專利名稱：低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電弧保護(hù)技術(shù)，特別是涉及一種低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
故障電弧容易引發(fā)電氣火災(zāi)，還容易損壞電器設(shè)備損壞，從而造成傷亡事故和重大的經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失。但是，目前還沒有用于對電器設(shè)備進(jìn)行相關(guān)故障電弧性能檢測及故障電弧產(chǎn)生機(jī)理研究的設(shè)備，因此目前的電器設(shè)備及電氣線路都只能使用常規(guī)線路保護(hù)裝置(如剩余電流保護(hù)斷路器、熔斷器)進(jìn)行被動保護(hù)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能模擬故障電弧發(fā)生，有利于電器設(shè)備的相關(guān)故障電弧性能檢測及故障電弧產(chǎn)生機(jī)理研究的低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所提供的一種低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置， 其特征在于包括電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)、電路接口模塊、控制模塊；所述電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)包括底座、水平滑臺、絲桿、步進(jìn)電機(jī)、繼電器及兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極中的一個(gè)電極為銅棒，另一個(gè)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(jìn)電機(jī)安裝在底座上，其動力軸與絲桿軸接，所述絲桿與水平滑臺螺紋連接，所述兩個(gè)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，并與固定電極電氣接觸，所述繼電器的兩個(gè)常開觸點(diǎn)分別連接兩個(gè)電極；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步采樣電路、交流電流同步采樣電路，所述交流電弧電壓同步采樣電路包括電壓采樣放大器、電壓互感器，所述電壓采樣放大器有一個(gè)輸出端、兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端經(jīng)一電壓采樣電阻接到其輸出端；所述電壓互感器有兩個(gè)繞組，其中一個(gè)繞組的兩端分別接到電壓采樣放大器的兩個(gè)輸入端，另一繞組的一端經(jīng)一限流電阻接到電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的一個(gè)電極，該繞組的另一端接到電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的另一個(gè)電極；所述交流電流同步采樣電路包括電流采樣放大器、電流互感器，所述電流采樣放大器有一個(gè)輸出端、兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端經(jīng)一電流采樣電阻接到其輸出端；所述電流互感器有一個(gè)感應(yīng)繞組，該感應(yīng)繞組的兩端分別接到電流采樣放大器的兩個(gè)輸入端；所述控制模塊設(shè)有電壓信號采集口、電流信號采集口、電機(jī)控制口、繼電器控制口，其電壓信號采集口連接電壓采樣放大器輸出端，其電流信號采集口連接電流采樣放大器的輸出端，其電機(jī)控制口連接電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)，其繼電器控制口連接電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的繼電器的控制線圈。本實(shí)用新型提供的低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置，利用控制模塊控制電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，進(jìn)行控制可動電極移動，使兩個(gè)電極間產(chǎn)生電弧來模擬故障電弧發(fā)生， 并通過電路接口模塊采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(shè)備的相關(guān)故障電弧性能進(jìn)行檢測及對故障電弧產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置中的電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置中的電路接口模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本實(shí)用新型，凡是采用本實(shí)用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1-圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置， 其特征在于包括電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)、電路接口模塊、控制模塊3 ；所述電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)包括底座11、水平滑臺13、絲桿14、步進(jìn)電機(jī)12、繼電器17及兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極中的一個(gè)電極為銅棒，另一個(gè)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(jìn)電機(jī)12安裝在底座11上，其動力軸與絲桿14軸接，所述絲桿14與水平滑臺13螺紋連接，所述兩個(gè)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，并與固定電極16電氣接觸，所述繼電器17的兩個(gè)常開觸點(diǎn)分別連接兩個(gè)電極；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步采樣電路21、交流電流同步采樣電路 22，所述交流電弧電壓同步采樣電路21包括電壓采樣放大器Al、電壓互感器Tl，所述電壓采樣放大器Al有一個(gè)輸出端、兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端經(jīng)一電壓采樣電阻Rl接到其輸出端；所述電壓互感器Tl有兩個(gè)繞組，其中一個(gè)繞組的兩端分別接到電壓采樣放大器Al的兩個(gè)輸入端，另一繞組的一端經(jīng)一限流電阻R2接到電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的一個(gè)電極(本實(shí)施例中接到固定電極16)，該繞組的另一端接到電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的另一個(gè)電極(本實(shí)施例中接到可動電極15)；所述交流電流同步采樣電路22包括電流采樣放大器A2、電流互感器T2，所述電流采樣放大器A2有一個(gè)輸出端、兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端經(jīng)一電流采樣電阻R3接到其輸出端；所述電流互感器T2有一個(gè)感應(yīng)繞組，該感應(yīng)繞組的兩端分別接到電流采樣放大器 A2的兩個(gè)輸入端；所述控制模塊3設(shè)有電壓信號采集口、電流信號采集口、電機(jī)控制口、繼電器控制口，其電壓信號采集口連接交流電弧電壓同步采樣電路21中的電壓采樣放大器輸出端，其電流信號采集口連接交流電流同步采樣電路22中的電流采樣放大器的輸出端，其電機(jī)控制口連接電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)12，其繼電器控制口連接電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的繼電器 17的控制線圈。