteristic arc resistance on the 2i-th arc ignition branch,
I 2i-1 is the input current of the (2i-1)th arc ignition branch, which satisfies the following relationship:
Die Wirkleistung ist in jedem Lichtbogenzündungszweig gleich, und die von der Kondensatorbank in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig erzeugte Blindleistung ist gleich der von der Induktionsspulengruppe in dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig absorbierten Blindleistung, d.h. die Leistung der Stromversorgung beträgt die Summe der Wirkleistungsabgabe an jeden Lichtbogenzündungszweig.The active power is the same in each arc ignition branch, and the reactive power generated by the capacitor bank in the (2i-1)th arc ignition branch is equal to the reactive power absorbed by the induction coil group in the 2ith arc ignition branch, that is, the power of the power supply is the sum of the active power output to each arc ignition branch.
Bevorzugt ist die Stromversorgung in der Vorrichtung eine Gleichspannungsquelle, und die Ausgangsspannung und der maximale Ausgangsstrom der Gleichspannungsquelle einstellbar sind, wobei der Einstellbereich der Ausgangsspannung 0 bis 50 V und der Einstellbereich des maximalen Ausgangsstroms 0 bis 50 A beträgt.Preferably, the power supply in the device is a DC voltage source, and the output voltage and the maximum output current of the DC voltage source are adjustable, the setting range of the output voltage being 0 to 50 V and the setting range of the maximum output current being 0 to 50 A.
Bevorzugt enthält die Vorrichtung auch eine Wechselrichtervorrichtung, der Ausgangsanschluss der Gleichspannungsquelle ist mit dem Schalter der Stromversorgung und dem Eingangsanschluss der Wechselrichtervorrichtung durch das Verbindungshochspannungspaket verbunden, und der Ausgangsanschluss der Wechselrichtervorrichtung ist mit der Niederspannungsseite des Hochspannungspakets verbunden.Preferably, the device also includes an inverter device, the output terminal of the DC voltage source is connected to the switch of the power supply and the input terminal of the inverter device through the connection high voltage package, and the output terminal of the inverter device is connected to the low voltage side of the high voltage package.
Weiterhin wandelt die Wechselrichtervorrichtung die von der Gleichspannungsquelle ausgegebene Gleichspannung und den Gleichspannungsstrom in eine sinusförmige Wechselspannung und einen sinusförmigen Wechselstrom um, deren Frequenz die Frequenz der Stromversorgung selbst ist.Further, the inverter device converts the DC voltage and the DC current output from the DC voltage source into a sinusoidal AC voltage and a sinusoidal AC current, the frequency of which is the frequency of the power supply itself.
Weiterhin enthält die Wechselrichtervorrichtung auch eine Spannungs- und Stromrückkopplungssteuereinheit, die die sinusförmige Wechselspannung und den sinusförmigen Strom verwendet, um die Gleichspannung und den Stromausgang von der Steuergleichspannungsquelle einzustellen, um einen konstanten sinusförmigen Wechselstrom zu erhalten.Furthermore, the inverter device also includes a voltage and current feedback control unit that uses the sinusoidal AC voltage and current to adjust the DC voltage and current output from the control DC voltage source to obtain a constant sinusoidal AC current.
Weiterhin ist die Wechselrichtervorrichtung ein LC-Oszillatorschaltkreis.Furthermore, the inverter device is an LC oscillator circuit.
Bevorzugt enthält das Hochspannungspaket einen horizontalen Ausgangstransformator, dessen Übersetzungsverhältnis nicht weniger als 500 beträgt.Preferably, the high voltage package contains a horizontal output transformer whose transformation ratio is not less than 500.
Bevorzugt umfasst die Kondensatorbank zwei in Reihe geschaltete Hochspannungs-Polystyrol-Folienkondensatoren, die einem Spannungspegel von 50 kV standhalten können, und die Kapazität jedes Hochspannungs-Polystyrol-Folienkondensators doppelt so groß wie die Kapazität der Kondensatorbank ist.Preferably, the capacitor bank includes two series-connected high-voltage polystyrene film capacitors capable of withstanding a voltage level of 50 kV, and the capacitance of each high-voltage polystyrene film capacitor is twice the capacitance of the capacitor bank.
Bevorzugt umfasst die Induktionsspulengruppe fünf in Reihe geschaltete Hochspannungsspulen mit großer Induktivität, die einem Spannungspegel von 20 kV standhalten können, und Jede Hochspannungsspule besteht aus amorphem ferromagnetischem Material, worin die Drähte mit Hochspannungsband für mehr als 5 Windungen gewickelt sind. Bevorzugt sind die Hörnerelektroden stabförmig und besteht aus Kupfer, Edelstahl oder Wolframlegierung, deren Durchmesser von 2 mm bis 4 mm reichen, und der innere Abstand der Unterseite der Hornelektrode beträgt 0,7 cm-1 cm und der der Oberseite beträgt 1,2 cm-2 cm.Preferably, the induction coil group includes five series-connected high-voltage coils with large inductance capable of withstanding a voltage level of 20 kV, and each high-voltage coil is made of amorphous ferromagnetic material in which the wires are wound with high-voltage tape for more than 5 turns. The horn electrodes are preferably rod-shaped and made of copper, stainless steel or tungsten alloy, the diameter of which ranges from 2 mm to 4 mm, and the internal distance of the bottom of the horn electrode is 0.7 cm - 1 cm and that of the top is 1.2 cm - 2cm.
Ein Verfahren zur Lichtbogenzündung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden, das die Schritte umfasst:
- Schritte 1 Bestimmung der Anzahl der Lichtbogen-Zündungszweige in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe und Regulierung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms der Gleichspannungsquelle entsprechend den Daten der für das simulierte Kabelverbrennungsexperiment erforderlichen Leistung;
- Schritte 2 Invertieren der von der Gleichspannungsquelle ausgegebenen konstanten Spannung und des konstanten Stroms unter Verwendung der LC-Oszillatorschaltung zur Erzeugung von sinusförmigen Wechselspannungen und -strömen;
Schritte 3 Hochsetzen von sinusförmiger Wechselspannung und -strom durch Verwendung eines horizontalen Ausgangstransformators;Schritte 4 Die Lichtbogenbildung durch Erregen der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe mit dem verstärkten Wechselspannungsstrom.
- Steps 1 Determine the number of arc ignition branches in the multi-electrode ignition group and regulate the output voltage and output current of the DC voltage source according to the data of the power required for the simulated cable burning experiment;
- Steps 2 Inverting the constant voltage and current output from the DC voltage source using the LC oscillator circuit to generate sinusoidal AC voltages and currents;
-
Steps 3 Step up sinusoidal AC voltage and current by using a horizontal output transformer; -
Steps 4 Arc formation by energizing the multi-electrode ignition group with the increased AC current.
