一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，整个试验系统包括充电设备模块、触发设备模块、烧蚀平台模块以及观测模块，主要是针对烧蚀平台进行优化设计，其中：改进后的烧蚀平台模块主要由底板、支撑座、绝缘板、基板、试样安装座、压块以及过渡铜排组成，在基板上设置凹槽用于自由移动平板电极，提升对电极间距控制的精度，在试样安装座两侧固定平板电极以确保电极间距在实验过程中不发生变化，两电极不发生偏移，实现控制变量完成电弧烧蚀实验。较传统电极烧蚀平台，高电压大电流极端条件下的改进型烧蚀平台提升了耐冲击电流耐电动力性能，以及后续对电极材料烧蚀后的质量损失测量与表面形貌分析。料烧蚀后的质量损失测量与表面形貌分析。料烧蚀后的质量损失测量与表面形貌分析。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台


[0001]本专利技术属于高电压、大电流、高功率下电接触部件电弧烧蚀领域，具体是一种用于产生冲击电流从而实现平板电极在高电压大电流下对电极间距和稳定性进行精确控制后发生烧蚀的改进型试验平台。

技术介绍

[0002]电接触部件作为承载金属导体间电流接通、传导和开断等重要功能的基础设备，已在新型电力系统、前沿军事技术以及先进轨道交通等多个领域获得了广泛应用，高压开关与电磁发射轨道等装备操作或运行过程中，触头、导轨等电接触部件都需要承受瞬态冲击电流的直接作用。目前大多数合金部件虽然可以承受极端条件下发生的摩擦烧蚀情况，但电弧对电极材料的烧蚀破坏尤为剧烈，抵抗这种极端参数条件的电弧烧蚀对电极材料是很大的挑战。针对触头以及导轨等电接触部件而言，影响其使用寿命主要因素是电极材料耐摩擦抗烧蚀的性能。目前，常用于进行电极烧蚀的实验平台存在间距控制不准、对称性不够、电压值不准等问题，难以满足电极材料烧蚀实验的准确性，对材料耐摩擦抗烧蚀性能分析不准，因此，设计一个准确稳定的电极烧蚀平台迫在眉睫。

