低壓電弧可控模擬發生裝置的製作方法
2023-04-28 22:19:56
專利名稱：低壓電弧可控模擬發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電弧保護技術，特別是涉及一種低壓電弧可控模擬發生裝置的技術。
背景技術：
故障電弧容易引發電氣火災，還容易損壞電器設備損壞，從而造成傷亡事故和重大的經濟、財產損失。但是，目前還沒有用於對電器設備進行相關故障電弧性能檢測及故障電弧產生機理研究的設備，因此目前的電器設備及電氣線路都只能使用常規線路保護裝置(如剩餘電流保護斷路器、熔斷器)進行被動保護。
實用新型內容針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能模擬故障電弧發生，有利於電器設備的相關故障電弧性能檢測及故障電弧產生機理研究的低壓電弧可控模擬發生裝置。為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種低壓電弧可控模擬發生裝置， 其特徵在於包括電弧發生機構、電路接口模塊、控制模塊；所述電弧發生機構包括底座、水平滑臺、絲杆、步進電機、繼電器及兩個電極，所述兩個電極中的一個電極為銅棒，另一個電極為碳棒，所述底座固定在落地物上，且在底座上固定有直線形的水平滑軌，所述水平滑臺滑動安裝在底座的水平滑軌上，所述步進電機安裝在底座上，其動力軸與絲杆軸接，所述絲杆與水平滑臺螺紋連接，所述兩個電極分別為固定電極、可動電極，所述固定電極固定在底座上，所述可動電極固定在水平滑臺上，並與固定電極電氣接觸，所述繼電器的兩個常開觸點分別連接兩個電極；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步採樣電路、交流電流同步採樣電路，所述交流電弧電壓同步採樣電路包括電壓採樣放大器、電壓互感器，所述電壓採樣放大器有一個輸出端、兩個輸入端，其中一個輸入端經一電壓採樣電阻接到其輸出端；所述電壓互感器有兩個繞組，其中一個繞組的兩端分別接到電壓採樣放大器的兩個輸入端，另一繞組的一端經一限流電阻接到電弧發生機構的一個電極，該繞組的另一端接到電弧發生機構的另一個電極；所述交流電流同步採樣電路包括電流採樣放大器、電流互感器，所述電流採樣放大器有一個輸出端、兩個輸入端，其中一個輸入端經一電流採樣電阻接到其輸出端；所述電流互感器有一個感應繞組，該感應繞組的兩端分別接到電流採樣放大器的兩個輸入端；所述控制模塊設有電壓信號採集口、電流信號採集口、電機控制口、繼電器控制口，其電壓信號採集口連接電壓採樣放大器輸出端，其電流信號採集口連接電流採樣放大器的輸出端，其電機控制口連接電弧發生機構中的步進電機，其繼電器控制口連接電弧發生機構中的繼電器的控制線圈。本實用新型提供的低壓電弧可控模擬發生裝置，利用控制模塊控制電弧發生機構中的步進電機運行，進行控制可動電極移動，使兩個電極間產生電弧來模擬故障電弧發生， 並通過電路接口模塊採集電弧電壓和電弧電流，通過對電弧電壓和電流特性的分析來對電器設備的相關故障電弧性能進行檢測及對故障電弧產生機理進行研究。
圖1是本實用新型實施例的低壓電弧可控模擬發生裝置的結構框圖；圖2是本實用新型實施例的低壓電弧可控模擬發生裝置中的電弧發生機構的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例的低壓電弧可控模擬發生裝置中的電路接口模塊的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本實用新型，凡是採用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型的保護範圍。