Bevorzugt müssen in Schritte 1 die Anordnung und die Größe der Hörnerelektroden entsprechend den Daten der für das simulierte Kabelverbrennungsexperiment erforderlichen Leistung angepasst werden.Preferably, in Step 1, the arrangement and size of the horn electrodes must be adjusted according to the data of the power required for the simulated cable combustion experiment.
Die Anordnung der Hörnerelektroden umfasst den horizontalen Abstand zwischen jeder Elektrode, den vertikalen Abstand zwischen jeder Elektrode und dem experimentellen Zündobjekt.The arrangement of the horn electrodes includes the horizontal distance between each electrode, the vertical distance between each electrode and the experimental ignition object.
Die Größe der Hörnerelektroden umfasst den Durchmesser der Elektrode, den inneren Abstand zwischen den beiden Elektroden am unteren Ende der Elektrode, den inneren Abstand zwischen den beiden Elektroden am oberen Ende der Elektrode und die vertikale Höhe zwischen den oberen Ende der Elektrode und dem unteren Ende der Elektrode, wobei das untere Ende der Elektrode das Anfangsentladungsende im Vorgang der Lichtbogenbildung ist, und das obere Ende das endgültige stabile Verbrennungsende im Vorgang der Lichtbogenbildung.The size of the horn electrodes includes the diameter of the electrode, the internal distance between the two electrodes at the bottom of the electrode, the internal distance between the two electrodes at the top of the electrode, and the vertical height between the top of the electrode and the bottom of the Electrode, where the lower end of the electrode is the initial discharge end in the arcing process, and the upper end is the final stable combustion end in the arcing process.
Die vorteilhafte Wirkung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass im Vergleich zum Stand der Technik Kondensatorbänke an ungeradzahligen Lichtbogenzündungszweigen und Induktivitätsspulengruppen an geradzahligen Lichtbogenzündungszweigen in Reihe geschaltet sind, die verwendet werden, um die Lichtbogendauer zu verlängern, um eine Mehrfachlichtbogenzündung zu realisieren, und gleichzeitig wird die Gesamtblindleistung an allen Lichtbogenzündungszweigen durch Resonanz zu Null gemacht, wodurch die Leistungsabgabeeffizienz verbessert wird.The advantageous effect of the present invention is that, compared to the prior art, capacitor banks on odd-numbered arc ignition branches and inductance coil groups on even-numbered arc ignition branches are connected in series, which are used to extend the arc duration to realize multiple arc ignition, and at the same time the Total reactive power on all arc ignition branches made zero by resonance, improving power delivery efficiency.
Die vorliegende Erfindung hat auch die folgende vorteilhafte Wirkung:
- 1. Die Erfindung verwirklicht die gleichzeitige Zündung mehrerer Elektroden, und die Zündzeitdifferenz zwischen den Elektroden ist extrem klein. Darüber hinaus kann der gezündete Lichtbogen weiterbrennen, hat eine starke Stabilität und erfüllt die Anforderungen der Feuerwiderstandsleistungsprüfung des Testkabels.
- 2. Die Erfindung verwirklicht die durchschnittliche Verteilung der Leistung jeder Elektrode, und die Leistung jeder Elektrode ist nach Lichtbogenbildung gleich und stabil, wodurch zuverlässige Versuchsergebnisse sichergestellt werden.
- 3. Bei der vorliegenden Erfindung sind an zwei benachbarte Lichtbogenzündzweige jeweils Induktivitätsgruppen bzw. Kondensatorbänke in Reihe geschaltet. Durch Ändern der Impedanz der Kondensatorbank und der Induktivitätsgruppe kann die Blindleistung aufgehoben werden, wodurch die von der Stromversorgung abgegebene Blindleistung reduziert, die Effizienz der Stromversorgung effektiv verbessert und die Arbeitseffizienz der gesamten Zündvorrichtung erhöht wird.
- 4. Die Anzahl der Lichtbogenzündungszweige in der vorliegenden Erfindung kann gemäß den experimentellen Leistungsanforderungen erhöht werden, und die Skalierbarkeit ist stark.
- 5. Die Erfindung verwirklicht auch die Steuerbarkeit der Lichtbogenleistung, und die Lichtbogenleistung kann durch Einstellen der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle gesteuert werden, die flexibel ist.
- 1. The invention realizes the simultaneous ignition of multiple electrodes, and the ignition time difference between the electrodes is extremely small. In addition, the ignited arc can continue to burn, has strong stability, and meets the requirements of the fire resistance performance test of the test cable.
- 2. The invention realizes the average distribution of the power of each electrode, and the power of each electrode is equal and stable after arcing, thereby ensuring reliable experimental results.
- 3. In the present invention, inductance groups or capacitor banks are connected in series to two adjacent arc ignition branches. By changing the impedance of the capacitor bank and the inductor group, the reactive power can be canceled, thereby reducing the reactive power output from the power supply, effectively improving the efficiency of the power supply and increasing the work efficiency of the entire ignition device.
- 4. The number of arc ignition branches in the present invention can be increased according to the experimental performance requirements, and the scalability is strong.
- 5. The invention also realizes the controllability of the arc power, and the arc power can be controlled by adjusting the output voltage of the DC power source, which is flexible.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
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1 ist das schematische Diagramm der experimentellen Vorrichtung des „Mehrkanal-EDM-Verfahrens basierend auf kapazitiver Kopplung“ in Hintergrund.1 is the schematic diagram of the experimental device of “multi-channel EDM method based on capacitive coupling” in background. -
2 ist das schematische Diagramm der experimentellen Vorrichtung des chinesischen Erfindungspatents (200510090547.6) „Multi-Arc-Schweißsystem“ in Hintergrund.2 is the schematic diagram of the experimental device of Chinese invention patent (200510090547.6) “Multi-arc welding system” in background. -
3 ist die strukturelle Darstellung der Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden der vorliegenden Erfindung, wobei die Bezugszeichen wie folgt sind:- 10-Stromversorgung; 20-Schalter; 30-Hochspannungspaket; 40- Mehrfach-Elektroden - Zündgruppe; 50- Anschlusspunkt der positiven Elektrode; 60- Anschlusspunkt der negativen Elektrode.
3 Fig. 10 is a structural illustration of the single power supply, multi-electrode arc ignition device of the present invention, wherein the reference numerals are as follows:- 10-power supply; 20 switches; 30-high voltage package; 40-multi-electrode ignition group; 50- positive electrode connection point; 60- negative electrode connection point.
