故障电弧发生装置的制作方法

本发明属于故障电弧检测技术领域，具体涉及一种故障电弧发生装置。

背景技术：

随着国民经济的快速发展，工业及民用用电量大量增加，随之带来的电器元件及导电线路所引发的漏电、接点松动、电器设备老化引起击穿短路等故障，导致大量的电器火灾事故发生。为了更好的防患于未然，杜绝因电弧故障引发火灾事故。国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布《gb14287.4－2014》标准，对故障电弧保护器等产品要求必须进行强制检测并于2015年04月01日实施。目前国际、国内尚无一款完整的标准故障电弧发生器产品，成为广大的故障电弧保护产品研发企业的一大难题，由于没有标准的故障电弧信号，目前国内只有少数企业掌握此项技术。

目前只有国家ccc测试中心配置有故障电弧发生设备，由于国家ccc认证中心试验设备主要是针对申报检验的产品进行测试，不适应实际生产及产品研发使用，且由于国家ccc中心对该电弧信号的采集方式差异，导致其在测试时失真较大。

技术实现要素：

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种故障电弧发生装置，其可精确的产生故障电弧，为测试提供标准的故障电弧信号源。

本发明的故障电弧发生装置包括故障电弧产生机构，所述故障电弧产生机构包括固定电极和移动电极，所述移动电极与所固定电极相对设置，所述固定电极与电源连接，所述移动电极与负载连接，还包括plc程序控制器、驱动装置和驱动装置控制器，所述故障电弧发生装置还包括分别与所述固定电极和所述移动电极相连接的故障电弧信号采集端子，所述故障电弧信号采集端子与所述plc程序控制器连接，所述plc程序控制器与所述驱动装置控制器连接，所述驱动装置控制器与所述驱动装置连接，所述驱动装置与所述移动电极连接并能带动所述移动电极朝向靠近或远离所述固定电极的方向移动。本发明的故障电弧发生装置在移动电极与固定电极相接触时，故障电弧信号采集端子采集到的电压信号为0v，当移动电极向远离固定电极的方向移动时，与固定电极之间产生间隙时，在间隙处就会产生电弧，本发明的驱动装置控制器接收plc程序控制器的指令，对移动电极的位置及移动频率进行准确控制，由此，利用本发明的故障电弧发生装置能够产生稳定可靠的故障电弧，测试精度高。

进一步的，还包括电压变送器，所述电压变送器的输入端与所述故障电弧信号采集端子连接，所述电压变送器的输出端与所述plc程序控制器连接。因而，通过电压变送器可将故障电弧产生机构的高压回路进行隔离，并将其转换为标准的4－20ma信号，并传输至plc程序控制器。

进一步的，所述驱动装置为步进电机，所述驱动装置控制器为步进驱动器。

更进一步的，所述故障电弧产生机构还包括用于固定所述固定电极的固定块、用于固定所述移动电极的移动底座，和与所述步进电机的输出轴同轴连接的丝杆，在所述移动底座上设置有至少两个滑座，在所述滑座中部设置有与所述丝杆相匹配的螺纹孔，所述丝杆穿过所述滑座，还包括与所述移动底座连接的滑动部。因而，步进驱动器根据plc程序控制器反馈得到的程序控制信息对步进电机进行驱动，在步进电机的带动下，丝杆旋转，并带动移动底座平稳的向靠近或远离固定电极的方向移动，通过步进驱动器能够对移动电极与固定电极的相对位置以及移动电极的移动频率进行准确控制，利用本发明的故障电弧发生装置产生的故障电弧准确，符合测试要求。

更进一步的，所述滑动部包括滑块和移动滑轨，所述滑块设置于所述移动底座上，所述移动滑轨沿着所述丝杆的长度方向设置，所述滑块与所述移动滑轨相互卡接并能沿着所述移动滑轨移动。因而，在移动滑轨与滑块的相互配合下能够确保移动底座的移动过程平稳，确保形成稳定的故障电弧。

