本发明专利技术公开了一种基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老炼装置及方法，包括高压直流电源、电抗器、储能电容、磁开关、真空灭弧室、耦合电容、脉冲变压器、换向器、高压脉冲电源、绝缘振动底座、绝缘传动装置及超声作动器；高压脉冲电源的输出端经换向器与脉冲变压器的原边绕组相连接，脉冲变压器中副边绕组的一端经耦合电容与磁开关的一端及真空灭弧室的一端相连接，磁开关的另一端经电抗器后与储能电容的一端及高压直流电源的正极相连接，高压直流电源的负极、储能电容的另一端、真空灭弧室的另一端及脉冲变压器中副边绕组的另一端均接地，该装置及方法能够有效解决老炼效率难以提升、老炼稳定性及持久性不足的问题。老炼稳定性及持久性不足的问题。老炼稳定性及持久性不足的问题。
【技术实现步骤摘要】
基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老炼装置及方法
[0001]本专利技术属于真空灭弧室老炼
，涉及一种基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老炼装置及方法。
技术介绍
[0002]对真空灭弧室采用大电流老炼方式，由于通流能量较大，导致触头燃弧区域的材料产生熔融和凝固过程，有助于形成稳定的金相结构，较之工频电压老炼，更有利于提高灭弧室电气性能的稳定性。
[0003]真空灭弧室触头材料一般采用基于粉末冶金工艺的铜铬合金，在熔融和自然凝固过程中，由于铜铬的固溶度很小，因此在自然凝固过程中，铬颗粒大量析出，产生偏聚形成弱相，影响到触头表面的局域耐压，造成老炼过程的偏烧以及老炼均匀性不足的问题。上述问题也是制约电流老炼方法广泛应用的主要因素。此外，在传统老炼的过程中，触头表面熔池中的杂质和气体难以排出且冷却后将固化在触头中，导致老炼后触头开断性能的降低。
[0004]在老炼能量的利用效率方面，目前主流的老炼技术，比如工频电压老炼，由于工频变压器的容量限制，以及保护试品免于过大能量的损坏的需要，一般会采用较大的限流电阻，此举导致单次老炼过程绝大部分能量被限流电阻吸收，注入灭弧室能量较小，老炼较不充分。另外，一些产生大电流的方式也是基于RC脉冲放电，其回路电阻也将大量消耗能量，能量利用率同样不高。
[0005]因此，总的来说，现有的老炼技术，在微观上，存在着燃弧区域的触头材料熔融和凝固过程中，合金的偏析和均匀度难以保障，以及晶粒细化不足等问题，进而也造成了局部偏烧，限制了有关老炼技术的广泛应用；在宏观上，由于现有老炼技术的能量利用率较低，注入灭弧室的有限能量难以促进触头金属产生稳定的相变，造成了老炼效率难以提升，老炼稳定性和持久性不足的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老炼装置及方法，该装置及方法能够有效解决老炼效率难以提升、老炼稳定性及持久性不足的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化装置包括高压直流电源、电抗器、储能电容、磁开关、真空灭弧室、耦合电容、脉冲变压器、换向器、高压脉冲电源、绝缘振动底座、绝缘传动装置及超声作动器；
[0008]高压脉冲电源的输出端经换向器与脉冲变压器的原边绕组相连接，脉冲变压器中副边绕组的一端经耦合电容与磁开关的一端及真空灭弧室的一端相连接，磁开关的另一端经电抗器后与储能电容的一端及高压直流电源的正极相连接，高压直流电源的负极、储能电容的另一端、真空灭弧室的另一端及脉冲变压器中副边绕组的另一端均接地。
[0009]真空灭弧室位于所述绝缘振动底座上，超声作动器与所述绝缘振动底座相连接。
[0010]还包括减震装置及安装平面，绝缘振动底座经减震装置安装于所述安装平面上。
[0011]超声作动器经绝缘传动装置与所述绝缘振动底座相连接。
[0012]高压直流电源输出直流电压的调节范围为0～50kV，高压直流电源输出电流的调节范围为0～1000A。
[0013]单次电流老炼时间≤10ms。
[0014]超声作动器的振动频率的调节范围为25kHz～120kHz。
[0015]超声作动器的输出功率为300W～800W。
[0016]本专利技术所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化方法包括以下步骤：