技术实现思路

[0003]鉴于现有装置存在上述的问题与缺陷，本专利技术的目的是提供一种可以用于平板电极电弧烧蚀的实验装置，基于常规烧蚀平台搭建出便于精准控制电极间距，保证电极在水平状态下进行放电的平板电极烧蚀平台，实现对平板电极材料电弧烧蚀变量的精准控制。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于所述平台包含充电设备装置、触发设备装置、烧蚀平台，其中：
[0006]所述烧蚀平台由底板(13)、支撑座(14)、绝缘板(20)、基板(19)、试样安装座(16)、压块(15)以及过渡铜排(18)构成；电容充电设备模块主要由储能电容(1)和阻尼电感(2)组成，用于平板电极间电弧放电进行储能和限制并联充电过程中某台电容器内部短路；触发模块包含球隙开关(4)、磁隔离器(6)以及气体加压器，可实现整个回路的导通，并阻绝高频脉冲电压；观测模块由罗氏线圈(7)、电阻排(8)、示波器(11)以及隔离变压器(12)组成，主要用于调整可观测波形、防止过高的对地电位，以及对冲击放电电流的检测。
[0007]本专利技术的目的是通过以下电路原理实现的：
[0008]储能电容(1)一组由两个并联，且每组电容均有阻尼电感(2)串联，该处阻尼电感目的是限制并联充电过程中任一电容器发生内部短路故障时，其他电容器“倒灌”导致的冲击浪涌。使用通流能力较大的球隙开关(4)控制回路的导通，实验过程中球隙开关(4)内存在一定气压，低压端经由磁隔离器(6)连接到烧蚀平台(5)，加装电阻排(8)用于调整波形；通过控制触发导通装置(9)产生一个高频脉冲，球隙开关(4)由于过电压击穿导通，在平板
电极(17)间产生电弧，完成烧蚀试验，电容器组残留能量首先由泄能回路进行释放，最后使用接地棒对整个实验系统进行放电，确保实验任一装置不带电，保证安全。
[0009]所述平台实验过程包括如下步骤：
[0010]步骤一，将烧蚀试样(17)固定于试样安装座上，选定好间距后在安装座左右两侧用压块(15)分别压紧，保证两平板电极处于同一高度且与烧蚀平台基板(19)处于平行状态；
[0011]步骤二，启动加压装置将球隙开关(4)加压；
[0012]步骤三，检查整个实验电路接线，确保无误后开始对储能电容(1)进行充电，在电压达到预设值后停止充电，准备进行放电操作；
[0013]步骤四，控制触发装置(9)，进行平板电极间放电，由高速相机拍摄放电瞬间的电弧燃烧情况，通过示波器(11)观测放电电流波形，待放电完成后，经由泄能回路(10)释放储能电容残余能量，使用接地棒对整个电路彻底放电，确保安全。
[0014]可选地，步骤一具体为：选用尺寸为30mm
×
15mm
×
30mm的圆柱形铜钨合金平板电极固定于安装座上，确定电极间距为1.5mm后将试样安装座固定，确保平稳。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]本专利技术提供了一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，通过在烧蚀平台基板上设置凹槽用于自由移动平板电极，有效地提升了电极间距测量精度和适用范围，改进试样安装座固定方法，有效地提高了耐电动力冲击能力，为后续电极材料烧蚀表面形貌观测与质量损失分析提供了充分保障。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的试验电路原理图，其中：1
‑
储能电容；2
‑
阻尼电感；3
‑
充电设备装置；4
‑
球隙开关；5
‑
烧蚀平台；6
‑
磁隔离器；7
‑
罗氏线圈；8
‑
电阻排；9
‑
触发设备装置；10
‑
泄能回路；11
‑
示波器；12
‑
隔离变压器；
[0018]图2是本专利技术的改进型烧蚀试验平台正视图，其中：13
‑
底板；14
‑
支撑座；15
‑
压块；16
‑
试样安装座；17
‑
烧蚀试样；18
‑
过渡铜排；19
‑
平台基板；20
‑
绝缘板。
[0019]图3是本专利技术的改进型烧蚀试验平台左视图。
[0020]图4是本专利技术的改进型烧蚀试验平台俯视图。
具体实施方案
[0021]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于所说明部分，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0022]本专利技术提供了一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于所述平台包含充电设备装置、触发设备装置、烧蚀平台，其中：
[0023]所述烧蚀平台由底板(13)、支撑座(14)、绝缘板(20)、平台基板(19)、试样安装座(16)、压块(15)以及过渡铜排(18)构成；电容充电设备模块主要由储能电容(1)和阻尼电感(2)组成，用于平板电极间电弧放电进行储能和限制并联充电过程中某台电容器内部短路；触发设备模块包含球隙开关(4)、磁隔离器(6)以及气体加压器，可实现整个回路的导通，并
阻绝高频脉冲电压；观测模块由罗氏线圈(7)、电阻排(8)、示波器(11)以及隔离变压器(12)组成，主要用于调整可观测波形、防止过高的对地电位，以及对冲击放电电流的检测。
[0024]本专利技术的目的是通过以下电路原理实现的：
[0025]储能电容(1)一组由两个并联，且每组电容均有阻尼电感(2)串联，该处阻尼电感目的是限制并联充电过程中任一电容器内部短路故障时，其他电容器“倒灌”导致的冲击浪涌。使用通流能力较大的球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于所述平台包含充电设备模块、触发设备模块、烧蚀平台模块以及观测模块，通过对烧蚀平台进行重新设计，重点提升其稳定性并扩大适用范围。2.根据权利要求1所述的一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于所述储能充电设备模块(3)由储能电容(1)以及阻尼电感(2)组成；所述控制触发设备模块(9)由球隙开关(4)以及磁隔离器(6)组成；所述烧蚀平台模块(5)由底板(13)、支撑座(14)、绝缘板(20)、基板(19)、试样安装座(16)、压块(15)以及过渡铜排(18)组成。3.根据权利要求2所述的一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于阻尼电感(2)的设置：一组储能电容(1)由两个电容并联而成，每组电容串联一个阻尼电感(2)，充电开始后，随着电能不断地增加，电容器内部易发生短路，串联阻尼电感(2)限制了短路情况的发生。4.根据权利要求3所述的一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于球隙开关(4)的使用：所述加压器在充电开始前将球隙开关(4)加压，开关低压端经磁隔离器(6)连接至烧蚀平台(5)，加装电阻排(8)以调整电流波形，待回路充电完成后，由触发导通装置产生高频高压脉冲以过电压的方式使球隙开关(4)导通，而磁隔离器(6)可以凭借其自身特性阻绝高频脉冲电压对球隙开关(4)的破坏。5.根据权利要求4所述的一种应用于高电压大电流的改进型平板电极烧蚀平台，其特征在于烧蚀平台(5)的改进：针对过渡铜排(18)的长度和宽度进行改进，减轻其自身重量防止试样发...

【专利技术属性】
技术研发人员：任瀚文，母建，李庆民，韩智云，李俊科，赵思洋，杨亚腾，邢泽西，王健，丛浩熹，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：