CN101334443A - 一种气体放电管的自动化老炼装置 - Google Patents
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Abstract
一种气体放电管的自动化老炼装置，包括控制台机架以及设置在控制台机架上的台板和龙门框架，在台板上安装有轨道，轨道上安装有与电机相连的同步轮，试验板固定安装在同步轮上，试验板上放置气体放电管，龙门框架上设置有气缸，与气体放电管老炼电源相连接的电极固定安装在气缸上，在台板上还设置有绝缘支撑杆，安装板固定在绝缘支撑杆上，用于控制气缸的电磁阀设置在安装板上。本发明采用脉冲引发的交流老炼方法对气体放电管进行老炼，实现了气体放电管老炼装置的自动化，通过微机控制单元对气体放电管老炼是否合格进行自动判据，并通过可编程控制器和驱动执行机构将老炼不合格品进行自动剔除，从而大大提高了气体放电管电气性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于气体放电管电气性能试验装置，特别涉及一种气体放电管自动化老炼装置。
背景技术
气体放电管主要用于有线电视，铁路通信，邮电等设备中，以防止设备受过压冲击和雷电闪击而损坏。它是防雷保护设备中应用最广泛的一种开关器件，无论是交直流电源的防雷还是各种信号电路的防雷，都可以用它来将雷电流泄放入大地。
气体放电管的老炼是气体放电管生产工艺中的重要的环节，它决定着气体放电管电气参数的稳定性。老炼就是使气体放电管经受多次的电击穿以增强其性能及参数稳定性的过程。老炼方法分为辉光放电老炼法、充气老炼法、电流老炼法和火花老炼法。但对于密封器件而言，由于不能进行充放气操作，辉光放电老炼法和充气老炼法均不适用；电流老炼法的主要作用是除去电极表面的气体、氧化物和其它杂质，分为直流电流老炼法和交流电流老炼法。火花老炼就是指在静态情况下给管子施加高电压(直流，工频或冲击)，引起电极间强烈的火花放电，以达到稳定管子性能的作用。
但上述方法存在严重缺陷：(1)直流老炼和交流老炼设备体积庞大，老炼效率低，可操作性差；(2)直流老炼的气体放电管，其正、负击穿电压偏差很大，使得气体放电管击穿电压的分散性大；交流老炼后，气体放电管击穿电压的稳定性在静置一段时间后，稳定性变化，气体放电管击穿电压的分散性大，特别是冲击后的分散性得到或超过25％；(3)冲击老炼最后所能达到的稳定击穿电压值与工频老炼所能达到的值相当，但一般需要经过数百次放电，方能得到稳定的击穿电压值，而且冲击老炼同样存在老炼失效现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少传统交流老练装置的体积和容量，并根据不同充气种类、不同结构参数的气体放电管，设定不同的老炼工艺参数(包括交流老练的能量、持续时间和老练次数)，并对气体放电管老炼是否成功进行判别，老炼后气体放电管直流击穿电压、脉冲击穿电压，特别是冲击后放电电压的分散性小于10％，甚至达到5％，大大提高了气体放电管电气性能的稳定性的气体放电管自动化老炼装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括控制台机架以及设置在控制台机架上的台板和龙门框架，在台板上安装有轨道，轨道上安装有与电机相连的同步轮，试验板固定安装在同步轮上，试验板上放置气体放电管，龙门框架上设置有气缸，与气体放电管老练电源相连接的电极固定安装在气缸上，在台板上还设置有绝缘支撑杆，安装板固定在绝缘支撑杆上，用于控制气缸的电磁阀设置在安装板上。
本发明的试验板包含大小相同的三层结构，试验板最上层是一块绝缘板，绝缘板上开设有气体放电管老练试验放置孔和废品放置孔，试验板的中间一层为一金属板，金属板上开设有和绝缘板大小相同且位置对正的废品放置孔，试验板的最下面一层为一金属整板，金属整板与气体放电管老练电源的低压端相连；气体放电管老练电源采用脉冲电压引发的交流老炼电源，包括高压交流电源和脉冲电压引发电路，高压交流电源的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过交流接触器的两个常开触点接至第一调压器的两输入端，第一调压器的两输出端接至第一变压器的输入端，第一变压器的输出端输出交流高压，气体放电管接在此交流高