本发明专利技术公开一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置及方法，包括连接于电压升压器的阳极和连接于地线的阴极，阳极与阴极相向布置于同一水平高度；阳极穿过第一横杆的第一水平孔洞；第一横杆连接第一竖直支架；阴极穿过第二横杆的第二水平孔洞；第二横杆连接第二竖直支架；第二竖直支架安装于水平放置的滚珠丝杠的运动滑块上，滚珠丝杠的控制器与计算机相连，控制运动滑块的移动，调节阴极与阳极之间的间距。本发明专利技术装置和方法实现电极间悬浮电压较低条件下起弧后拉伸电弧和稳定弧柱，提升作为引火源的高温电弧几何形态和温度场分布的稳定性和材料引燃机理实验测量的可靠性，起弧电压的降低，也提升了整个电弧引燃装置的实验安全性和经济性。性和经济性。性和经济性。
【技术实现步骤摘要】
一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置及方法
[0001]本专利技术涉及高温电弧引燃固体材料
，尤其涉及一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置及方法。
技术介绍
[0002]电弧是一种气体放电现象，是由于电离气体的电传导而形成的自维持高温等离子导电过程。加载一定电压的阴极和阳极相互靠近至某一距离时，电极间的气体介质被击穿而形成高温电弧，易引燃近邻可燃物而形成火灾或其它事故。针对森林雷击火灾和电气火灾等事故的引燃机理研究，前人已搭建一些电弧模拟发生和引燃特性研究装置，如专利202110613797.2提出了一种电弧放电引燃可燃物实验装置，实现了电弧的模拟及环境氛围调控、电弧放电能量调控以及可燃物可更换等功能，推动了电弧引燃可燃物机理等研究。
[0003]对于电弧引燃固体材料机理的实验测量和材料阻燃性能检测新方法研究，高温电弧的形态稳定性控制是其中最关键的控制参数。作为固体材料的引燃热源，电弧的中轴线芯区域温度最高，并沿轴向往外急剧温度下降，因此，如果电弧形态变化过于剧烈而形成明显非稳态高温热源，易由于测量误差过大而导致引燃机理实验测量结果不可接受；此外，高温电弧自身几何形态的剧烈变化，也使得被引燃固体样品与电弧间距难以准确设定和调控，导致固体可燃物引燃过程中的实际受热参数难以确定。可见，电弧几何形态的稳定性控制，是高温电弧引燃固体可燃物机理研究的技术要点和难点。
[0004]现有技术所模拟生成的电弧，一方面，弧根位置易沿着电极不断移动，进而导致弧柱形态随时间剧烈变化，无法满足高温电弧引燃可燃物机理研究；另一方面，电极起弧的最大间距受限于电极两端的初始悬浮电压大小，无法在较低电极间悬浮电压条件下实现较大间距的电弧，从而限制了置于电弧电极之间的待测材料样品厚度。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中上述问题，实现高温稳定电弧对固体材料样品引燃机理的准确研究，本专利技术公开了一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置与方法，旨在实现电极间悬浮电压较低条件下起弧后拉伸电弧和稳定弧柱，从而提升作为引火源的高温电弧几何形态和温度场分布的稳定性和材料引燃机理实验测量的可靠性，起弧电压的降低，也提升了整个电弧引燃装置的实验安全性和经济性。
[0006]本专利技术提供了一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置，包括一个连接于电压升压器1的阳极2和一个连接于地线3的阴极4，阳极2与阴极4相向布置于同一水平高度；所述阳极2水平方向穿过第一横杆5的第一水平孔洞6内，所述阳极2可沿着第一水平孔洞6在水平方向上自由移动，所述阳极2的水平位置由竖直向下穿过第一竖直孔洞7的第一螺栓8固定；所述第一横杆5连接于第一竖直支架9；所述阴极4水平方向穿过第二横杆10的第二水平孔洞11内，所述阴极4可沿着第二水平孔洞11在水平方向上自由移动，所述阴极4的水平位置由竖直向下穿过第二竖直孔洞12的第二螺栓13固定；所述第二横杆10连接于第二竖直支架
14；所述第二竖直支架14安装于水平放置的滚珠丝杠15的运动滑块16上，滚珠丝杠15的控制器17与计算机18相连，通过计算机18内的控制程序与参数设定，控制运动滑块16的前后移动，从而调节阴极4与阳极2之间的间距。
[0007]所述阳极2的前端为圆锥形，所述阳极2的外部由前端为截头圆锥形的第一套管19贴紧包裹，使阳极2最前尖端与第一套管19的最前端齐平，所述第一套管19由耐高温不燃材料制成。
[0008]所述阴极4的前端为圆锥形，所述阴极4的外部由前端为截头圆锥形的第二套管20贴紧包裹，使阴极4最前尖端与第二套管20的最前端齐平，所述第二套管20由耐高温不燃材料制成。
[0009]所述电压升压器1与380V的交流电源相连，所述电压升压器1通过电源控制模块21与计算机18相连，电压升压器1的升压参数由计算机18通过程序设定。
[0010]所述阳极2和阴极4之间为驻定电弧22形成区和待测固体材料放置区。
[0011]所述第一横杆5与第二横杆10为金属材料，所述第一竖直支架9和第二竖直支架13由绝缘材料制成。
[0012]一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生方法，应用于所述弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置，包括如下步骤：
[0013]S1：向上调节所述位于第一竖直孔洞7内的第一螺栓8将所述阳极2插入所述第一横杆5内，向上调节位于第二竖直孔洞12内的第二螺栓13将所述阴极4插入所述第二横杆10内；
[0014]S2：将所述第一套管19由阳极2尖端位置套入，使阳极2最前尖端与第一套管19的最前端齐平，所述阳极2最前尖端被第一套管19包裹，将所述第二套管20由阴极4尖端位置套入，使阴极4最前尖端与第二套管20的最前端齐平，所述阴极4最前尖端被第二套管20包裹；
