【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电气设备及电气工程，具体涉及开关电弧等离子体流场特性测量装置。
技术介绍
1、电力工业作为国民经济的支柱产业，近年来发展迅猛，为满足持续稳步增加的电力需求量，增大输电容量，发展输变电系统以及相关的技术装备意义重大。断路器在电力系统高压设备中是一种最复杂、最重要的开关设备，承载着在系统发生故障时自动切断短路电流保护电力设备安全的重要作用。
2、短路电流开断时，当触头打开，电极之间产生电弧，电流通过电弧持续流过。在各种灭弧措施下，电弧导电通道的电导率不断衰减，由于能量损失，电流零区电弧温度逐渐降低。成功的短路电流开断必须保证弧后介质的热恢复(能量恢复)和电恢复(介质恢复)都要成功，为了确保短路器可以成功开断短路电流，目前的主流办法是采用气吹的方法来帮助短路器熄灭电弧，提高介质绝缘恢复速度，保证短路器可靠开断，所以对电弧燃弧过程中的气流场特性进行研究对可以帮助优化短路器设计具有重要的作用。
3、目前许多学者对短路器喷口的气体流场特性进行了研究，但是这些研究一般是在开放环境下进行的冷流试验，少数对电弧条件下的喷口气体流场测量也是定开距的直流电弧，缺少在封闭环境下对喷口中燃弧时气体流场的测量。
4、本专利技术设计了一种高温等离子体流场测量的试验装置与方法，对开断电弧的理论研究具有指导意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供开关电弧等离子体流场特性测量装置，此装置基于piv流场测量系统，可以实现在封闭条件下对燃弧时喷口流场进
2、开关电弧等离子体流场特性测量装置，包括试验罐体、脉冲激光源、片光源、高速相机，所述试验罐体的顶部和侧面设有相互垂直的两视窗，顶部视窗ⅰ上方设有片光源，片光源上方设有脉冲激光源，侧面视窗ⅱ左侧设有高速相机，高速相机连接后处理系统，后处理系统对高速相机拍摄得到的照片进行处理，从而得到等离子体流场信息。；所述试验罐体为密封结构，试验罐体内部底端设有膨胀室，膨胀室的顶端设有石英喷口，膨胀室内部设有与试验罐体下盖板上方螺纹结构连接的静触头座，静触头座的一端与膨胀室内壁固定连接，静触头座上方连接静触头，静触头中间设有贯穿试验罐体上盖板的动触头，动触头的顶端连接电源正极；所述膨胀室内部均匀布置示踪粒子释放装置，示踪粒子释放装置通过拉杆机构与动触头连接；试验罐体下盖板的螺纹结构两侧设有气孔，下盖板的底部设有气吹入口，气吹入口连接气吹储气罐，试验罐体底部接电源负极。
3、所述密封罐体上盖板的中间位置设有密封槽，密封槽内设有密封圈，密封圈滑动密封动触头与上盖板。
4、所述石英喷口、静触头、动触头的中心在一条直线上。
5、所述示踪粒子释放装置包括两个固定在试验罐体内壁的相互扣合的示踪粒子放置盒，示踪粒子放置盒内放置示踪粒子，示踪粒子放置盒利用插销插入插销孔进行密封，示踪粒子放置盒的外侧设有与膨胀室内壁通过挂钩连接的弹簧。
6、所述拉杆机构包括拉杆和磁块，拉杆一端固定在试验罐体内部动触头的上方，栏杆另一端固定在磁块上，磁块与示踪粒子释放装置上的插销连接。
7、所述脉冲激光源发出的激光波段应避开电弧光的波段，同时石英喷口的透光波段应与脉冲激光源保持一致。
8、所述石英喷口的透光频段应根据实际实验需要进行选择，应该避开电弧的辐射波段并保证与激光器的波段保持一致。
9、所述示踪粒子释放装置包括三个，其中一个放置在两个视窗中间，另外两个均匀放置，避免对光路产生影响。
10、所述示踪粒子为气凝胶颗粒，并在示踪粒子中掺杂氧化铝与遮光剂成份，提高示踪粒子的耐高温能力与反射光线的能力。
11、本专利技术相对于现有技术具有以下优异效果：
12、1、采用气凝胶微粒作为示踪粒子，因为气凝胶独特的多孔结构与极轻的结构可以完美跟随流场位移，并且不会影响原本流场。
13、2、采用特制的石英喷口，实现对激光源波段的高透光性，同时可以过滤掉一部分电弧的强光。
14、3、在试验前先将示踪微粒使用机械结构封装，在实验开始后释放示踪微粒，确保示踪微粒可以更好的跟随流场位移。
15、4、本专利技术装置可以在密闭环境下自动释放示踪微粒，实现了在封闭环境下对燃弧过程中喷口内部流场的测量。
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1.一种开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，包括试验罐体(20)，所述试验罐体(20)的顶部和侧面设有相互垂直的两视窗，顶部视窗Ⅰ(21)上方设有片光源(25)，片光源(25)上方设有脉冲激光源(24)，侧面视窗Ⅱ(22)左侧设有高速相机(23)，高速相机(23)连接后处理系统，后处理系统对高速相机(23)拍摄得到的照片进行处理，从而得到等离子体流场信息；所述试验罐体(20)为密封结构，试验罐体(20)内部底端设有膨胀室(8)，膨胀室(8)的顶端设有石英喷口(7)，膨胀室(8)内部设有与试验罐体下盖板(11)上方螺纹结构连接的静触头座(10)，静触头座(10)的一端与膨胀室(8)内壁固定连接，静触头座(10)上方连接静触头(9)，静触头(9)中间设有贯穿试验罐体上盖板(3)的动触头(2)，动触头(2)的顶端连接电源正极(1)；所述膨胀室(8)内部均匀布置示踪粒子释放装置，示踪粒子释放装置通过拉杆机构与动触头(2)连接；试验罐体下盖板(11)的螺纹结构两侧设有气孔(26)，试验罐体下盖板(11)的底部设有气吹入口(12)，气吹入口(12)连接气吹储气罐，试验罐体(20)底