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4 ist das schematische Strukturdiagramm der Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.4 is the schematic structural diagram of the single power supply multi-electrode arc lighting device in Embodiment 1 of the present invention. -
5 ist das schematische Diagramm von Zwei-Elektroden-Zündung der Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.5 is the schematic diagram of two-electrode ignition of the arc ignition device with a single power supply and multiple electrodes in Embodiment 1 of the present invention. -
6 ist die Spannungs- und Stromwellenform zum Zeitpunkt der Zündung von zwei Elektroden der Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.6 is the voltage and current waveform at the time of ignition of two electrodes of the single power supply multi-electrode arc lighting device Embodiment 1 of the present invention. -
7 ist die Spannungs- und Stromwellenform von zwei Elektroden der Lichtbogenzündvorrichtung im stationären Zustand mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.7 is the voltage and current waveform of two electrodes of the steady state arc ignition device with a single power supply and multiple electrodes Embodiment 1 of the present invention. -
8 ist das schematische Diagramm von Vier-Elektroden-Zündung der Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.8th is the schematic diagram of four-electrode ignition of the arc ignition device with a single power supply and multiple electrodes in Embodiment 2 of the present invention. -
9 ist das schematische Flussdiagramm des Zündverfahrens mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden der vorliegenden Erfindung.9 is the schematic flow diagram of the single power supply, multiple electrode ignition method of the present invention.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments
Die technischen Mittel und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen weiter erläutert. Die folgenden Beispiele dienen nur dazu, die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, aber nicht, um den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung zu beschränken.The technical means and effects of the present invention are further explained below in connection with the accompanying drawings. The following examples serve only to more clearly illustrate the technical solutions of the present invention, but not to limit the scope of the present application.
Eine Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden, wie in
Die Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe umfasst 2n parallel geschaltete Lichtbogenzündungszweige, die zwischen dem Anschlusspunkt der positiven und dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode angeschlossen sind, wobei n eine natürliche Zahl ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtbogenzündzweige vorzugsweise 2 bzw. 4. Es sei angemerkt, dass die Techniker auf diesem Gebiet die Anzahl der Lichtbogenzündungszweige gemäß experimentellen Bedingungen und Leistungsanforderungen auswählen kann, aber die Anzahl der Lichtbogenzündungszweige muss eine gerade Zahl sein. Die Auswahl in dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine nicht einschränkende bevorzugte Auswahl.The multiple-electrode ignition group includes 2n arc ignition branches connected in parallel, which are connected between the connection point of the positive electrode and the connection point of the negative electrode, where n is a natural number. In this preferred embodiment, the arc ignition branches are preferably 2 and 4, respectively. It is noted that the technician in this field can select the number of arc ignition branches according to experimental conditions and performance requirements, but the number of arc ignition branches must be an even number. The selection in this preferred embodiment is a non-limiting preferred selection.
Der (2i-1)-te Lichtbogenzündungszweig umfasst eine Kondensatorbank und eine Hörnerelektrode, worin der Pluspol der Hörnerelektrode in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig mit dem Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist und der Minuspol der Hörnerelektrode in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig zuerst mit der Kondensatorbank in Reihe geschaltet und dann mit dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist.The (2i-1)th arc ignition branch includes a capacitor bank and a horn electrode, wherein the positive pole of the horn electrode in the (2i-1)th arc ignition branch is connected to the connection point of the positive electrode of the multi-electrode ignition group and the negative pole of the horn electrode in the (2i-1)th arc ignition branch is first connected in series with the capacitor bank and then connected to the negative electrode connection point of the multi-electrode ignition group.
Der 2i-te Lichtbogenzündungszweig umfasst eine Induktionsspulengruppe und eine Hörnerelektrode, worin der Pluspol der Hörnerelektrode in dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig mit dem Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist, und der Minuspol der Hörnerelektrode in dem (2i)-ten Lichtbogenzündungszweig zuerst mit der Induktionsspulengruppe in Reihe geschaltet und dann mit dem Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe verbunden ist.The 2i-th arc ignition branch includes an induction coil group and a horn electrode, wherein the positive pole of the horn electrode in the 2i-th arc ignition branch is connected to the connection point of the positive electrode of the multi-electrode ignition group, and the negative pole of the horn electrode in the (2i)-th Arc ignition branch is first connected in series with the induction coil group and then connected to the negative electrode connection point of the multi-electrode ignition group.
In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lichtbogenzündvorrichtung mindestens eine Entladungselektrodengruppe. Jede Entladungselektrodengruppe umfasst zwei Entladungselektroden, die miteinander kooperieren, und jede Entladungselektrode ist elektrisch mit dem Ausgangsende des Hochspannungsgenerators verbunden. Die Stromversorgung versorgt die Entladungselektrodengruppe unter der Steuerung des Schalters mit Strom, und der Lichtbogen wird nach dem Prinzip der Hochspannungsentladung erzeugt und zum Zünden verwendet.In this preferred embodiment, the arc ignition device includes at least one discharge electrode group. Each discharge electrode group includes two discharge electrodes that cooperate with each other, and each discharge electrode is electrically connected to the output end of the high-voltage generator. The power supply supplies power to the discharge electrode group under the control of the switch, and the arc is generated according to the principle of high voltage discharge and used for ignition.
Die Kapazitätsgruppe auf dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig hat denselben Impedanzmodul wie die Induktionsspulengruppe auf dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig, wobei i=1,2,···,n, und n die Hälfte der Gesamtzahl der Lichtbogenzündungszweige in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe ist.The capacitance group on the (2i-1)th arc ignition branch has the same impedance modulus as the induction coil group on the 2ith arc ignition branch, where i=1,2,···,n, and n is half of the total number of arc ignition branches in the multiple Electrode ignition group is.
Der Lichtbogenzündungszweig befindet sich in einem offenen Zustand, wenn die Hörnerelektrode in einem der Lichtbogenzündungszweige nicht durchbrochen ist, und die Spannung über den Hörnerelektroden in diesem Fall ist geringer als die Durchbruchspannung der Elektroden.The arc ignition branch is in an open state when the horns electrode in one of the arc ignition branches is not broken, and the voltage across the horns electrodes in this case is less than the breakdown voltage of the electrodes.