压的两输出端上，在气体放电管与交流高压的低压端的连接线上套有电流电流传感器；脉冲引发电路的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过第一交流接触器的两个常开触点接至第二调压器的两输入端，第二调压器的两输出端又接至第二变压器的输入端，第二变压器的输出端的高压端通过整流硅堆D接至储能电容C的一端，储能电容C的另一端接至第二变压器的低压端，在储能电容C的两端还并连有由第一电压分压器R1和第二电压分压器R2组成的电压传感器，储能电容C的高压端连接到可控放电开关K的高压端，可控放电开关K的低压端通过限流电阻R连接至第一变压器的高压输出端；气体放电管老练电源采用脉冲振荡电流源，脉冲振荡电流源的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过交流接触器的两个常开触点接至调压器的两输入端，调压器的两输出端接至L1、L2和C组成的网络Z的两输入端，网络Z的两输出端输出连接至变压器T的两输出端，同时在变压器T的两输入端上还并连有保护元件D1；变压器T的两输出端接至整流桥D的输入端，整流桥D的高压输出端接至储能电容C的高压端，整流桥D的低压输出端接至储能电容C的低压端；在储能电容C的两端并接有电压传感器R1和R2，同时储能电容C的高压端连接到可控放电开关K的高压端，可控放电开关K的低压端连接调波电感L的一端，调波电感L的另一端接气体放电管的一端，气体放电管的另一端接至储能电容的低压端，在气体放电管与储能电容C低压端的连接线上套有电流传感器；电压传感器和电流传感器的输出端与信号调理电路和输入端相连接，信号调理电路的输出端与信号检测电路相连接，信号调理电路将电压传感器和电流传感器进行幅度调整，信号检测电路将信号调理电路输出的信号转变为老炼试验的控制信号，并输入到计算机中，计算机输出控制信号到可编程控制器，可编程控制器输出控制指令给气体放电管老练电源、电磁阀、气缸及同步轮电机。
由于本发明采用脉冲引发的交流老炼方法对气体放电管进行老炼，并采用微机控制单元和可编程控制技术，实现了气体放电管老炼装置的自动化，通过微机控制单元对气体放电管老炼是否合格进行自动判据，并通过可编程控制器和驱动执行机构将老炼不合格品进行自动剔除，从而大大提高了气体放电管电气性能的稳定性。
附图说明
图1(a)是本发明的整体结构示意图，图1(b)是图1(a)的局部放大图；
图2(a)是本发明试验板6-1的结构示意图，图2(b)是本发明试验板6-2的结构示意图，图2(c)是本发明试验板6-3的结构示意图，；
图3是本发明的单个气体放电管老炼工艺过程；
图4是本发明的气体放电管老炼的自动化***的结构框图；
图5是本发明的基于脉冲引发的交流老炼的电源原理框图；
图6是本发明的脉冲振荡电流发生电源的原理框图；
图7是本发明的气体放电管老炼的微机控制单元的原理框图；
图8是本发明的气体放电管老炼工艺的程序控制流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1a，1b，本发明包括控制台机架1以及设置在控制台机架1上的台板2和龙门框架3，在台板2上安装有轨道4，轨道4上安装有与电机相连的同步轮5，试验板6固定安装在同步轮5上，试验板上6放置有气体放电管7，同步轮5通过同步电极带动，龙门框架3上设置有气缸11，与气体放电管老练电源相连接的电极12固定安装在气缸11上，在台板2上还设置有绝缘支撑杆8，安装板9固定在绝缘支撑杆8上，用于控制气缸11的电磁阀10设置在安装板9上。
参见图2，试验板6包含大小相同的三层结构，试验板6最上层是一块绝缘板6-1，绝缘板6-1上开设有放置气体放电管7的老练试验放置孔13和放置气体放电管废品的放置孔14(参见图2a)，试验板6的中间一层为一金属板6-2，金属板6-2上开设有和绝缘板6-1大小相同且位置对正的废品放置孔15(参见图2b)。试验板6的最下面一层为一金属整板6-3，金属整板6-3与气体放电管老练电源的低压端相连(参见图2c)。
参见图3，本发明的气体放电管老炼方法是在1s-2s时间内由脉冲电压引发，从而向气体放电管施加交流老练电流。其老炼的工艺是：将气体放电管放置在试验板6上，设定脉冲引发电压、交流施加电压和老练时间，将基于脉冲引发的交流老炼源的输出接至气体放电管两端，启动老炼电源，脉冲电压引发气体放电管导通，交流老炼电流将通过气体放电管，当老炼时间到达时，传感器将老炼电流信号输入到微机测控单元，微机测控单元将根据传输过来的结果对老炼是否成功加以判别。