[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述控制模塊還設(shè)有鍵盤接口、采集信號輸出口及報(bào)警信號輸出口。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述控制模塊是計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)施例使用時(shí)，將電源AC的一個(gè)輸出端串接負(fù)載4到可動電極15(或固定電極)，將電源AC的另一個(gè)輸出端接到固定電極16 (或可動電極)，并將電流互感器T2 的感應(yīng)繞組與電源、負(fù)載之間的連接線路感應(yīng)連接，將控制模塊的鍵盤接口連接到一鍵盤， 將控制模塊的采集信號輸出口接到外部分析設(shè)備(如示波器)，將控制模塊的報(bào)警信號輸出口接到外部報(bào)警設(shè)備(如警示燈或蜂鳴器)。本實(shí)用新型實(shí)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(chǎn)生故障電弧數(shù)量，及電弧電壓判斷電壓信號閾值范圍(0. 3-0. 8V之間)，再輸入電弧發(fā)生指令；控制模塊收到電弧發(fā)生指令后，通過其電機(jī)控制口輸出電機(jī)控制信號驅(qū)動電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，絲桿與隨之同步正轉(zhuǎn)，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(chǎn)生電??；控制模塊通過其電壓信號采集口及交流電弧電壓同步采樣電路實(shí)時(shí)采集負(fù)載線路的電壓，通過其電流信號采集口及交流電流同步采樣電路實(shí)時(shí)采集負(fù)載線路的電流，并對所采集的電壓及電流先取模，再判斷所采集電壓的跳變特性，如果所采集的電壓在電弧電壓判斷電壓信號閾值范圍內(nèi)，且通過所采集的電流判斷出負(fù)載線路中有電流，則認(rèn)定為產(chǎn)生電弧；控制模塊檢測到電弧發(fā)生后，通過其電機(jī)控制口輸出電機(jī)控制信號使電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，并對電弧發(fā)生數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)電弧發(fā)生數(shù)量計(jì)數(shù)至與操作者輸入的需要模擬產(chǎn)生故障電弧數(shù)量一致時(shí)，即通過其繼電器控制口輸出一個(gè)熄弧信號，使電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的繼電器的銜鐵與兩個(gè)常開觸點(diǎn)吸合，從而使固定電極與可動電極之間電弧熄滅，然后通過其電機(jī)控制口輸出電機(jī)控制信號使電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)回復(fù)至原始的相互電氣接觸的位置；控制模塊認(rèn)定為所采集的電壓為電弧時(shí)，即通過其采集信號輸出口輸出到外部分析設(shè)備分析；當(dāng)控制模塊檢測到電弧出現(xiàn)異常時(shí)，即通過其電機(jī)控制口輸出電機(jī)控制信號使電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)回復(fù)至原始的相互電氣接觸的位置，并通過其報(bào)警信號輸出口輸出一個(gè)報(bào)警信號給外部報(bào)警設(shè)備來提醒操作者；電弧出現(xiàn)異常包括電弧發(fā)生時(shí)燃熾不穩(wěn)定，沒有輸入電弧發(fā)生指令時(shí)存在電弧信號，電弧發(fā)生過程中兩電極間隙過導(dǎo)致短路。
權(quán)利要求1. 一種低壓電弧可控模擬發(fā)生裝置，其特征在于包括電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)、電路接口模塊、 控制模塊；所述電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)包括底座、水平滑臺、絲桿、步進(jìn)電機(jī)、繼電器及兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極中的一個(gè)電極為銅棒，另一個(gè)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(jìn)電機(jī)安裝在底座上，其動力軸與絲桿軸接，所述絲桿與水平滑臺螺紋連接，所述兩個(gè)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，并與固定電極電氣接觸，所述繼電器的兩個(gè)常開觸點(diǎn)分別連接兩個(gè)電極；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步采樣電路、交流電流同步采樣電路，所述交流電弧電壓同步采樣電路包括電壓采樣放大器、電壓互感器，所述電壓采樣放大器有一個(gè)輸出端、兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端經(jīng)一電壓采樣電阻接到其輸出端；所述電壓互感器有兩個(gè)繞組，其中一個(gè)繞組的兩端分別接到電壓采樣放大器的兩個(gè)輸入端，另一繞組的一端經(jīng)一限流電阻接到電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的一個(gè)電極，該繞組的另一端接到電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)的另一個(gè)電極；所述交流電流同步采樣電路包括電流采樣放大器、電流互感器，所述電流采樣放大器有一個(gè)輸出端、兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端經(jīng)一電流采樣電阻接到其輸出端；所述電流互感器有一個(gè)感應(yīng)繞組，該感應(yīng)繞組的兩端分別接到電流采樣放大器的兩個(gè)輸入端；所述控制模塊設(shè)有電壓信號采集口、電流信號采集口、電機(jī)控制口、繼電器控制口，其電壓信號采集口連接電壓采樣放大器輸出端，其電流信號采集口連接電流采樣放大器的輸出端，其電機(jī)控制口連接電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)，其繼電器控制口連接電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)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(fā)生裝置，涉及電弧保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是故障電弧性能檢測及產(chǎn)生機(jī)理研究的技術(shù)問題。該裝置包括電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)、電路接口模塊、控制模塊；所述電弧發(fā)生機(jī)構(gòu)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(qū)動水平滑臺滑動的步進(jìn)電機(jī)，連接兩個(gè)電極的繼電器；所述電路接口模塊包括交流電弧電壓同步采樣電路和交流電流同步采樣電路；所述控制模塊通過控制步進(jìn)電機(jī)來控制可動電極移動，使兩電極間產(chǎn)生電弧，通過控制繼電器實(shí)現(xiàn)熄弧，通過電路接口模塊采集電弧電壓及電流。本實(shí)用新型提供的裝置，能模擬故障電弧發(fā)生，有利于電器設(shè)備的相關(guān)故障電弧性能檢測及故障電弧產(chǎn)生機(jī)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(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者寧慶, 張士文, 張宏荃, 張峰, 方晶, 曹月雯, 朱葉鋒, 蔡鵬 , 陸勤, 陳征, 陳洪亮 申請人:上海交通大學(xué), 上海市安全生產(chǎn)科學(xué)研究所