Die Hörnerelektrode wird in dem Zweig durchbrochen und der Lichtbogenzündungszweig befindet sich in einem leitenden Zustand, wenn die Spannung über der Hörnerelektrode in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig größer als die Elektrodendurchbruchspannung ist, und die Spannung über der Hörnerelektrode zu diesem Zeitpunkt fällt auf die Elektrodenspannung ab, wobei die Elektrodenspannung gleich die Spannung ist, die durch den Widerstand des Lichtbogens der Elektrode bestimmt wird, nachdem die Hörnerelektrode eingeschaltet wird. Die Spannung über der Hörnerelektrode im 2i-ten Lichtbogenzündungszweig ist zu diesem Zeitpunkt die Summe der Elektrodenspannung der Hörnerelektrode im (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig und der Spannung der Kondensatorbank, und die Spannung der Kondensatorbank im (2i-1)-ten Lichtbogenzündzweig kompensiert die Elektrodenspannung der Hörnerelektrode, sodass die Hörnerelektrode im 2i-ten Lichtbogenzündungszweig durchbrochen wird, wenn die Spannung über der Hörnerelektrode im 2i-ten Lichtbogenzündungszweig größer als die Durchbruchspannung der Hörnerelektrode ist.The horn electrode is broken in the branch and the arc ignition branch is in a conducting state when the voltage across the horn electrode in the (2i-1)th arc ignition branch is greater than the electrode breakdown voltage, and the voltage across the horn electrode at this time drops the electrode voltage, where the electrode voltage is equal to the voltage determined by the resistance of the electrode arc after the horn electrode is turned on. The voltage across the horn electrode in the 2i-th arc ignition branch at this time is the sum of the electrode voltage of the horn electrode in the (2i-1)-th arc ignition branch and the voltage of the capacitor bank, and the voltage of the capacitor bank in the (2i-1)-th arc ignition branch is compensated the electrode voltage of the horns electrode, so that the horns electrode in the 2i-th arc ignition branch is broken if the voltage across the horns electrode in the 2i-th arc ignition branch is greater than the breakdown voltage of the horns electrode.
In dieser bevorzugten Ausführungsform beträgt die durch Experimente erhaltene Elektrodenspannung etwa das 10K- bis 20K-fache des Zweigstroms, und die Spannung an beiden Enden der Hörnerelektrode fällt sehr schnell auf die Elektrodenspannung ab, und der Zeitpunkt des plötzlichen Abfalls fällt mit zusammen der Ausfallzeitpunkt. Daher verwirklicht die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung die gleichzeitige Zündung mehrerer Elektroden, und die Zündzeitdifferenz zwischen den Elektroden ist extrem klein. Die Nummer der Kondensatorbank in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe ist die gleiche wie die Nummer der Induktionsspulengruppe, die die Hälfte der Gesamtzahl der Lichtbogenzündungszweige ist, das n-fache der Summe der Kapazitätswerte aller Kondensatorbänke ist kleiner oder gleich dem ersten Sollwert, und die Summe der Induktivitätswerte aller Induktivitätsspulengruppen ist größer oder gleich n-mal dem zweiten eingestellten Wert.In this preferred embodiment, the electrode voltage obtained by experiments is about 10K to 20K times the branch current, and the voltage at both ends of the horn electrode drops to the electrode voltage very quickly, and the timing of the sudden drop coincides with it together the time of failure. Therefore, the device proposed by the present invention realizes the simultaneous ignition of multiple electrodes, and the ignition time difference between the electrodes is extremely small. The number of the capacitor bank in the multi-electrode ignition group is the same as the number of the induction coil group, which is half of the total number of arc ignition branches, n times the sum of the capacitance values of all capacitor banks is less than or equal to the first set value, and the sum the inductance values of all inductance coil groups is greater than or equal to n times the second set value.
In dieser bevorzugten Ausführungsform beträgt die Durchbruchspannung der Elektrode etwa 25 kV Spitze-zu-Spitze, und der Widerstand an der Elektrode nach Leitung beträgt etwa 15 kΩ. Wenn der Spitze-zu-Spitze-Wert des einfließenden Stroms 0,4 A beträgt, hat die Elektrodenspannung einen Spitze-zu-Spitze-Wert von 6 kV, und die Spannung benötigt
Wenn alle Lichtbogenzündzweige befinden sich im leitenden Zustand, erfüllen die Wirkleistung auf dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündzweig und die Wirkleistung auf dem 2i-ten Lichtbogenzündzweig jeweils die folgende Beziehung:
P2i-1 die Wirkleistung an dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündzweig ist,
P2i die Wirkleistung an dem 2i-ten Lichtbogenzündzweig ist,
R2i-1 der charakteristische Lichtbogenwiderstand auf dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig ist,
R2i der charakteristische Lichtbogenwiderstand auf dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig ist,
I2i-1 der Eingangsstrom des (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweigs ist, der die folgende Beziehung erfüllt:
P 2i-1 is the active power on the (2i-1)th arc ignition branch,
P 2i is the active power on the 2i-th arc ignition branch,
R 2i-1 is the characteristic arc resistance on the (2i-1)th arc ignition branch,
R 2i is the characteristic arc resistance on the 2i-th arc ignition branch,
I 2i-1 is the input current of the (2i-1)th arc ignition branch, which satisfies the following relationship:
Die Wirkleistung ist in jedem Lichtbogenzündungszweig gleich, und die von der Kondensatorbank in dem (2i-1)-ten Lichtbogenzündungszweig erzeugte Blindleistung ist gleich der von der Induktionsspulengruppe in dem 2i-ten Lichtbogenzündungszweig absorbierten Blindleistung, d.h. Die Summe der Blindleistung im gesamten Lichtbogengerät ist 0, wodurch die gegenseitige Aufhebung der Blindleistung realisiert wird. Die Leistung der Stromversorgung beträgt die Summe der Wirkleistungsabgabe an jeden Lichtbogenzündungszweig, was die Leistungseffizienz effektiv verbessert, wodurch die Arbeitseffizienz der gesamten Zündvorrichtung verbessert wird.The active power is the same in each arc ignition branch, and the reactive power generated by the capacitor bank in the (2i-1)th arc ignition branch is equal to the reactive power absorbed by the induction coil group in the 2ith arc ignition branch, that is, the sum of the reactive power in the entire arc device is 0 , thereby realizing the mutual cancellation of reactive power. The power of the power supply is the sum of the active power output to each arc ignition branch, which effectively improves the power efficiency, thereby improving the work efficiency of the entire ignition device.
Insbesondere ist die Stromversorgung in der Vorrichtung eine Gleichspannungsquelle, und die Ausgangsspannung und der maximale Ausgangsstrom der Gleichspannungsquelle einstellbar sind, wobei der Einstellbereich der Ausgangsspannung 0 bis 50 V und der Einstellbereich des maximalen Ausgangsstroms 0 bis 50 A beträgt.In particular, the power supply in the device is a DC voltage source, and the output voltage and the maximum output current of the DC voltage source are adjustable, the setting range of the output voltage being 0 to 50 V and the setting range of the maximum output current being 0 to 50 A.