如圖1-圖3所示，本實用新型實施例所提供的一種低壓電弧可控模擬發生裝置， 其特徵在於包括電弧發生機構、電路接口模塊、控制模塊3 ；所述電弧發生機構包括底座11、水平滑臺13、絲杆14、步進電機12、繼電器17及兩個電極，所述兩個電極中的一個電極為銅棒，另一個電極為碳棒，所述底座11固定在落地物上，且在底座11上固定有直線形的水平滑軌，所述水平滑臺13滑動安裝在底座11的水平滑軌上，所述步進電機12安裝在底座11上，其動力軸與絲杆14軸接，所述絲杆14與水平滑臺13螺紋連接，所述兩個電極分別為固定電極16、可動電極15，所述固定電極16固定在底座11上，所述可動電極15固定在水平滑臺13上，並與固定電極16電氣接觸，所述繼電器17的兩個常開觸點分別連接兩個電極；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步採樣電路21、交流電流同步採樣電路 22，所述交流電弧電壓同步採樣電路21包括電壓採樣放大器Al、電壓互感器Tl，所述電壓採樣放大器Al有一個輸出端、兩個輸入端，其中一個輸入端經一電壓採樣電阻Rl接到其輸出端；所述電壓互感器Tl有兩個繞組，其中一個繞組的兩端分別接到電壓採樣放大器Al的兩個輸入端，另一繞組的一端經一限流電阻R2接到電弧發生機構的一個電極(本實施例中接到固定電極16)，該繞組的另一端接到電弧發生機構的另一個電極(本實施例中接到可動電極15)；所述交流電流同步採樣電路22包括電流採樣放大器A2、電流互感器T2，所述電流採樣放大器A2有一個輸出端、兩個輸入端，其中一個輸入端經一電流採樣電阻R3接到其輸出端；所述電流互感器T2有一個感應繞組，該感應繞組的兩端分別接到電流採樣放大器 A2的兩個輸入端；所述控制模塊3設有電壓信號採集口、電流信號採集口、電機控制口、繼電器控制口，其電壓信號採集口連接交流電弧電壓同步採樣電路21中的電壓採樣放大器輸出端，其電流信號採集口連接交流電流同步採樣電路22中的電流採樣放大器的輸出端，其電機控制口連接電弧發生機構中的步進電機12，其繼電器控制口連接電弧發生機構中的繼電器 17的控制線圈。[0018]本實用新型實施例中，所述控制模塊還設有鍵盤接口、採集信號輸出口及報警信號輸出口。本實用新型實施例中，所述控制模塊是計算機。本實用新型實施例使用時，將電源AC的一個輸出端串接負載4到可動電極15(或固定電極)，將電源AC的另一個輸出端接到固定電極16 (或可動電極)，並將電流互感器T2 的感應繞組與電源、負載之間的連接線路感應連接，將控制模塊的鍵盤接口連接到一鍵盤， 將控制模塊的採集信號輸出口接到外部分析設備(如示波器)，將控制模塊的報警信號輸出口接到外部報警設備(如警示燈或蜂鳴器)。本實用新型實施例的工作步驟如下操作者先通過鍵盤向控制模塊輸入需要模擬產生故障電弧數量，及電弧電壓判斷電壓信號閾值範圍(0. 3-0. 8V之間)，再輸入電弧發生指令；控制模塊收到電弧發生指令後，通過其電機控制口輸出電機控制信號驅動電弧發生機構中的步進電機正轉，絲杆與隨之同步正轉，使得水平滑臺朝向移離固定電極方向移動，固定電極與可動電極也隨之分離，使得固定電極與可動電極之間的空氣被擊穿產生電弧；控制模塊通過其電壓信號採集口及交流電弧電壓同步採樣電路實時採集負載線路的電壓，通過其電流信號採集口及交流電流同步採樣電路實時採集負載線路的電流，並對所採集的電壓及電流先取模，再判斷所採集電壓的跳變特性，如果所採集的電壓在電弧電壓判斷電壓信號閾值範圍內，且通過所採集的電流判斷出負載線路中有電流，則認定為產生電弧；控制模塊檢測到電弧發生後，通過其電機控制口輸出電機控制信號使電弧發生機構中的步進電機停轉，並對電弧發生數量進行計數，當電弧發生數量