本發(fā)明屬于車載電纜絕緣老化狀態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種運(yùn)行環(huán)境溫度頻繁變化的車載電纜絕緣老化的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

電力機(jī)車和動(dòng)車組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于鐵路線路的里程長(zhǎng)、跨越區(qū)域廣，且不同地區(qū)的氣候條件差異較大，因此車載高壓電纜在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)經(jīng)受外界環(huán)境較為劇烈的溫度變化，對(duì)車載電纜的絕緣狀態(tài)產(chǎn)生不可避免的損傷或老化影響，尤其是電力機(jī)車和動(dòng)車組在我國(guó)西北地區(qū)運(yùn)行時(shí)，車載電纜會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)受由零下幾十度到零上幾十度的溫差影響，同時(shí)電纜纜芯中由于大電流的熱效應(yīng)，會(huì)使電纜絕緣在內(nèi)部承受較高的溫度。由于外部環(huán)境溫度變化和內(nèi)部熱量的共同作用，車載電纜終端的絕緣老化情況較為嚴(yán)重，威脅到電力機(jī)車的安全運(yùn)行。

車載電纜在實(shí)際運(yùn)行中，有關(guān)外部溫度和內(nèi)部溫升對(duì)絕緣狀態(tài)的影響尚不清晰，目前對(duì)于車載電纜及終端絕緣老化狀況的研究主要以內(nèi)部溫升為主，常使用電流互感器的原理在纜芯中感應(yīng)大電流，成本較高，易造成干擾，且無(wú)法模擬運(yùn)行過(guò)程中外部環(huán)境溫度變化造成的影響。因此為實(shí)現(xiàn)電纜環(huán)境溫度頻繁變化的環(huán)境條件，模擬現(xiàn)場(chǎng)高低溫交替頻繁的情況，急需一種能夠模擬運(yùn)行環(huán)境溫度頻繁變化的車載電纜絕緣老化的實(shí)驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了能夠模擬運(yùn)行中環(huán)境溫度頻繁變化導(dǎo)致電纜絕緣老化，本發(fā)明提供了一種運(yùn)行環(huán)境溫度頻繁變化的車載電纜絕緣老化的實(shí)驗(yàn)裝置：

一種運(yùn)行環(huán)境溫度頻繁變化的車載電纜絕緣老化的實(shí)驗(yàn)裝置，用于實(shí)現(xiàn)電纜終端樣品在不同負(fù)載溫度情況下進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)箱體、置于實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)的電纜終端試樣體、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電源模塊和氣流控制裝置構(gòu)成；所述實(shí)驗(yàn)箱體由低溫試驗(yàn)箱9和通過(guò)支架12立于低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的實(shí)驗(yàn)加熱箱17組成；實(shí)驗(yàn)加熱箱17為杯狀的夾壁結(jié)構(gòu)，夾壁內(nèi)設(shè)置有由直流電源7加熱的電熱絲19；在實(shí)驗(yàn)加熱箱17用于盛裝絕緣油22的杯體內(nèi)設(shè)置有四只測(cè)量油溫的油溫傳感器；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)1接受油溫傳感器的信號(hào)并控制工作模式控制器2控制實(shí)驗(yàn)加熱箱內(nèi)油溫；

所述電纜終端試樣體21為經(jīng)過(guò)處理的電纜終端，在其內(nèi)部電纜纜芯31中心鉆出直徑稍小的空心圓柱，將電磁加熱棒32穿過(guò)空心圓柱中心，放置于電纜纜芯31中，并使用耐高溫性能好的絕緣膠將電磁加熱棒32固定在內(nèi)壁上，并通過(guò)導(dǎo)線與射頻電源6相連，使電磁加熱棒32產(chǎn)熱，實(shí)現(xiàn)模擬電纜在負(fù)載條件下運(yùn)行溫度的功能；

溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)1、電源模塊38和開(kāi)關(guān)控制模塊37來(lái)模擬電纜運(yùn)行時(shí)電纜終端試樣體21內(nèi)部溫度和頻繁變化的外界溫度；

低溫試驗(yàn)箱9上端設(shè)置有進(jìn)氣閥13和換氣口16，氣泵14連接在換氣口16排氣口15之間，輔助實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部高效快速冷卻。

所述電纜終端試樣體21采用中間挖空方式，內(nèi)圈為空心圓柱，主絕緣30外各層之間布置內(nèi)部溫度傳感器33；電纜纜芯31直徑為20mm，空心圓柱直徑為12mm，絕緣層30外直徑為40mm，熱縮管40外直徑為56mm，且之間存在2mm間隙，用于敷設(shè)無(wú)線傳導(dǎo)型溫度傳感器33，傘裙24外直徑為148mm，空心圓柱中的電磁加熱棒32外直徑為10mm，高度為480mm，中間鐵磁棒直徑為8mm；