Insbesondere enthält die Vorrichtung auch eine Wechselrichtervorrichtung, der Ausgangsanschluss der Gleichspannungsquelle ist mit dem Schalter der Stromversorgung und dem Eingangsanschluss der Wechselrichtervorrichtung durch das Verbindungshochspannungspaket verbunden, und der Ausgangsanschluss der Wechselrichtervorrichtung ist mit der Niederspannungsseite des Hochspannungspakets verbunden.Specifically, the device also includes an inverter device, the output terminal of the DC voltage source is connected to the switch of the power supply and the input terminal of the inverter device through the connection high voltage package, and the output terminal of the inverter device is connected to the low voltage side of the high voltage package.
Weiterhin wandelt die Wechselrichtervorrichtung die von der Gleichspannungsquelle ausgegebene Gleichspannung und den Gleichspannungsstrom in eine sinusförmige Wechselspannung und einen sinusförmigen Wechselstrom um, deren Frequenz die Frequenz der Stromversorgung selbst ist. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt diese Frequenz 20 kHz.Further, the inverter device converts the DC voltage and the DC current output from the DC voltage source into a sinusoidal AC voltage and a sinusoidal AC current, the frequency of which is the frequency of the power supply itself. In the preferred embodiment this frequency is 20 kHz.
Weiterhin enthält die Wechselrichtervorrichtung auch eine Spannungs- und Stromrückkopplungssteuereinheit, die die sinusförmige Wechselspannung und den sinusförmigen Strom verwendet, um die Gleichspannung und den Stromausgang von der Steuergleichspannungsquelle einzustellen, um einen konstanten sinusförmigen Wechselstrom zu erhalten.Furthermore, the inverter device also includes a voltage and current feedback control unit that uses the sinusoidal AC voltage and current to adjust the DC voltage and current output from the control DC voltage source to obtain a constant sinusoidal AC current.
Insbesondere ist die Wechselrichtervorrichtung eine LC-Oszillatorschaltung.In particular, the inverter device is an LC oscillator circuit.
Es sei angemerkt, dass die Verwendung einer LC-Oszillatorschaltung als Wechselrichtervorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine nicht einschränkende bevorzugte Wahl ist, und der Fachmann auf dem Gebiet unterschiedliche Wechselrichtervorrichtungen gemäß Vorrichtungskonstruktionsanforderungen und experimentellen Bedingungen auswählen kann .It should be noted that the use of an LC oscillator circuit as an inverter device in the preferred embodiment of the present invention is a non-limiting preferred choice, and those skilled in the art can select different inverter devices according to device design requirements and experimental conditions.
Insbesondere enthält das Hochspannungspaket einen horizontalen Ausgangstransformator, dessen Übersetzungsverhältnis nicht weniger als 500 beträgt.In particular, the high-voltage package contains a horizontal output transformer, the transformation ratio of which is not less than 500.
Insbesondere umfasst die Kondensatorbank zwei in Reihe geschaltete Hochspannungs-Polystyrol-Folienkondensatoren, die einem Spannungspegel von 50 kV standhalten können, und die Kapazität jedes Hochspannungs-Polystyrol-Folienkondensators doppelt so groß wie die Kapazität der Kondensatorbank ist.Specifically, the capacitor bank includes two high-voltage polystyrene film capacitors connected in series, which can withstand a voltage level of 50 kV, and the capacitance of each high-voltage polystyrene film capacitor is twice the capacitance of the capacitor bank.
Es sei angemerkt, dass zur Vermeidung des Durchbruchphänomens, das die reaktiven Komponenten beschädigen kann, wenn die Stehspannung niedrig ist, der Stehspannungspegel des in dieser bevorzugten Ausführungsform ausgewählten Kondensators 50 kV beträgt. Dies ist eine nicht einschränkende bevorzugte Wahl, und die Auswahl des Stehspannungspegels und der Anzahl der in Reihe geschalteten Kondensatoren, die gemäß unterschiedlichen Stehspannungspegeln bestimmt werden, liegen alle in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.It is noted that in order to avoid the breakdown phenomenon that may damage the reactive components when the withstand voltage is low, the withstand voltage level of the capacitor selected in this preferred embodiment is 50 kV. This is a non-limiting preferred choice, and the selection of the withstand voltage level and the number of series-connected capacitors determined according to different withstand voltage levels are all within the scope of the present invention.
Insbesondere umfasst die Induktionsspulengruppe fünf in Reihe geschaltete Hochspannungsspulen mit großer Induktivität, die einem Spannungspegel von 20 kV standhalten können, und Jede Hochspannungsspule besteht aus amorphem ferromagnetischem Material, worin die Drähte mit Hochspannungsband für mehr als 5 Windungen gewickelt sind. Es sei angemerkt, dass zur Vermeidung des Durchbruchphänomens, das die reaktiven Komponenten beschädigen kann, wenn die Stehspannung niedrig ist, die bevorzugte Ausführungsform den Stehspannungspegel des Induktors mit 20 kV auswählt. Dies ist eine nicht einschränkende bevorzugte Wahl, und die Auswahl des Stehspannungspegels und der Anzahl der in Reihe geschalteten Induktoren, die gemäß unterschiedlichen Stehspannungspegeln bestimmt werden, liegen alle in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.In particular, the induction coil group includes five series-connected high-voltage coils with large inductance that can withstand a voltage level of 20 kV, and each high-voltage coil is made of amorphous ferromagnetic material, wherein the wires are wound with high-voltage tape for more than 5 turns. Note that in order to avoid the breakdown phenomenon that may damage the reactive components when the withstand voltage is low, the preferred embodiment selects the withstand voltage level of the inductor to be 20 kV. This is a non-limiting preferred choice, and the selection of the withstand voltage level and the number of series connected inductors determined according to different withstand voltage levels are all within the scope of the present invention.
Insbesondere sind die Hörnerelektroden stabförmig und besteht aus Kupfer, Edelstahl oder Wolframlegierung, deren Durchmesser von 2 mm bis 4 mm reichen, und der innere Abstand der Unterseite der Hornelektrode beträgt 0,7 cm-1 cm und der der Oberseite beträgt 1,2 cm-2 cm.Specifically, the horn electrodes are rod-shaped and made of copper, stainless steel or tungsten alloy, whose diameter ranges from 2mm to 4mm, and the inner distance of the bottom of the horn electrode is 0.7cm-1cm and that of the top is 1.2cm- 2cm.