更进一步的，所述滑动部包括滑板和移动卡槽，所述移动卡槽沿着所述丝杆的长度方向设置，所述滑板位于所述移动卡槽内，在所述滑板的与所述移动卡槽相接触的表面设置有多个万向珠，所述移动卡槽的开口的宽度小于所述滑板的宽度。因而，滑板能在移动卡槽内滑动，且不会从移动卡槽内脱落。

更进一步的，还包括固定于所述滑板上的连接块，所述连接块的部分区域伸出于所述移动卡槽外，并与所述移动底座固定连接，在所述连接块的中部沿着所述移动卡槽的设置方向设置有供所述丝杆通过的柱形孔，所述柱形孔的内径大于所述丝杆的外径。因而，移动底座在丝杆的带动下移动时，通过滑板与移动卡槽的相互配合，使得移动底座的移动过程平稳。

更进一步的，所述固定块和所述移动底座内分别贯穿的设置有用于容纳所述固定电极和所述移动电极的电极容纳腔，在所述固定块的侧壁上位于所述电极容纳腔的两端分别设置有朝向远离所述固定块和所述移动底座延伸的橡胶管，所述橡胶管与所述电极容纳腔相连通，所述橡胶管与所述固定电极和所述移动电极均为过盈配合。因而，橡胶管能够对固定电极和移动电极的位置进行固定，防止在产生电弧时或是在移动电极移动时发生晃动而干扰故障电弧的产生。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构框图；

图2为本发明实施例一的故障电弧产生机构的结构示意图；

图3为本发明实施例一的程序设计流程图；

图4为本发明实施例一的工作流程图；

图5为本发明实施例二的故障电弧产生机构的结构示意图；

图6为本发明实施例二的滑板、移动卡槽和连接块的连接关系示意图。

图中：

10－故障电弧产生机构、20－电压变送器、30－plc程序控制器、40－驱动装置控制器、1－固定电极、11－固定电极放电端、121－第一故障电弧信号采集端子、122－第二故障电弧信号采集端子、2－移动电极、21－移动电极放电端、3－固定块、31－电极容纳腔、4－移动底座、41－滑座、5－丝杆、6－步进电机、71－滑块、72－移动滑轨、73－滑板、74－移动卡槽、741－柱形孔、75－万向珠、76－连接块、8－橡胶管、9－基板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：

参见附图1所示，本发明的故障电弧发生装置包括故障电弧产生机构10、电压变送器20、plc程序控制器30、驱动装置和驱动装置控制器40。

参见附图2所示，故障电弧产生机构10包括固定电极1和移动电极2，移动电极2与固定电极1相对设置，固定电极1的与移动电极2相互靠近的一端为固定电极放电端11，固定电极放电端11的端面为平面，移动电极2的与固定电极1相互靠近的一端为移动电极放电端21，移动电极放电端21的端面为锥形。移动电极放电端21的纵截面为扇形，且其半经为3.5mm，角度为35度。本发明的固定电极1的主体是直径为6mm的圆棒，材质为t2铜，移动电极2的主体是直径为6mm的圆棒，材质为碳－石墨。

本发明的故障电弧发生装置还包括分别与固定电极1和移动电极2相连接的第一故障电弧信号采集端子121和第二故障电弧信号采集端子122，第一故障电弧信号采集端子121和第二故障电弧信号采集端子122分别与plc程序控制器30连接，plc程序控制器30与驱动装置控制器40连接，驱动装置控制器40与驱动装置连接，驱动装置与移动电极2连接并能带动移动电极2朝向靠近或远离固定电极的方向移动。本实施例列举的故障电弧发生装置的电压变送器20的型号为jxda4u－w32，plc程序控制器30选用西门子的s7－222可编程控制器，并通过step7－micro/ein实现对plc程序控制器30进行程序设计(参见附图3所示)，通过比例微积分(pid)计算，输出控制信号到驱动装置控制器40。本发明的固定电极1与电源连接，移动电极2与负载连接，因而，能在电压变送器20的作用下将产生故障电弧的高压回路进行隔离并转换为标准4－20ma信号并传输至plc程序控制器30。

