真空開關(guān)電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
真空開關(guān)電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)玻璃窗口,以觀察真空電弧圖像及對(duì)其特性檢測。在可拆卸滅弧室內(nèi)上下各固定有一個(gè)可拆卸的觸頭,上端為陽極,經(jīng)陶瓷與可拆滅弧室上端蓋固定,下端為陰極,經(jīng)波紋管與瓷套相連,其上下位置可調(diào)節(jié),以改變觸頭開距。機(jī)械泵和擴(kuò)散泵構(gòu)成高真空系統(tǒng),且在實(shí)驗(yàn)過程中,機(jī)械泵和擴(kuò)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(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)
滅弧室內(nèi)真空度由成都正華電子儀器有限公司生產(chǎn)的ZDF—Ⅲ微機(jī)型數(shù)顯復(fù)合真空計(jì)實(shí)時(shí)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(shè)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(shí)驗(yàn)中觸頭采用直徑為40mm的CuCr50合金,其結(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)電弧光學(xué)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(xué)器件CCD、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)。運(yùn)用CCD的比色測溫中,CCD必須工作在光電轉(zhuǎn)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(dú)利用CCD測溫時(shí),測溫范圍很難達(dá)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(kuò)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(yīng)考慮的因素主要有被測對(duì)象的輻射率、測溫范圍、CCD的光譜響應(yīng)和動(dòng)態(tài)范圍、環(huán)境光的影響、系統(tǒng)的響應(yīng)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(xué)放大系統(tǒng)。
實(shí)驗(yàn)中,CCD采用大恒圖像公司提供的德國BASLER生產(chǎn)的A311f高速相機(jī),其最高分辨率為659×494,采樣速度為73fps。相機(jī)鏡頭采用M50182MP型號(hào),其焦距f0為50mm。干涉濾光片主要參數(shù)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(shù)
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