2.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述密封罐体上盖板(3)的中间位置设有密封槽，密封槽内设有密封圈，密封圈滑动密封动触头(2)与密封罐体上盖板(3)。
3.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述石英喷口(7)、静触头(9)、动触头(2)的中心在一条直线上。
4.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述示踪粒子释放装置包括两个固定在试验罐体(20)内壁的相互扣合的示踪粒子放置盒(15)，示踪粒子放置盒(15)内放置示踪粒子，示踪粒子放置盒(15)利用插销(19)插入插销孔密封，示踪粒子放置盒(15)的外侧设有与膨胀室(8)内壁通过挂钩(13)连接的弹簧(14)。
5.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述拉杆机构包括拉杆(6)和磁块(18)，拉杆(6)一端固定在试验罐体(20)内部动触头(2)的上方，栏杆(6)另一端固定在磁块(18)上，磁块(18)与示踪粒子释放装置上的插销(19)连接。
6.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述脉冲激光源(24)发出的激光波段应避开电弧光的波段，同时石英喷口(7)的透光波段应与脉冲激光源(24)保持一致。
7.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述石英喷口(7)的透光频段应根据实际实验需要进行选择，应该避开电弧的辐射波段并保证与激光器的波段保持一致。
8.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述示踪粒子释放装置包括三个，其中一个放置在两个视窗中间，另外两个均匀放置，避免对光路产生影响。
9.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述示踪粒子为气凝胶颗粒，并在示踪粒子中掺杂有氧化铝与遮光剂。
...【技术特征摘要】
1.一种开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，包括试验罐体(20)，所述试验罐体(20)的顶部和侧面设有相互垂直的两视窗，顶部视窗ⅰ(21)上方设有片光源(25)，片光源(25)上方设有脉冲激光源(24)，侧面视窗ⅱ(22)左侧设有高速相机(23)，高速相机(23)连接后处理系统，后处理系统对高速相机(23)拍摄得到的照片进行处理，从而得到等离子体流场信息；所述试验罐体(20)为密封结构，试验罐体(20)内部底端设有膨胀室(8)，膨胀室(8)的顶端设有石英喷口(7)，膨胀室(8)内部设有与试验罐体下盖板(11)上方螺纹结构连接的静触头座(10)，静触头座(10)的一端与膨胀室(8)内壁固定连接，静触头座(10)上方连接静触头(9)，静触头(9)中间设有贯穿试验罐体上盖板(3)的动触头(2)，动触头(2)的顶端连接电源正极(1)；所述膨胀室(8)内部均匀布置示踪粒子释放装置，示踪粒子释放装置通过拉杆机构与动触头(2)连接；试验罐体下盖板(11)的螺纹结构两侧设有气孔(26)，试验罐体下盖板(11)的底部设有气吹入口(12)，气吹入口(12)连接气吹储气罐，试验罐体(20)底部接电源负极(17)。
2.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述密封罐体上盖板(3)的中间位置设有密封槽，密封槽内设有密封圈，密封圈滑动密封动触头(2)与密封罐体上盖板(3)。
3.根据权利要求1所述的开关电弧等离子体流场特性测量装置，其特征在于，所述石英喷口(7)、静触头(9)、动触头(2)的中心在一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，郭东宇，王雯，高克利，林莘，颜湘莲，庚振新，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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