一种电磁脉冲冲击试验装置及其脉冲发生控制电路制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电磁脉冲冲击试验装置及其脉冲发生控制电路，尤其适应于飞机除冰系统，属于电磁脉冲冲击装置技术领域。本发明专利技术包括充电电路模块、放电电路模块、交流接触器；充电电路模块包括单相调压器与倍压整流模块；放电电路模块包括储能电容器组、晶闸管、晶闸管触发电路、快恢复二极管以及脉冲线圈；本发明专利技术用交流接触器分别控制源于相电的直流高电压以及源于线电的触发直流电压，脉冲线圈在数百微秒内流经几千安培的瞬态大电流，试验件上可形成数千牛顿的瞬态电磁力以及高达上万ｇ的加速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高加速度电磁脉冲冲击试验装置及其脉冲发生控制电路，尤其适应于 飞机除冰系统，属于电磁脉冲冲击装置

技术介绍
电磁脉冲振动在飞机除冰系统中应用很广，目前已公开其原理是利用晶闸管触发放电 电路，储能电容瞬态释放电能，在线圈周围产生强磁场，激发金属板上形成强涡流场并产生 瞬态的电磁力，从而可以去除附着在金属板上的冰层。已公知的脉冲线圈与飞机结构固定 成一个整体，重量颇大且独立性能差，同时电路一般固定输出参数，灵活性不大。在实验研究中，要获得5000g以上的冲击加速度比较难，且当加速度超过5000g时 就难于准确地获得冲击数据以及冲击波形，同时目前公知的用于高能级特殊实验环境的仪 器，其设备和控制复杂且成本颇高。另外，科学实验中需要对某些特殊金属涂层材料进行耐 压耐冲击研究，科研中也需要解决某些非对称脉冲波形的激励问题，而科研中分析较多的 是一些常见的规则型的脉冲激励，在激励设备上高加速度且非规则脉冲激励的设备却很少 见。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述特种激振器造价成本高、加速度峰值难以提高至5000g至上 万g等技术问题，提供一种电磁脉冲冲击试验装置及其脉冲发生控制电路。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案一种电磁脉冲发生控制电路，包括充电电路模块和放电电路模块，其中 所述充电电路模块包括单相调压器和倍压整流模块；其中倍压整流模块由n组相互串 联的滤波电容和二极管组成，n为自然数；所述放电电路模块包括储能电容器组、晶间管、晶间管触发电路、快恢复二极管以及脉 冲线圈，其中晶闸管触发电路包括三相整流模块、固态继电器与开关电源；充电电路模块中，所述单相调压器的输入端分别与三相电中的一根火线、总电源开关、 三相电中的零线连接，单相调压器的电压输出端与倍压整流模块的输入端相连接；倍压整 流模块的正极输出端通过交流接触器的主接点分别与储能电容器组的正极、晶闸管的正极 相连接，倍压整流模块的负极输出端分别与三相电中的零线、交流接触器的辅接点的常闭 触头连接，交流接触器的辅接点的另一端分别与储能电容器组的负极、快恢复二极管的正 极以及脉冲线圈的一端相连接；放电电路模块中，所述晶闸管的触发电路中三相整流模块的输入端分别与三相电源的 三根火线相连接，三相整流模块的输出电压经电阻分压处理后，其高电压端与固态继电器 的第一个脚(高电压端)连接，三相整流模块的负极输出端通过交流继电器的辅接点的常开 触头与储能电容的负极相连接；所述晶闸管的负极分别与快恢复二级管的负极、脉冲线圈 的另一端相连接；晶闸管的控制极通过功率电阻与固态继电器的第二个脚相连接，固态继 电器的第三个脚通过触发开关与开关电源相接，固态继电器的第四个脚接模拟地。充电电路模块与放电电路模块的切换通过交流接触器控制，充电电路模块充电而放电电路模块不动作时，交流接触器的主接点和辅接点的常闭触头闭合，而交流接触器辅 接点的常开触头断开；开启放电模块时，交流接触器的主接点和辅接点的常闭触头断开，而 交流接触器辅接点的常开触头闭合。