計數至與操作者輸入的需要模擬產生故障電弧數量一致時，即通過其繼電器控制口輸出一個熄弧信號，使電弧發生機構中的繼電器的銜鐵與兩個常開觸點吸合，從而使固定電極與可動電極之間電弧熄滅，然後通過其電機控制口輸出電機控制信號使電弧發生機構中的步進電機反轉回復至原始的相互電氣接觸的位置；控制模塊認定為所採集的電壓為電弧時，即通過其採集信號輸出口輸出到外部分析設備分析；當控制模塊檢測到電弧出現異常時，即通過其電機控制口輸出電機控制信號使電弧發生機構中的步進電機反轉回復至原始的相互電氣接觸的位置，並通過其報警信號輸出口輸出一個報警信號給外部報警設備來提醒操作者；電弧出現異常包括電弧發生時燃熾不穩定，沒有輸入電弧發生指令時存在電弧信號，電弧發生過程中兩電極間隙過導致短路。
權利要求1. 一種低壓電弧可控模擬發生裝置，其特徵在於包括電弧發生機構、電路接口模塊、 控制模塊；所述電弧發生機構包括底座、水平滑臺、絲杆、步進電機、繼電器及兩個電極，所述兩個電極中的一個電極為銅棒，另一個電極為碳棒，所述底座固定在落地物上，且在底座上固定有直線形的水平滑軌，所述水平滑臺滑動安裝在底座的水平滑軌上，所述步進電機安裝在底座上，其動力軸與絲杆軸接，所述絲杆與水平滑臺螺紋連接，所述兩個電極分別為固定電極、可動電極，所述固定電極固定在底座上，所述可動電極固定在水平滑臺上，並與固定電極電氣接觸，所述繼電器的兩個常開觸點分別連接兩個電極；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步採樣電路、交流電流同步採樣電路，所述交流電弧電壓同步採樣電路包括電壓採樣放大器、電壓互感器，所述電壓採樣放大器有一個輸出端、兩個輸入端，其中一個輸入端經一電壓採樣電阻接到其輸出端；所述電壓互感器有兩個繞組，其中一個繞組的兩端分別接到電壓採樣放大器的兩個輸入端，另一繞組的一端經一限流電阻接到電弧發生機構的一個電極，該繞組的另一端接到電弧發生機構的另一個電極；所述交流電流同步採樣電路包括電流採樣放大器、電流互感器，所述電流採樣放大器有一個輸出端、兩個輸入端，其中一個輸入端經一電流採樣電阻接到其輸出端；所述電流互感器有一個感應繞組，該感應繞組的兩端分別接到電流採樣放大器的兩個輸入端；所述控制模塊設有電壓信號採集口、電流信號採集口、電機控制口、繼電器控制口，其電壓信號採集口連接電壓採樣放大器輸出端，其電流信號採集口連接電流採樣放大器的輸出端，其電機控制口連接電弧發生機構中的步進電機，其繼電器控制口連接電弧發生機構中的繼電器的控制線圈。
專利摘要一種低壓電弧可控模擬發生裝置，涉及電弧保護技術領域，所解決的是故障電弧性能檢測及產生機理研究的技術問題。該裝置包括電弧發生機構、電路接口模塊、控制模塊；所述電弧發生機構包括固定在底座上的固定電極，滑動安裝在底座上的水平滑臺，固定在水平滑臺上的可動電極，驅動水平滑臺滑動的步進電機，連接兩個電極的繼電器；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步採樣電路和交流電流同步採樣電路；所述控制模塊通過控制步進電機來控制可動電極移動，使兩電極間產生電弧，通過控制繼電器實現熄弧，通過電路接口模塊採集電弧電壓及電流。本實用新型提供的裝置，能模擬故障電弧發生，有利於電器設備的相關故障電弧性能檢測及故障電弧產生機理研究。
文檔編號G01R31/00GK202126467SQ20112021387
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者寧慶, 張士文, 張宏荃, 張峰, 方晶, 曹月雯, 朱葉鋒, 蔡鵬 , 陸勤, 陳徵, 陳洪亮 申請人:上海交通大學, 上海市安全生產科學研究所