如何測(cè)量滅磁開關(guān)弧壓(滅磁講座之三)

如何測(cè)量滅磁開關(guān)弧壓〔滅磁講座之三〕(2023-12-3116:24:00)標(biāo)簽：開關(guān)弧壓換流公司電阻殘壓測(cè)量科聚公司安徽雜談分類：我愛勵(lì)磁正如前文所述，滅磁開關(guān)弧壓是一個(gè)很重要參數(shù)，開關(guān)廠家需要計(jì)算和設(shè)計(jì)這個(gè)參數(shù)，勵(lì)磁廠家需要使用這個(gè)參數(shù)，我們現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁技術(shù)人員那么要關(guān)注這個(gè)參數(shù)，必要時(shí)應(yīng)該測(cè)量這個(gè)參數(shù)。

不要以為這個(gè)參數(shù)可以在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路測(cè)量的到，實(shí)際上，我們?cè)诎l(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路測(cè)量的滅磁開關(guān)弧壓，是一個(gè)受到電源電壓，特別受到滅磁電阻電壓限制的弧壓，而不是我們滅磁開關(guān)選型所需要的開關(guān)弧壓。

我們還是用這個(gè)經(jīng)典的發(fā)電機(jī)滅磁原理圖來(lái)分析。由于采用的是氧化性滅磁電阻，其穩(wěn)壓特性很好，當(dāng)轉(zhuǎn)子反向電壓大于滅磁電阻的擊穿電壓后，滅磁開關(guān)電流從開始轉(zhuǎn)移到到換流結(jié)束，滅磁電阻兩端電壓根本維持不變，這里用UL表示。這里的滅磁電阻擊穿電壓，其專業(yè)名稱是滅磁電阻殘壓，是大電流下的電阻電壓。按照基爾霍夫定律定律來(lái)看，Uk-Uz-UL=0，那么Uk=Uz+UL；Ik+IRv-IL=0，那么IL=Ik+IRv。滅磁前Uk=0，Uz=UL；IL=Ik，IRv=0。滅磁瞬間，按照大電感回路的換路定律，IL不變，要想讓開關(guān)分?jǐn)嗉碔k=0，那么需要滅磁電阻導(dǎo)通即IRv=IL，而滅磁電阻導(dǎo)通，那么需要外加UL足夠大。在Uz不變的情況下，只有Uk足夠大，才能使UL足夠大，于是我們說(shuō)Uk≥Uz+UL就是保證電阻滅磁方式成功滅磁換流的關(guān)鍵公式。

在上圖中，我們假設(shè)氧化鋅電阻的殘壓選為1000V，滅磁過(guò)程中Uz也是1000V，按照基爾霍夫電壓定律，Uk必須大于或等于2000V，才能使UL等于或到達(dá)1000V，才能讓這個(gè)氧化鋅滅磁電阻導(dǎo)通，才能使IRv=IL，Ik=0，滅磁換流才能成功。那么是不是這個(gè)滅磁開關(guān)的弧壓就是2000V呢？顯然不是！這個(gè)2000V只是此回路滅磁過(guò)程中的開關(guān)弧壓，而不是這個(gè)開關(guān)所具有的最大弧壓。如果我們選用2000V的滅磁電阻殘壓，如果開關(guān)設(shè)計(jì)的弧壓高于3000V，此時(shí)的Uk=3000V，滅磁也換流成功。

所以，我們?cè)诎l(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路測(cè)量的滅磁開關(guān)弧壓，是一個(gè)受到整流電壓和滅磁電阻電壓限制的開關(guān)弧壓，整流電壓高，開關(guān)弧壓也就高；滅磁電阻殘壓高，開關(guān)弧壓也就高。下面我們來(lái)看三種不同滅磁電流條件下的滅磁波形，除了進(jìn)一步說(shuō)明這個(gè)結(jié)論外外，更重要的是培訓(xùn)分析滅磁波形能力。

〔在上圖中淺藍(lán)色是開關(guān)電流Ik，黑色是轉(zhuǎn)子電壓UL，紅色是開關(guān)電壓Uk,軍綠色是滅磁電阻電流IRv。滅磁前為UL正向，Ik=1500A，Uk=0，IRv=0；大約在60ms跳開關(guān)，Uk拉弧建壓，UL由正變負(fù)，隨著Uk的不斷升高，UL也迅速增加，當(dāng)Uk≥1500V時(shí)，換流成功，Ik=0，IRv=1500A，UL=1200且根本維持不變，直到滅磁完成；整個(gè)滅磁時(shí)間為390ms〕