Beispiel 1example 1
Die Lichtbogenzündvorrichtung mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Die Gleichspannungsquelle 1 war über den Luftschalter 2 elektrisch mit dem Eingangsende des LC-Schwingkreises 3 verbunden, so dass die Gleichspannungsquelle 1 eine konstante Eingangsspannung und einen konstanten Strom für den LC-Schwingkreis 3 bereitstellte. Die LC-Oszillationsschaltung 3 invertierte die DC-Spannung und den DC-Strom, die von der DC-Spannungsquelle 1 eingegeben wurden, in eine 20-kHz-AC-Spannung und einen AC-Strom und gab sie an die Niederspannungsseite des Hochspannungspakets 4 aus. Das Hochspannungspaket 4 verstärkte die von der LC-Oszillatorschaltung 3 übertragene Wechselspannung, und die Hochspannungsseite des Hochspannungspakets 4 gab die verstärkte Wechselspannung an die Mehrelektroden-Zündgruppe 5 aus. Der Anschlusspunkt der positiven Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe 5 war mit der Hochspannungsseite des Hochspannungspakets 4 verbunden, und der Anschlusspunkt der negativen Elektrode der Mehrfach-Elektroden-Zündungsgruppe 5 war geerdet.The DC voltage source 1 was electrically connected to the input end of the LC
Die Ausgangsspannung und der maximale Ausgangsstrom der Gleichspannungsquelle 1 waren einstellbar, wobei der Einstellbereich der Ausgangsspannung 0 bis 50 V und der Einstellbereich des maximalen Ausgangsstroms 0 bis 50 A betrug.The output voltage and the maximum output current of the DC voltage source 1 were adjustable, with the setting range of the output voltage being 0 to 50 V and the setting range of the maximum output current being 0 to 50 A.
Der Anschlusspunkt der LC-Oszillationsschaltung 3 enthielt eine Rückkopplung, die die Ausgabe eines konstanten Stroms steuern konnte.The connection point of the
Das Hochspannungspaket 4 war ein horizontaler Ausgangstransformator, und das Transformationsverhältnis betrug nicht weniger als 500, um sicherzustellen, dass die Spannungsausgabe von der Hochspannungsseite des Transformators die Hörnerelektroden in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe 5 glatt durchdringen konnte, so dass ein stabiler Lichtbogen glatt erzeugt werden konnte.The high-
Die Mehrelektroden-Zündgruppe umfasste eine gerade Anzahl von Hörnerelektroden, eine Hochspannungs-Kondensatorbank und eine große Induktionsspulengruppe, wobei die Anzahl der Hochspannungs-Kondensatorbank und der großen Induktionsspulengruppe gleich war. Wie in
Dabei waren die Elektrode der A-Hörnerelektrode 6 und der B-Hörnerelektrode 7 miteinander verbunden und elektrisch mit der Hochspannungsseite des Hochspannungspakets 4 verbunden. Weiter ist die negative Elektrode der A-Hörnerelektrode 6 elektrisch mit einem Anschlusspunkt der ersten Hochspannungskondensatorbank 8 verbunden, und der negative Elektrode der B-Hörnerelektrode 7 war elektrisch mit einem Anschlusspunkt der ersten Großinduktivitätsspulengruppe 9 verbunden.The electrode of the
Weiterhin war der andere Anschlusspunkt der ersten Großinduktivitätsspulengruppe 9 elektrisch mit dem anderen Anschlusspunkt der ersten Hochspannungskondensatorbank 8 verbunden und geerdet.Furthermore, the other connection point of the first large inductance coil group 9 was electrically connected to the other connection point of the first high-
Weiterhin sollte die Kapazität der ersten Hochspannungskondensatorbank 8 kleiner oder gleich 160 pF sein, und die Induktivität der ersten Großinduktivitätsspulengruppe 9 sollte größer oder gleich 0,35 mH sein.Furthermore, the capacity of the first high-
Weiterhin bestand die erste Hochspannungskondensatorbank aus zwei in Reihe geschaltete Hochspannungs-Polystyrol-Folienkondensatoren, die einem Spannungspegel von 50 kV standhalten konnten, und die Kapazität jedes Hochspannungs-Polystyrol-Folienkondensators doppelt so groß wie die Kapazität der Kondensatorbank war, wodurch die Spannungsteilung realisiert wurde, um sicherzustellen, dass der Kondensator nicht durchbrochen wurde. Weiterhin bestand die erste große Induktionsspulengruppe 9 aus fünf großen Induktionsspulen, die einer hohen Spannung in Reihe standhielten. Die Hochspannungsspulen mit hoher Induktivität bestanden aus amorphem ferromagnetischem Material, und der Draht war mit Hochspannungsband für mehr als 5 Windungen gewickelt.Furthermore, the first high-voltage capacitor bank consisted of two high-voltage polystyrene film capacitors connected in series, which could withstand a voltage level of 50 kV, and the capacity of each high-voltage polystyrene film capacitor was twice the capacity of the capacitor bank, thereby realizing voltage division, to ensure that the capacitor has not been broken. Furthermore, the first large induction coil group 9 consisted of five large ßen induction coils that withstood a high voltage in series. The high-voltage, high-inductance coils were made of amorphous ferromagnetic material, and the wire was wound with high-voltage tape for more than 5 turns.