参见图4，本发明的控制单元包括计算机以及与计算机相连接的可编程控制器，可编程控制器输出控制信号给气体放电管的老炼电源，此电源将电流加在气体放电管上，后由电流传感器将接收的电流信号输入给计算机。
参见图5，本发明的气体放电管老练电源采用脉冲电压引发的交流老炼电源，包括高压交流电源和脉冲电压引发电路，高压交流电源的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过交流接触器的两个常开触点接至第一调压器的两输入端，第一调压器的两输出端接至第一变压器的输入端，第一变压器的输出端输出交流高压，气体放电管7接在此交流高压的两输出端上，在气体放电管7与交流高压的低压端的连接线上套有电流电流传感器；脉冲引发电路的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过第一交流接触器的两个常开触点接至第二调压器的两输入端，第二调压器的两输出端又接至第二变压器的输入端，第二变压器的输出端的高压端通过整流硅堆D接至储能电容C的一端，储能电容C的另一端接至第二变压器的低压端，在储能电容C的两端还并连有由第一电压分压器R1和第二电压分压器R2组成的电压传感器，储能电容C的高压端连接到可控放电开关K的高压端，可控放电开关K的低压端通过限流电阻R连接至第一变压器的高压输出端。
参见图5：本发明的基于脉冲电压引发的交流老炼电源的工作过程是：交流电源一方面通过空开、交流接触器、第一调压器、第一变压器向气体放电管7提供高压交流试验电源，但交流高电压电源的幅值小于气体放电管7的导通电压；另一方面交流电源通过空开、交流接触器、第二调压器、第二变压器和硅堆D向储能电容C充电，充电的电压由第一电压分压器R1和第二电压分压器R2组成的电压传感器检测。在规定时刻，储能电容C的能量通过可控放电开关K和限流电阻R向气体放电管7注入脉冲电压引发气体放电管导通，交流高压电源随即作用在气体放电管上，可控放电开关K的工作状态由触发电压Ut控制。
参见图6，本发明的气体放电管老练电源还可以采用脉冲振荡电流源，脉冲振荡电流源的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过交流接触器的两个常开触点接至调压器的两输入端，调压器的两输出端接至L1、L2和C组成的网络Z的两输入端，网络Z的两输出端输出连接至变压器T的两输出端，同时在变压器T的两输入端上还并连有保护元件D1；变压器T的两输出端接至整流桥D的输入端，整流桥D的高压输出端接至储能电容C的高压端，整流桥D的低压输出端接至储能电容C的低压端；在储能电容C的两端并接有电压传感器R1和R2，同时储能电容C的高压端连接到可控放电开关K的高压端，可控放电开关K的低压端连接调波电感L的一端，调波电感L的另一端接气体放电管7的一端，气体放电管7的另一端接至储能电容的低压端，在气体放电管7与储能电容C低压端的连接线上套有电流传感器。
参见图6：本发明的基于脉冲电压引发的交流老炼电源的工作过程是：交流电源通过空开、交流接触器、调压器、L1、L2和C组成的网络Z、变压器T、整流桥D向气体放电管提供充电回路，储能电容C上的充电的电压由电压传感器R1和R2检测。在规定时刻，储能电容C的能量通过可控放电开关K和调波电感L向气体放电管注入脉冲振荡电流，可控放电开关K的工作状态由触发电压Ut控制，脉冲振荡电流的大小由电流传感器检测。
参见图7a，本发明的气体放电管老练工艺和自动化老练装置的微机测控单元主要由信号调理电路、信号检测电路、微型计算机单元、可编程控制器以及相应的驱动与执行机构组成。信号调理电路将电压传感器和电流传感器进行幅度调整，以适合信号检测电路，信号检测电路将信号调理电路输出的信号转变为老炼试验的控制信号，并输入到微型计算机单元，微型计算机单元输出控制信号到可编程控制器，可编程控制器输出控制指令控制气体放电管老练电源的交流接触器的通断、电磁阀10、气缸11及同步轮，完成放电电极的切换、测试板的移位、老炼不合格气体放电管的剔除等功能。
