真空開關電弧實驗系統(tǒng)
真空開關電弧實驗系統(tǒng)設計如圖1所示。圖中電抗器L0取值4316μH,電容器C0取值23614mF,組成頻率約為50Hz的半波電源。可拆卸滅弧室(如圖2)由不銹鋼做成,其高度為290mm,直徑為300mm,并且有兩個玻璃窗口,以觀察真空電弧圖像及對其特性檢測。在可拆卸滅弧室內上下各固定有一個可拆卸的觸頭,上端為陽極,經陶瓷與可拆滅弧室上端蓋固定,下端為陰極,經波紋管與瓷套相連,其上下位置可調節(jié),以改變觸頭開距。機械泵和擴散泵構成高真空系統(tǒng),且在實驗過程中,機械泵和擴散泵始終處于工作狀態(tài)以維持滅弧室真空度要高于6166×10-2Pa。
圖1 真空電弧實驗裝置系統(tǒng)
滅弧室內真空度由成都正華電子儀器有限公司生產的ZDF—Ⅲ微機型數顯復合真空計實時在線檢測。真空電弧的引燃是通過高壓脈沖輔助電極觸發(fā)方式完成,該輔助電極被設置在陰極的中心位置。電弧的伏安特性由分壓器和分流器測得。
圖2 真空可拆卸滅弧室
實驗中觸頭采用直徑為40mm的CuCr50合金,其結構為1/3匝縱磁場,陰、陽電極之間的間隙為5mm。電容C0兩端的電壓為120V,相應電弧的電流峰值為819kA。觸發(fā)電極采用直徑為2mm的鎢絲。
真空開關電弧光學采集系統(tǒng)
真空電弧的采集系統(tǒng)如圖3所示,包括中性濾光片、干涉濾光片、凸透鏡、光學器件CCD、數據采集卡及計算機。運用CCD的比色測溫中,CCD必須工作在光電轉換特性的非飽和區(qū),而CCD圖像傳感器的非飽和區(qū)寬度較窄,故單獨利用CCD測溫時,測溫范圍很難達到高溫檢測的要求。合適的選擇中性濾光片可以防止CCD圖像傳感器的飽和,擴大CCD的測溫范圍;干涉濾光片作用是只允許某種指定的單色光透過或反射。在選擇濾光片應考慮的因素主要有被測對象的輻射率、測溫范圍、CCD的光譜響應和動態(tài)范圍、環(huán)境光的影響、系統(tǒng)的響應靈敏度、信噪比等。
圖3 真空電弧圖像采集系統(tǒng)
為了保證電弧等離子體圖像的空間分辨率,必須在電弧和CCD之間加入光學放大系統(tǒng)。
實驗中,CCD采用大恒圖像公司提供的德國BASLER生產的A311f高速相機,其最高分辨率為659×494,采樣速度為73fps。相機鏡頭采用M50182MP型號,其焦距f0為50mm。干涉濾光片主要參數如表1所示。兩片中性濾光片的透過率分別為10%和80%。
表1 干涉濾光片參數
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