〔在上圖中，滅磁前Ik=3000A，Uk=0，IRv=0；大約在75ms跳開關(guān)，Uk帶著UL快速上升，當(dāng)Uk≥2000V時(shí)，換流成功，Ik=0，IRv=3000A，Uk=1500V根本不變，充分顯示了氧化鋅滅磁電阻的穩(wěn)壓特點(diǎn)，使得滅磁電流按照線性快速衰減，整個(gè)滅磁時(shí)間1.2秒，滅磁能量按照電壓乘以電流再乘以時(shí)間，得出焦耳數(shù)量〕

〔在上圖中，滅磁前Ik=300A，Uk=0，IRv=0；大約在80ms跳開關(guān)，Uk和UL快速上升，當(dāng)Uk≥1400V時(shí)，換流成功，Ik=0，IRv=300A，Uk=1100V，滅磁時(shí)間170ms，這是一個(gè)小電流下的滅磁錄波〕上面這三個(gè)滅磁錄波，是安徽時(shí)代科聚電氣試驗(yàn)法國(guó)CEX98-2560-4.1〔4個(gè)滅弧斷口，配4個(gè)滅磁罩〕的滅磁波形，這顯然是帶著滅磁電阻的滅磁錄波，而真真試驗(yàn)滅磁開關(guān)的弧壓，必須去掉滅磁電阻才行，這里將RV用紅色框起來(lái)，表示下面的回路中沒(méi)有這個(gè)滅磁電阻。利用上面這個(gè)電感回路進(jìn)行滅磁試驗(yàn)，就能夠得到我們?cè)陂_關(guān)選型中需要的開關(guān)弧壓參數(shù)，安徽科聚公司提供了兩個(gè)錄波圖，如以下圖所示。

〔在上圖中，跳開關(guān)前Ik=1450A，Uk=0；大約在40ms跳開關(guān)，Ik快速下降，而Uk快速上升，測(cè)得開關(guān)弧壓為3250V〕

〔在上圖中，跳開關(guān)前Ik=1700A，Uk=0；大約在40ms跳開關(guān)，測(cè)得開關(guān)弧壓為4400V〕總結(jié)上述兩個(gè)錄波，我們得到CEX98-2560-4.1的開關(guān)弧壓有兩個(gè)，如果科聚公司再進(jìn)行同樣參數(shù)的開關(guān)弧壓試驗(yàn)，我們就會(huì)得到四個(gè)不同的弧壓值，因?yàn)榛旱姆稚⑿暂^大，它與以下因素有關(guān)：1、首先與開關(guān)結(jié)構(gòu)有關(guān)，如滅弧罩結(jié)構(gòu)〔尺寸、長(zhǎng)弧短弧、柵片數(shù)目等〕、吹弧措施(氣吹、磁吹)、引弧系統(tǒng)。

2、其次與電流大小有關(guān)，特別是用吹弧線圈磁吹時(shí)〔如CEX開關(guān)〕，電流太小使吹弧磁場(chǎng)過(guò)弱，導(dǎo)致弧壓降低；但有的開關(guān)〔如DM4〕在電流過(guò)大時(shí)弧壓也會(huì)降低。

3、最后與回路電感有關(guān)，回路電感太小使感應(yīng)電勢(shì)減小，弧壓也會(huì)降低。

4、電弧具有隨機(jī)性，以上條件不變時(shí)，弧壓也會(huì)有變化。

那么，如何決定CEX98-2560-4.1的開關(guān)弧壓呢？本人將繼續(xù)在以后的滅磁技術(shù)講座中進(jìn)行專題分析，現(xiàn)在首先祝廣闊讀者新年愉快，身體健康。

最后告訴大家的是，安徽科聚公司是我國(guó)目前進(jìn)行滅磁開關(guān)試驗(yàn)最有經(jīng)驗(yàn)的科研單位，依托中科院合肥等離子體研究院，成功進(jìn)行了許多滅磁開關(guān)的弧壓試驗(yàn)，是我們委托滅磁開關(guān)試