作為一應(yīng)用實(shí)施例，試驗(yàn)加熱箱39外部高度為600mm，下部支架12垂直高度200mm，試驗(yàn)加熱箱39為雙層，油杯內(nèi)層直徑為300mm，外層直徑為340mm，其中夾層20mm，電阻絲19寬度為10mm，絕緣導(dǎo)熱材料20厚度為5mm，有機(jī)玻璃蓋32厚度10mm，其中有機(jī)玻璃蓋32上開(kāi)口寬度為56mm；試驗(yàn)加熱箱39內(nèi)部注入絕緣油22，在絕緣油面與實(shí)驗(yàn)加熱箱上蓋17之間，預(yù)留出50mm的空隙，防止絕緣油22內(nèi)部因溫度變化產(chǎn)生的氣體破壞試驗(yàn)設(shè)備；在試驗(yàn)加熱箱39內(nèi)部絕緣油22中的上部放置一號(hào)傳感器23、二號(hào)傳感器25，下部放置三號(hào)傳感器26、四號(hào)傳感器27，試驗(yàn)加熱箱39底部預(yù)留插座10，用以連接直流電源7，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)1內(nèi)含數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊adv7123，采用mcs-51型通用單片機(jī)處理，使用通信電纜對(duì)工作模式控制器2進(jìn)行有效控制。

本發(fā)明能夠模擬運(yùn)行中環(huán)境溫度頻繁變化導(dǎo)致電纜絕緣老化，能夠控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度，進(jìn)而研究車載電纜終端老化特性。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)外觀結(jié)構(gòu)及組成示意圖。

圖2本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置電纜終端詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)圖。

圖3本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)中試驗(yàn)油杯的詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1所示為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置外觀結(jié)構(gòu)及組成示意圖。由圖1可知一種運(yùn)行環(huán)境溫度頻繁變化的車載電纜絕緣老化的實(shí)驗(yàn)裝置由處理后的電纜終端試樣體、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電源模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊和氣流控制裝置組成，包括：電纜終端試樣體21經(jīng)過(guò)處理，在電纜終端試樣體21直徑為20mm的電纜纜芯31中心，鉆出直徑為16mm的空心圓柱，將電磁加熱棒32穿過(guò)空心圓柱中心，放置于電纜纜芯31中，并使用耐高溫性能好的絕緣膠將電磁加熱棒32固定在內(nèi)壁上，并通過(guò)導(dǎo)線與射頻電源6相連，使電磁加熱棒32產(chǎn)熱，實(shí)現(xiàn)銅纜芯內(nèi)部升溫的功能；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由電纜終端試樣體21內(nèi)部的電磁加熱棒32、內(nèi)部傳感器33、置于空心圓柱中的五號(hào)傳感器34和六號(hào)傳感器35，以及試驗(yàn)加熱箱電熱絲19、一號(hào)傳感器23、二號(hào)傳感器25、三號(hào)傳感器26、四號(hào)傳感器27、低溫試驗(yàn)箱9組成，通過(guò)比較電纜纜芯31內(nèi)壁溫度與絕緣油22中溫度傳感器23、25、26、27，控制電磁加熱棒32、電熱絲19、低溫試驗(yàn)箱9的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電纜終端試樣體21溫度的頻繁變化，支架12、試驗(yàn)加熱箱外殼18、實(shí)驗(yàn)加熱箱上蓋17均采用有機(jī)玻璃材料，防止電磁干擾，試驗(yàn)加熱箱插座10固定在試驗(yàn)加熱箱外殼18底部，實(shí)現(xiàn)電熱絲19的供電；電源模塊38包括射頻電源6、直流電源7、交流電源8，分別控制電磁加熱棒32、電熱絲19、低溫試驗(yàn)箱9的工作，并通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊37中的1號(hào)開(kāi)關(guān)3、2號(hào)開(kāi)關(guān)4、3號(hào)開(kāi)關(guān)5與工作模式控制器2相連，實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體溫度的有效控制；氣流控制裝置采用進(jìn)氣閥13、氣泵14、排氣口15、換氣口16配合使用，實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部溫度的高效快速變化。

圖2為發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置電纜終端詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)圖，由圖2可知電纜終端試樣體21采用中間挖空方式，內(nèi)圈為空心圓柱，主絕緣30外各層之間布置內(nèi)部溫度傳感器33；電纜纜芯31直徑為20mm，空心圓柱直徑為12mm，絕緣層30外直徑為40mm，熱縮管40外直徑為56mm，且之間存在2mm間隙，用于敷設(shè)無(wú)線傳導(dǎo)型溫度傳感器33，傘裙24外直徑為148mm，空心圓柱中的電磁加熱棒32外直徑為10mm，高度為480mm，中間鐵磁棒直徑為8mm；

圖3為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)中試驗(yàn)加熱箱的詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)圖，由圖3可知試驗(yàn)加熱箱39外部高度為600mm，下部支架12垂直高度200mm，試驗(yàn)加熱箱39為雙層，油杯內(nèi)層直徑為300mm，外層直徑為340mm，其中夾層20mm，電阻絲19寬度為10mm，絕緣導(dǎo)熱材料20厚度為5mm，有機(jī)玻璃蓋32厚度10mm，其中有機(jī)玻璃蓋32上開(kāi)口寬度為56mm；試驗(yàn)加熱箱39內(nèi)部注入絕緣油22，在絕緣油面與實(shí)驗(yàn)加熱箱上蓋17之間，預(yù)留出50mm的空隙，防止絕緣油22內(nèi)部因溫度變化產(chǎn)生的氣體破壞試驗(yàn)設(shè)備；在試驗(yàn)加熱箱39內(nèi)部絕緣油22中的上部放置一號(hào)傳感器23、二號(hào)傳感器25，下部放置三號(hào)傳感器26、四號(hào)傳感器27，試驗(yàn)加熱箱39底部預(yù)留插座10，用以連接直流電源7，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)1內(nèi)含數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊adv7123，采用mcs-51型通用單片機(jī)處理，使用通信電纜對(duì)工作模式控制器2進(jìn)行有效控制。