[0015]S3：用所述计算机18控制电压升压器1的升压参数设定初始起弧电压，并在计算机18中设定起弧实验过程中的起弧时间；
[0016]S4：用所述计算机18控制滚珠丝杠15的控制器17，设定起弧后阳极2与阴极4之间增大的间距，实验过程中滚珠丝杠15上的运动滑块16带动阴极4移动，调节阳极2与阴极4的间距；
[0017]S5：向上调节所述位于第一竖直孔洞7内的第一螺栓8，将所述阳极2沿第一水平孔洞6方向调节至所需位置，向下调节所述第一螺栓8固定所述阳极2，向上调节所述位于第二竖直孔洞12内的第二螺栓13，将所述阴极4沿第二水平孔洞11方向调节至设定位置，向下调节所述第二螺栓13将所述阴极4固定于第二横杆10中，确定初始起弧间距；
[0018]S6：打开电源控制模块21，开始起弧实验；
[0019]S7：通过所述计算机18打开滚珠丝杠15的控制程序，调节与控制阳极2和阴极4的间距，使弧柱可在起弧后随电极间距的增而拉长；
[0020]S8：电极到达设定位置固定不动，形成稳定电弧弧柱，且弧根驻定，可在电弧稳定阶段进行驻定电弧22的各段温度场测量或者引燃固体可燃物的实验测量与研究；
[0021]S9：测量实验完成，起弧结束，阴极4回到初始位置，关闭电源。
[0022]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0023](1)通过在电极外部安装耐高温绝缘套管，在起弧后实现了电弧的弧根位置驻定以及弧柱形态的稳定，为电弧各段参数的准确测量以及电弧作用下的材料引燃机理研究提供了必要条件和关键方法。
[0024](2)通过“阳极和阴极在间距较小条件下起弧后移动电极而增大电极间距”的起弧与控弧方式，实现了电极在低电压条件下的击穿起弧和弧柱拉升，显著降低了长间距电弧击穿发生所需电压，提升了电弧模拟生成与引燃实验的安全性和经济性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例中弧根驻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置，其特征在于，包括一个连接于电压升压器(1)的阳极(2)和一个连接于地线(3)的阴极4，阳极(2)与阴极(4)相向布置于同一水平高度；所述阳极(2)水平方向穿过第一横杆(5)的第一水平孔洞(6)内，所述阳极(2)可沿着第一水平孔洞(6)在水平方向上自由移动，所述阳极(2)的水平位置由竖直向下穿过第一竖直孔洞(7)的第一螺栓(8)固定；所述第一横杆(5)连接于第一竖直支架(9)；所述阴极(4)水平方向穿过第二横杆(10)的第二水平孔洞(11)内，所述阴极(4)可沿着第二水平孔洞(11)在水平方向上自由移动，所述阴极(4)的水平位置由竖直向下穿过第二竖直孔洞(12)的第二螺栓(13)固定；所述第二横杆(10)连接于第二竖直支架(14)；所述第二竖直支架(14)安装于水平放置的滚珠丝杠(15)的运动滑块(16)上，滚珠丝杠(15)的控制器(17)与计算机(18)相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过计算机(18)内的控制程序与参数设定，控制运动滑块(16)的水平移动，从而调节阴极(4)与阳极(2)之间的间距。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极(2)的前端为圆锥形，所述阳极(2)的外部由前端为截头圆锥形的第一套管(19)贴覆包裹，使阳极(2)最前尖端与第一套管(19)的最前端齐平；优选地，所述第一套管(19)由耐高温不燃材料制成。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极(4)的前端为圆锥形，所述阴极(4)的外部由前端为截头圆锥形的第二套管(20)贴覆包裹，使阴极(4)最前尖端与第二套管(20)的最前端齐平；优选地，所述第二套管(20)由耐高温不燃材料制成。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压升压器(1)与380V的交流电源相连，所述电压升压器(1)通过电源控制模块(21)与计算机(18)相连，电压升压器(1)的升压参数由计算机(18)通过程序设定。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极(2)和阴极(4)之间为驻定电弧(22)形成区和待测固体材料放置区。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过控制滚珠丝杠(15)调节阳极(2)和阴极(4)在实验进行中的相对距离，通过第一横杆(5)和第二横杆(10)上的第一螺栓(8)与第二螺栓(13)调节阳极(2)和阴极(4)的初始间距，结合可燃物的种类、放置位置的不同以及电极起弧位置的变化能够进行多种可燃物引燃的模拟实验以及电弧稳定阶段电弧各段温度场的测量。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，阳极(2)和阴极(4)均为钨电极，起弧端为圆锥体，相对的另一端为圆柱体，以此将起弧点范围限制在圆锥体尖端部分。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，阳极(2)和阴极(4)之间的间距调节有两种方式...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢启源，陈丹丹，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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