Wenn die A-Hörnerelektrode 6 und die B-Hörnerelektrode 7 nicht durchbrochen waren, befand sich jeder Lichtbogenzündungszweig in einem offenen Zustand, und waren die Spannungen an beiden Anschlusspunkten der A-Hörnerelektrode 6 und der B-Hörnerelektrode 7 die Anschlussspannungen. Wenn die A-Hörnerelektrode 6 zuerst durchbrochen wird, fiel die Spannung an der Elektrode plötzlich ab, und der Spitze-zu-Spitze-Wert der Anschlussspannung fiel von den ursprünglichen 30 kV auf unter 5 kV Zu diesem Zeitpunkt befand sich der erste Lichtbogenzündungszweig in einem leitenden Zustand und der Strom floss durch das reaktive Element auf dem ersten Lichtbogenzündungszweig - die erste Hochspannungskondensatorbank 8. Die beiden Anschlusspunkten der reaktiven Elemente am ersten Lichtbogenzündungszweig erzeugten eine Spannung von etwa 30 kV, wodurch der Spannungsabfall, der durch die Leitung der A-Hörnerelektrode 6 verursacht wurde, kompensiert wurde, so dass die beiden Anschlusspunkten der B-Hörnerelektrode 7, die nicht zusammengebrochen waren, hielten noch Hochspannung. Dann wurde die B-Hörnerelektrode 7 durchbrochen und der zweite Lichtbogenzündzweig eingeschaltet. Beim Einschalten beider Lichtbogenzündzweige gerieten die erste Hochspannungskondensatorbank 8 und die erste Großinduktivitätsspulengruppe 9 in Resonanz, so dass sich abgegebene und aufgenommene Blindleistung gegenseitig aufhoben. Daher gab die Energieversorgung nur Nutzleistung aus, wodurch die Energieversorgungseffizienz verbessert wurde und auch die Arbeitseffizienz der Zündvorrichtung verbessert wurde.When the
Beispiel 2Example 2
Wie in
Dabei waren die positiven Elektroden der A-Hörnerelektrode 6, B-Hörnerelektrode 7, C-Hörnerelektrode 10 und D-Hörnerelektrode 11 miteinander verbunden und elektrisch mit einem Anschlusspunkt der Hochspannungsseite des Hochspannungspakets 4 verbunden.The positive electrodes of the
Weiterhin war die negative Elektrode der A-Hörnerelektrode 6 elektrisch mit einem Anschlusspunkt der ersten Hochspannungskondensatorbank 8 verbunden, die negative Elektrode der B-Hörnerelektrode 7 elektrisch mit einem Anschlusspunkt der ersten Großinduktionsspulengruppe 9 verbunden, die negative Elektrode der C-Hörnerelektrode 10 elektrisch mit einem Anschlusspunkt der zweiten Hochspannungskondensatorbank 13 verbunden und die negative Elektrode der D-Hörnerelektrode 11 elektrisch mit einem Anschlusspunkt der zweiten Großinduktionsspulengruppe 12 verbunden.Furthermore, the negative electrode of the
Weiterhin waren die anderen Elektroden der ersten Großinduktionsspulengruppe 9, der ersten Hochspannungskondensatorbank 8, der zweiten Großinduktionsspulengruppe 12 und der zweiten Hochspannungskondensatorbank 13 alle elektrisch verbunden und geerdet. Weiterhin waren die Strukturen der ersten Großinduktionsspulengruppe 9 und der zweiten Großinduktionsspulengruppe 12 und die Strukturen der ersten Hochspannungskondensatorbank 8 und der zweiten Hochspannungskondensatorbank 13 jeweils gleich.Furthermore, the other electrodes of the first large induction coil group 9, the first high
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel war die angenommene Schaltungsstruktur die gleiche wie die beim Ausführungsbeispiel 1. Da es jedoch zwei Hochspannungskondensatorbänke und zwei Großinduktionsspulengruppen gab, sollte die doppelte Kapazität der Hochspannungskondensatorbank kleiner oder gleich 160 pF sein, was bedeutet, dass die Kapazität der Hochspannungskondensatorbank kleiner oder gleich 80pF sein sollte, und der Induktivitätswert der Großinduktionsspulengruppe größer oder gleich dem Doppelten von 0,35 mH sein, was bedeutet, dass der Induktivitätswert der Großinduktionsspulengruppe größer als 0,7 mH sein sollte.In this preferred embodiment, the adopted circuit structure was the same as that in Embodiment 1. However, since there were two high-voltage capacitor banks and two large-scale inductor groups, the double capacitance of the high-voltage capacitor bank should be less than or equal to 160 pF, which means that the capacitance of the high-voltage capacitor bank should be less than or equal to 80pF, and the inductance value of the large induction coil group should be greater than or equal to twice 0.35 mH, which means that the inductance value of the large induction coil group should be greater than 0.7 mH.
Analog dazu ist, wenn die Anzahl der Lichtbogenelektroden, die in der Zündvorrichtung enthalten sind, 2n ist, dann ist die Anzahl der Hochspannungskondensatorgruppen und der großen Induktionsspulengruppen jeweils n. Dabei sollte der Kapazitätswert der Hochspannungskondensatorbank kleiner oder gleich 160/npF, und der Induktivitätswert der Großinduktionsspulengruppe größer oder gleich 0,35 nmH sein.Similarly, if the number of arc electrodes included in the ignition device is 2n, then the number of high-voltage capacitor groups and large induction coil groups is each n. Here, the capacitance value of the high-voltage capacitor bank should be less than or equal to 160/npF, and the inductance value of the Large induction coil group must be greater than or equal to 0.35 nmH.
Weiterhin waren die Form und das Material der Klauenelektroden alle gleich, sie waren alle stabförmig und das Material war Kupfer, rostfreier Stahl oder eine Wolframlegierung. Deren Durchmesser reichten von 2 mm bis 4 mm, der innere Abstand der Unterseite der Hornelektrode betrug 0,7 cm-1 cm und der der Oberseite betrug 1,2 cm-2 cm.Furthermore, the shape and material of the claw electrodes were all the same, they were all rod-shaped and the material was copper, stainless steel or tungsten alloy. Their diameters ranged from 2 mm to 4 mm, the internal distance of the bottom of the horn electrode was 0.7 cm-1 cm and that of the top was 1.2 cm-2 cm.
Wie in
- Schritte 1 Bestimmung der Anzahl der Lichtbogen-Zündungszweige in der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe und Regulierung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms der Gleichspannungsquelle entsprechend den Daten der für das simulierte Kabelverbrennungsexperiment erforderlichen Leistung;
- Steps 1 Determine the number of arc ignition branches in the multi-electrode ignition group and regulate the output voltage and output current of the DC voltage source according to the data of the power required for the simulated cable burning experiment;
Weiterhin müssen in Schritte 1 die Anordnung und die Größe der Hörnerelektroden entsprechend den Daten der für das simulierte Kabelverbrennungsexperiment erforderlichen Leistung angepasst werden.Furthermore, in Step 1, the arrangement and size of the horn electrodes need to be adjusted according to the data of the power required for the simulated cable combustion experiment.
Die Anordnung der Hörnerelektroden umfasst den horizontalen Abstand zwischen jeder Elektrode, den vertikalen Abstand zwischen jeder Elektrode und dem experimentellen Zündobjekt.The arrangement of the horn electrodes includes the horizontal distance between each electrode, the vertical distance between each electrode and the experimental ignition object.
Die Größe der Hörnerelektroden umfasst den Durchmesser der Elektrode, den inneren Abstand zwischen den beiden Elektroden am unteren Ende der Elektrode, den inneren Abstand zwischen den beiden Elektroden am oberen Ende der Elektrode und die vertikale Höhe zwischen den oberen Ende der Elektrode und dem unteren Ende der Elektrode, wobei das untere Ende der Elektrode das Anfangsentladungsende im Vorgang der Lichtbogenbildung ist, und das obere Ende das endgültige stabile Verbrennungsende im Vorgang der Lichtbogenbildung.