[0017]高压脉冲电源输出的脉冲经脉冲变压器升压后，形成高压脉冲，所述高压脉冲与耦合电容的电压相叠加后作用于真空灭弧室的两端，以击穿真空灭弧室中的触头间隙，利用高压脉冲电源或高压直流电源对真空灭弧室进行电弧放电，伴随触头间隙的电弧放电，在触头燃弧区域发生表面金属熔融及冷却的过程中，超声作动器通过绝缘振动底座对触头施加超声振动，在超声振动的空化作用及热作用下，强化对触头材料的脱气、去夹杂及细化晶粒，并抑制合金的宏观偏析，同时使熔融区凝固后光滑平整，从而同时在宏观和微观方面提升触头通流及熔融区域的老炼效果，实现多次通流的燃弧区域转移及均匀老炼。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老炼装置及方法在具体操作时，通过高频脉冲电压对触头进行击穿后，利用单频振荡电源或者直流电源对真空灭弧室进行电弧放电，在触头燃弧区域发生表面金属熔融和冷却的过程中，采用超声作动器对触头施加大功率超声振动，通过超声振动处理强化触头材料的脱气、去夹杂、细化晶粒并抑制合金的宏观偏析，从而提升触头通流及熔融区域的老炼效果，在对灭弧室进行多次通流的老炼过程中，能够实现燃弧区域的不断转移和均匀老炼。需要说明的是，本专利技术在触头表面的金属受到燃弧电流的热作用下融化和凝固的过程中，利用超声振动的空化作用、热作用及声流作用等超声冶金效应，强化对触头材料的脱气、去夹杂和晶粒细化作用，并抑制合金的宏观偏析，提升老炼效率以及老炼的稳定性及持久性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构图。
[0021]其中，1为高压直流电源、2为电抗器、3为储能电容、4为磁开关、5为真空灭弧室、6为耦合电容、7为脉冲变压器、8为换向器、9为高压脉冲电源、10为减震装置、11为绝缘振动底座、12为安装平面、13为绝缘传动装置、14为超声作动器。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0024]参考图1，本专利技术所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化装置包括高压直流电源1、电抗器2、储能电容3、磁开关4、真空灭弧室5、耦合电容6、脉冲变压器7、换向器8、高压脉冲电源9、减震装置10、绝缘振动底座11、安装平面12、绝缘传动装置13及超声作动器14；
[0025]高压脉冲电源9的输出端经换向器8与脉冲变压器7的原边绕组相连接，脉冲变压器7中副边绕组的一端经耦合电容6与磁开关4的一端及真空灭弧室5的一端相连接，磁开关4的另一端经电抗器2后与储能电容3的一端及高压直流电源1的正极相连接，高压直流电源1的负极、储能电容3的另一端、真空灭弧室5的另一端及脉冲变压器7中副边绕组的另一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化装置，其特征在于，包括高压直流电源(1)、电抗器(2)、储能电容(3)、磁开关(4)、真空灭弧室(5)、耦合电容(6)、脉冲变压器(7)、换向器(8)、高压脉冲电源(9)、绝缘振动底座(11)、绝缘传动装置(13)及超声作动器(14)；高压脉冲电源(9)的输出端经换向器(8)与脉冲变压器(7)的原边绕组相连接，脉冲变压器(7)中副边绕组的一端经耦合电容(6)与磁开关(4)的一端及真空灭弧室(5)的一端相连接，磁开关(4)的另一端经电抗器(2)后与储能电容(3)的一端及高压直流电源(1)的正极相连接，高压直流电源(1)的负极、储能电容(3)的另一端、真空灭弧室(5)的另一端及脉冲变压器(7)中副边绕组的另一端均接地；真空灭弧室(5)位于所述绝缘振动底座(11)上，超声作动器(14)与所述绝缘振动底座(11)相连接。2.根据权利要求1所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化装置，其特征在于，还包括减震装置(10)及安装平面(12)，绝缘振动底座(11)经减震装置(10)安装于所述安装平面(12)上。3.根据权利要求1所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化装置，其特征在于，超声作动器(14)经绝缘传动装置(13)与所述绝缘振动底座(11)相连接。4.根据权利要求1所述的基于超声冶金效应的真空灭弧室大电流老化装置，其特征在于，高压直流电源(1)输出直流电...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟小社，彭朝政，高泽熙，郑浩，刘镇玮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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