本发明的驱动装置为步进电机6，驱动装置控制器40为步进驱动器，本实施例中选用的步进驱动器型号为3m458。

再次参见图2所示，本发明的故障电弧产生机构10还包括固定块3、移动底座4和与步进电机6同轴连接的丝杆5。本发明的固定电极1固定于固定块3上，移动电极2固定于移动底座4上。在固定块3和移动底座4内分别贯穿的设置有用于容纳固定电极1和移动电极2的电极容纳腔31，在固定块3的侧壁上位于电极容纳腔31的两端的位置设置有朝向远离固定块3延伸的橡胶管8，在移动底座4的侧壁上位于电极容纳腔31的两端的远离移动底座4延伸的橡胶管8，橡胶管8与电极容纳腔31相连通，橡胶管8与固定电极1和移动电极2均为过盈配合，因而可防止在产生故障电弧时，固定电极1和移动电极2发生蹿动。

在移动底座4的下表面固定设置有两个滑座41，滑座41的中部贯穿的设置有螺纹孔，本发明的故障电弧发生装置还包括与所述滑座41的内螺纹相互配合的丝杆5，丝杆5穿过滑座41，丝杆5沿着移动底座4的移动方向设置，丝杆5与步进电机6同轴连接并在步进电机6的作用下旋转，进而带动移动底座4沿着丝杆5的设置方向移动。

本发明的故障电弧发生装置还包括与移动底座4连接的滑动部。本实施例的滑动部包括设置于移动底座4底部的滑块71和位于移动底座4下方的移动滑轨72，移动滑轨72沿着丝杆5的长度方向设置，滑块71设置于与移动滑轨72上并能沿着移动滑轨72移动。因而，在移动滑轨72与滑块71的相互配合下，确保移动底座4的移动过程平稳。

本实施例的故障电弧发生装置还包括基板9，本发明的基板9为3240环氧板，厚度为50mm，固定电极1和移动电极2均设置在基板9的上表面，因而可避免干扰电弧的产生。

本发明的故障电弧发生装置的工作流程如图4所示。在本发明的故障电弧发生装置在移动电极2与固定电极1相接触时，第一故障电弧信号采集端子121和第二故障电弧信号采集端子122之间电压信号为0v，当移动电极2向远离固定电极1的方向移动时并与固定电极1之间产生间隙时，在间隙处就会产生电弧，并通过电压变送器20进行转换后，将信号发送至plc程序控制器30，其根据内设的程序向驱动装置控制器40发出指令，并对步进电机6进行驱动，在步进电机6的带动下，丝杆5旋转，并带动移动底座4平稳的向靠近或远离固定电极的方向移动，通过步进驱动器能够对移动电极与固定电极的相对位置以及移动电极的移动频率进行准确控制，利用本发明的故障电弧发生装置能够产生标准的故障电弧，测试精度高。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别仅在于滑动部不同。参见附图5和图6所示，本实施例的故障电弧发生装置的滑动部包括滑板73和移动卡槽74，滑板73位于移动卡槽74内，在滑板73的下表面设置有多个万向珠75，移动卡槽74沿着丝杆5的长度方向设置，移动卡槽74的开口朝上，且其开口的宽度小于滑板73的宽度。因而滑板73能够在移动卡槽74内平稳的移动，且在移动时不会从移动卡槽74内脱落。本实施例中的移动底座4通过设置于滑板73的上表面的连接块76与滑板73连接，连接块76的上端伸出于移动卡槽74外，并与移动底座4固定连接，在连接块76的中部沿着移动卡槽74的设置方向设置有供丝杆5通过的柱形孔741，柱形孔741的内径大于丝杆5的外径。因而在步进电机6的作用下，丝杆5旋转，并带动移动底座4沿着移动滑槽74移动，滑板73能够确保移动底座4的移动过程平稳。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。