[發明專利]并聯三相星型交流電弧加熱器電流測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710119526.5
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106990281A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 鄭魯平;陳連忠;林國勝;馬建平
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 任林沖

技術領域

本發明涉及并聯三相星型交流電弧加熱器電流測量裝置及方法，屬于氣動熱地面模擬試驗設備領域。

背景技術

自上世紀50年代開始，國內外均將電弧加熱風洞作為防熱材料燒蝕性能測試、機理研究和防熱結構考核的首選設備。電弧風洞的核心設備是電弧加熱器，電弧加熱器的電極是電弧加熱器最重要的元件，故電弧加熱器電流測量裝置是電弧加熱器正常運行的重要配套系統。

三相“星式”交流電弧加熱器是將電弧加熱器的A，B，C三相電極在空間排成“星式”，中間用混合室連接起來，形成三相對稱的“星式”電弧負載的加熱器。

常規的電流測量方式都采用交流互感器的測量方式，但由于電流互感器間接測量中占用空間大、測量精度低，后期維護不便的缺點和加熱器設備現場安裝空間小的特殊要求，傳統的電流測量方式不適用于交流電弧加熱器的電極電流測量；同時由于交流電弧加熱器的工作原理，在加熱器周圍容易產生較強的磁場干擾，影響傳感器的測量精度，嚴重時直接毀壞測量用傳感器，影響試驗的正常運行。

發明內容

本發明的技術解決問題：為克服現有技術的不足，提供并聯三相星型交流電弧加熱器電流測量裝置及方法，實現了對交流電流實時準確的測量，測量精度由原來交流互感器的2％提高到5‰，為試驗過程中加熱器工作狀態的判斷提供了準確的判斷依據。

本發明的技術解決方案：

并聯三相星型交流電弧加熱器電流測量裝置，包括電流傳感器、電流轉換模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和安全控制模塊；

電流傳感器實時采集電弧加熱器的工作電流信號，并將電流信號傳輸給電流轉換模塊，電流轉換模塊將電流信號轉換成數據采集模塊所能接收的標準電流信號，數據采集模塊將標準電流信號轉換為數字信號并傳輸給數據處理模塊，數據處理模塊對接收的數字信號與給定的電弧加熱器正常工作電流的上限值和下限值進行比對，當任意一路電流超出限制值時，電弧加熱器工作異常，

如果未超出限制值20％，數據處理模塊向安全控制模塊輸出報警信息并顯示；當超出限制值20％，數據處理模塊向安全控制模塊輸出電源停止信號，電弧加熱器停止工作。

標準電流信號為0～20mA。

數據處理模塊向安全控制模塊輸出報警信息時，如果電弧加熱器設定運行時間超過1000s，而報警時電弧加熱器實際運行時間超過設定運行時間的80％，則電弧加熱器繼續運行。

電流轉換模塊中的模塊電源、信號輸入和信號輸出采用三點隔離方式，隔離電壓≥2000V。

交流電弧加熱器的三相電極星型排列，交流電弧加熱器與交流電弧加熱器之間并聯連接，形成帶有六個電極的并聯三相星型交流電弧加熱器。

電流傳感器套接在電弧加熱器的供電電纜上，與電纜不直接接觸。

并聯三相星型交流電弧加熱器電流測量方法，具體步驟為：

(1)電流信號測量：電流傳感器實時采集電弧加熱器的工作電流信號，并將電流信號傳輸給電流轉換模塊；

(2)電流信號轉換：電流轉換模塊將電流信號轉換成數據采集模塊所能接收的標準電流信號；

(3)電流信號采集：數據采集模塊將標準電流信號轉換為數字信號并傳輸給數據處理模塊；

(4)電流信號處理：數據處理模塊對接收的數字信號與給定的電弧加熱器正常工作電流的上限值和下限值進行比對，當任意一路電流超出限制值時，電弧加熱器工作異常；

(5)電流信號控制：如果未超出限制值20％，數據處理模塊向安全控制模塊輸出報警信息并顯示；當超出限制值20％，數據處理模塊向安全控制模塊輸出電源停止信號，電弧加熱器停止工作。

本發明與現有技術相比具有如下有益效果：

(1)本發明采用非接觸電流傳感器測量技術，實現了對交流電流實時準確的測量，測量精度由原來交流互感器的2％提高到5‰，為試驗過程中加熱器工作狀態的判斷提供了準確的判斷依據；同時可實現在很小的安裝空間下進行交流電流的現場測量，安裝方便，后期調試維護簡單，克服現有電流互感器測量中占用空間大，后期維護不便的缺點；

(2)本發明用于在試驗過程中，對并聯三相星型交流電弧加熱器六個電極電流進行測量，計算電弧功率，為加熱器運行故障判斷提供重要依據，當任意一路電流低于設定下限值或高于設定上限值，表明加熱器處于故障運行狀態，必須立即停車，以有效確保交流電弧加熱器的安全運行。

附圖說明

圖1為本發明裝置示意圖；

圖2為本發明電流轉換模塊示意圖；

圖3為本發明流程圖。