- Schritte 2 Invertieren der von der Gleichspannungsquelle ausgegebenen konstanten Spannung und des konstanten Stroms unter Verwendung der LC-Oszillatorschaltung zur Erzeugung von sinusförmigen Wechselspannungen und -strömen;
Schritte 3 Hochsetzen von sinusförmiger Wechselspannung und -strom durch Verwendung eines horizontalen Ausgangstransformators;Schritte 4 Die Lichtbogenbildung durch Erregen der Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe mit dem verstärkten Wechselspannungsstrom.
- Steps 2 Inverting the constant voltage and current output from the DC voltage source using the LC oscillator circuit to generate sinusoidal AC voltages and currents;
-
Steps 3 Step up sinusoidal AC voltage and current by using a horizontal output transformer; -
Steps 4 Arc formation by energizing the multi-electrode ignition group with the increased AC current.
In dieser bevorzugten Ausführungsform war der spezifische Implementierungsprozess des Zündverfahrens mit einer einzigen Stromversorgung und mehreren Elektroden wie folgt:
- (1) zunächst die Mehrelektroden-Zündgruppe entsprechend der Versuchsgröße anordnen;
- (2) Schalter der Gleichspannungsquelle einschalten, und die Ausgangsspannung des Netzteils entsprechend den experimentellen Erfordernissen einstellen;
- (3) 2 bis 5 Sekunden warten, um sicherzustellen, dass der Ausgang der Gleichspannungsquelle stabil ist, den Luftschalter öffnen, um die Gleichspannungsquelle mit der LC-Oszillatorschaltung zu verbinden, und die Lichtbogenbildung durch die Mehrfach-Elektroden-Zündgruppe erregen.
- (4) den Luftschalter nach einem einzelnen Experiment ausschalten, die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle anpassen, um die Lichtbogenleistung zu ändern, die Anordnung von Mehrfach-Elektroden-Zündgruppen oder die Größe von Hörnerelektrode ändern, und den Luftschalter für das nächste Experiment wieder einschalten.
- (5) nach Versuchsende zuerst den Luftschalter und dann die Gleichspannungsquelle ausschalten, und die Experimentierplattform evakuieren, nachdem die Experimentiergeräte abgekühlt sind und keine Brandgefahr vor Ort besteht.
- (1) first arrange the multi-electrode ignition group according to the experimental size;
- (2) Turn on the switch of the DC voltage source, and adjust the output voltage of the power supply according to the experimental needs;
- (3) Wait 2 to 5 seconds to ensure that the output of the DC voltage source is stable, open the air switch to connect the DC voltage source to the LC oscillator circuit, and excite the arcing through the multi-electrode ignition group.
- (4) Turn off the air switch after a single experiment, adjust the output voltage of the DC power source to change the arc power, change the arrangement of multi-electrode ignition groups or the size of horn electrode, and turn on the air switch again for the next experiment.
- (5) After the end of the experiment, first turn off the air switch and then the DC voltage source, and evacuate the experimental platform after the experimental equipment has cooled down and there is no risk of fire on site.
Verglichen mit dem Stand der Technik sind die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung wie folgt:
- 1. Die Erfindung verwirklicht die gleichzeitige Zündung mehrerer Elektroden, und die Zündzeitdifferenz zwischen den Elektroden ist extrem klein. Darüber hinaus kann der gezündete Lichtbogen weiterbrennen, hat eine starke Stabilität und erfüllt die Anforderungen der Feuerwiderstandsleistungsprüfung des Testkabels.
- 2. Die Erfindung verwirklicht die durchschnittliche Verteilung der Leistung jeder Elektrode, und die Leistung jeder Elektrode ist nach Lichtbogenbildung gleich und stabil, wodurch zuverlässige Versuchsergebnisse sichergestellt werden.
- 3. Bei der vorliegenden Erfindung sind an zwei benachbarte Lichtbogenzündzweige jeweils Induktivitätsgruppen bzw. Kondensatorbänke in Reihe geschaltet. Durch Ändern der Impedanz der Kondensatorbank und der Induktivitätsgruppe kann die Blindleistung aufgehoben werden, wodurch die von der Stromversorgung abgegebene Blindleistung reduziert, die Effizienz der Stromversorgung effektiv verbessert und die Arbeitseffizienz der gesamten Zündvorrichtung erhöht wird.
- 4. Die Anzahl der Lichtbogenzündungszweige in der vorliegenden Erfindung kann gemäß den experimentellen Leistungsanforderungen erhöht werden, und die Skalierbarkeit ist stark.
- 5. Die Erfindung verwirklicht auch die Steuerbarkeit der Lichtbogenleistung, und die Lichtbogenleistung kann durch Einstellen der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle gesteuert werden, die flexibel ist.
- 1. The invention realizes the simultaneous ignition of multiple electrodes, and the ignition time difference between the electrodes is extremely small. In addition, the ignited arc can continue to burn, has strong stability, and meets the requirements of the fire resistance performance test of the test cable.
- 2. The invention realizes the average distribution of the power of each electrode, and the power of each electrode is equal and stable after arcing, thereby ensuring reliable experimental results.
- 3. In the present invention, inductance groups or capacitor banks are connected in series to two adjacent arc ignition branches. By changing the impedance of the capacitor bank and the inductor group, the reactive power can be canceled, thereby reducing the reactive power output from the power supply, effectively improving the efficiency of the power supply and increasing the work efficiency of the entire ignition device.
- 4. The number of arc ignition branches in the present invention can be increased according to the experimental performance requirements, and the scalability is strong.
- 5. The invention also realizes the controllability of the arc power, and the arc power can be controlled by adjusting the output voltage of the DC power source, which is flexible.
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung erläuterte und beschrieb die Implementierungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Der Fachmann soll jedoch verstehen, dass die obigen Implementierungsbeispiele nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind. Die detaillierte Beschreibung soll den Lesern nur helfen, die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, aber nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken. Im Gegenteil, jede Verbesserung oder Modifikation, die auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung basiert, soll in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen.The applicant of the present invention explained and described the implementation examples of the present invention in detail in connection with the accompanying drawings. However, those skilled in the art should understand that the above implementation examples are only preferred embodiments of the present invention. The detailed description is only intended to assist readers in better understanding the present invention, but is not intended to limit the scope of the present invention. On the contrary, any improvement or modification based on the present invention is intended to be within the scope of the present invention.
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