参见图7a，本发明的气体放电管老练工艺和自动化老练装置的微机测控单元的控制过程是：先设置老练工艺参数到微机控制单元，充电电压信号由电压传感器检测，当满足设定老练工艺参数条件下，微型计算机单元发出充电保护信号，储能电容并停止充电，同时微型计算机单元发出可控放电开关触发信号，使脉冲电压引发的交流试验电路或脉冲振荡回路工作，老练试验电源作用于气体放电管，通过气体放电管的电流信号由电流传感器检测，根据给出老练是否合格判别信号，当电流传感器检测到的信号小于设定值时，老练失败，微型计算机单元给出给出老练不合格信号给可编程控制器，可编程控制器通过驱动电路和执行机构控制电磁阀10、气缸11将不合格的气体放电管吸起，反之给出老练合格信号，自此微型计算机单元给出单只气体放电管检测完毕，接下来进行同一列下一个气体放电管的老练测试……直至同排气体放电管测试完毕。当同一列气体放电管测试完毕后，微型计算机单元给出单列气体放电管测试完毕信号给可编程控制器，可编程控制器通过驱动电路和执行机构使气体放电管试验板向前移动到图2所示的不合格气体放电管放置孔的上方并使该列中不合格气体放电管放置在不合格气体放电管放置孔中。接下来可编程控制器通过驱动电路和执行机构继续往前移动进行下一列气体放电管的老练试验，重复上述过程……直至整板气体放电管老练试验完成。这时，微型计算机单元给出整板气体放电管测试完毕信号给可编程控制器，可编程控制器通过驱动电路和执行机构使气体放电管试验板移动至原始装机位置，操作者更换新的气体放电管试验板继续试验。
参见图8，气体放电管脉冲振荡老练的点动控制过程是：将待老练的气体放电管放在图2的试验板6上，设定气体放电管老练的脉冲振荡电流能量和老练的次数，按“启动”信号，然后按“点动”信号，第一个工位的电磁阀10在微机测控单元控制下和驱动电路作用下，使第一个工位的气缸11和电极12压下，试验板6上的第一列和第一行放置的气体放电管接入脉冲振荡电流回路中，这时，脉冲振荡电流源中的恒流充电电源向储能电容充电，当充电电容上的充电电压达到设定的放电能量时，储能电容上的电荷通过脉冲振荡电流源的调波元件向气体放电管放电，放电过程中的电流信号经过电流传感器以及微机测控单元的信号调理电路输入到微机测控单元的信号检测电路，当老炼的能量达到设定要求时，微机测控单元输出老炼“成功”信号，气缸抬起，通过老炼的气体放电管仍留在试验板6的孔13中，一次试验结束；当老炼的能量没有达到设定要求时，微机测控单元输出老炼“失败”信号，同时通过电磁阀驱动电路和执行机构，将气体放电管吸起，由电机带动的同步轮执行机构5沿轨道4使试验板6向前移动一个工位，并将其放入试验板的废品孔14中，一次试验结束。
参见图8，气体放电管脉冲振荡老练的连续控制过程是：将待老练的气体放电管放在图2的试验板6上，设定气体放电管老练的脉冲振荡电流能量和老练的次数，按“启动”信号，然后按“连续工作”信号，第一个工位的电磁阀10在微机测控单元控制下和驱动电路作用下，使第一个工位的气缸11和电极12压下，试验板6上的第一列和第一行放置的气体放电管接入脉冲振荡电流回路中，这时，脉冲振荡电流源中的恒流充电电源向储能电容充电，当充电电容上的充电电压达到设定的放电能量时，储能电容上的电荷通过脉冲振荡电流源的调波元件向气体放电管放电，放电过程中的电流信号经过电流传感器以及微机测控单元的信号调理电路输入到微机测控单元的信号检测电路，当老炼的能量达到设定要求时，微机测控单元输出老炼“成功”信号，通过老炼的气体放电管仍留在试验板6的孔13中，同时通过电磁阀驱动电路和执行机构，将一列气缸的第一个气缸11和电极12抬起；当老炼的能量没有达到设定要求时，微机测控单元输出老炼“失败”信号，同时通过电磁阀驱动电路和执行机构，第一列气缸的第一个气缸11将气体放电管吸起。这时微机测控单元控制，将第一列气缸的第二个气缸11和电极12压下，试验板6上的第一列和第二行放置的气体放电管接入脉冲振荡电流回路中进行老练，……，直至第一列放置的气体放电管全部老练完毕。这时，微机测控单元控制并通过驱动电路和电机带动的同步轮执行机构5，沿轨道4使试验板6向前移动一步，并将老炼的气体放电管进行分类，第一列老练试验中老炼合格的气体放电管仍留在试验板6的孔13中，第一列老练试验中未完成老练的气体放电管放入相应的废品孔14中，第一列气体发那个电管的老练试验结束。
参见图8，当第一列气体放电管老练试验结束，微机测控单元控制并通过驱动电路和电机带动的同步轮执行机构5，沿轨道4使试验板6向前移动到第二列，……，重复上述试验过程，直至整个试验板6的气体放电管全部老练完毕，这样一来，整个试验板6中，老炼合格的气体放电管全都留在试验板6的孔13中，未完成老练的气体放电管全部被放入相应的废品孔14中。
Claims (5)
1、一种气体放电管的自动化老炼装置，包括控制台机架(1)以及设置在控制台机架(1)上的台板(2)和龙门框架(3)，其特征在于：在台板(2)上安装有轨道(4)，轨道(4)上安装有与电机相连的同步轮(5)，试验板(6)固定安装在同步轮(5)上，试验板(6)上放置气体放电管(7)，龙门框架(3)上设置有气缸(11)，与气体放电管老练电源相连接的电极(12)固定安装在气缸(11)上，在台板(2)上还设置有绝缘支撑杆(8)，安装板(9)固定在绝缘支撑杆(8)上，用于控制气缸(11)的电磁阀(10)设置在安装板(9)上。
2、根据权利要求1所述的气体放电管自动化老炼装置，其特征在于：所说的试验板(6)包含大小相同的三层结构，试验板(6)最上层是一块绝缘板(6-1)，绝缘板(6-1)上开设有气体放电管老练试验放置孔(13)和废品放置孔(14)，试验板(6)的中间一层为一金属板(6-2)，金属板(6-2)上开设有和绝缘板(6-1)大小相同且位置对正的废品放置孔(15)，试验板(6)的最下面一层为一金属整板(6-3)，金属整板(6-3)与气体放电管老练电源的低压端相连。
3、根据权利要求1所述的气体放电管自动化老炼装置，其特征在于：所说的气体放电管老练电源采用脉冲电压引发的交流老炼电源，包括高压交流电源和脉冲电压引发电路，高压交流电源的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过交流接触器的两个常开触点接至第一调压器的两输入端，第一调压器的两输出端接至第一变压器的输入端，第一变压器的输出端输出交流高压，气体放电管(7)接在此交流高压的两输出端上，在气体放电管(7)与交流高压的低压端的连接线上套有电流电流传感器；脉冲引发电路的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过第一交流接触器的两个常开触点接至第二调压器的两输入端，第二调压器的两输出端又接至第二变压器的输入端，第二变压器的输出端的高压端通过整流硅堆D接至储能电容C的一端，储能电容C的另一端接至第二变压器的低压端，在储能电容C的两端还并连有由第一电压分压器R1和第二电压分压器R2组成的电压传感器，储能电容C的高压端连接到可控放电开关K的高压端，可控放电开关K的低压端通过限流电阻R连接至第一变压器的高压输出端。
4、根据权利要求1所述的气体放电管自动化老炼装置，其特征在于：所说的气体放电管老练电源采用脉冲振荡电流源，脉冲振荡电流源的空开的两输入端分别与交流220V电源的两端相连接，空开的两输出端分别通过交流接触器的两个常开触点接至调压器的两输入端，调压器的两输出端接至L1、L2和C组成的网络Z的两输入端，网络Z的两输出端输出连接至变压器T的两输出端，同时在变压器T的两输入端上还并连有保护元件D1；变压器T的两输出端接至整流桥D的输入端，整流桥D的高压输出端接至储能电容C的高压端，整流桥D的低压输出端接至储能电容C的低压端；在储能电容C的两端并接有电压传感器R1和R2，同时储能电容C的高压端连接到可控放电开关K的高压端，可控放电开关K的低压端连接调波电感L的一端，调波电感L的另一端接气体放电管(7)的一端，气体放电管(7)的另一端接至储能电容的低压端，在气体放电管(7)与储能电容C低压端的连接线上套有电流传感器。
5、根据权利要求3、4所述的气体放电管自动化老炼装置，其特征在于：所说的电压传感器和电流传感器的输出端与信号调理电路和输入端相连接，信号调理电路的输出端与信号检测电路相连接，信号调理电路将电压传感器和电流传感器进行幅度调整，信号检测电路将信号调理电路输出的信号转变为老炼试验的控制信号，并输入到计算机中，计算机输出控制信号到可编程控制器，可编程控制器输出控制指令给气体放电管老练电源、电磁阀(10)、气缸(11)及同步轮电机。
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