进一步的，前述电磁脉冲发生控制电路中储能电容器组耐压值为2000V，其电容量 分别可调至250、500、750与1000 u F。进一步的，前述电磁脉冲发生控制电路中还包括电流采集模块，所述电流采集模 块包括电流变送器以及记忆示波器；其中电流变送器的输入端与脉冲线圈的正向电流的导 线连接，电流变送器的输出端与记忆示波器的输入端连接。一种电磁脉冲冲击试验装置，包括装备支架、冲击试验板以及测量用仪器，还包括 电磁脉冲发生控制电路、控制电路辅助部件；所述冲击试验板上开设有用于安装脉冲线圈的导槽；所述控制电路辅助部件包括脉冲线圈、线圈骨架以及用于连接脉冲线圈两端的接线 柱；其中脉冲线圈安放在线圈骨架内，线圈骨架固定在冲击试验板的导槽上，线圈骨架上开 有用于安装接线柱和固定骨架的阶梯孔；接线柱的一端开有卡住脉冲线圈的槽，另一端加 工成螺纹形状。进一步的，前述电磁脉冲冲击试验装置的冲击试验板由金属材料板或金属复合 层板制成，厚度要求在该材料产生的趋肤效应之内，其长度范围为100 1000mm，宽度为 250 340mm。进一步的，前述电磁脉冲冲击试验装置的脉冲线圈由漆包铜扁线绕成，线圈骨架 由聚四氟乙烯材料加工而成，接线柱由紫铜制成。进一步的，前述电磁脉冲冲击试验装置的线圈骨架采用螺杆及螺母并辅以垫块固 定在冲击试验板的导槽上，且可以通过调整螺母在螺杆上的位置以调整线圈与试验件的垂 直距离，同时可间接调节线圈与线圈间的水平距离。进一步的，前述电磁脉冲冲击试验装置的接线柱的另一端加工成螺纹形状包括采 用与所述接线柱另一端相适应的紫铜螺母或者经过表面打磨处理的带有内螺纹孔的短圆 柱，脉冲线圈嵌在接线柱的槽内后施以银焊。进一步的，前述电磁脉冲冲击试验装置，做标定试验时，配置相应振动测试系统以 比对测量的脉冲电路信号。本专利技术采用如上技术方案具有如下技术效果本专利技术中脉冲线圈是利用漆包铜扁线缠绕而成，根据线圈骨架中线圈安放槽的形状绕 制后安放其中。线圈的个数可根据需要安装，线圈间的距离以及线圈与试验板之间的间距 都可灵活调节。线圈的选用可以由继电器控制其关断，线圈骨架可以在机架的导槽上移动， 确定好位置后旋紧导槽处连接线圈骨架的垫块与螺母即可。线圈与试验板的间距是通过调 整螺母在螺栓上的旋进的深度来选择。按照实际需要，调节充电电路的调压器，使储能电容达到一定的电压值后，再启动 放电电路，脉冲线圈产生瞬态的大电流，金属试验件在瞬变的电磁场中产生涡流电，形成一 个巨大的电磁力，在该瞬态电磁力的冲击下，可产生一个高达50000g的加速度，以满足实 验室的瞬态冲击高加速度的要求，同时通过调节电压，可以对金属涂层以及金属复合材料 进行耐压标定，或者用于金属表面附着层的破坏研究。在该实验设备中，电路正向导通时电流与充电电压存在以下关系—-mt - ￡mL 1 ‘其中，*表示电流，％表示充电电压，o 表示衰减角频率,》表示充电时间ffi表示衰 减指数，ff = J_，衰减角频率，式中为电路电阻力线圈电感，为储能2LiLC v2ijMLC电容容值。电磁力与电流存在以下关系F = f -式中，流经线圈的电流的平方作为电磁力^的一个因子，且电磁力与试验板件的 物性参数相关，如弹性模量巡，泊松比k，尺寸rf，边界条件i等相关。峰值加速度与电磁力之间的关系可用简单的关系表达为。由以上关系式可以得知，该冲击是一个既含有指数因子又含有正弦因子的非对称 非常规的脉冲激励。本专利技术采用三相电源，电路中用于储能电容充电的高压直流电源来自三相中的一 根火线与零线，即利用的是相电压。为保证晶闸管触发电压的稳定性，晶闸管触发所需的直 流电压来自三相中的线电压，这两者之间分别利用交流接触器KM6控制。这样可以解决高 压直流电压中倍压整流与放电电路共地、整流二极管不导通的问题。由于电磁脉冲的除冰原理可以产生在短时间内产生巨大的电磁力，本专利技术在此基 础上对电路控制加以研究改进，并特别设计了重量精简且安装灵活的线圈骨架以及连接脉 冲线圈两端的接线柱，同时还设计了可用于平台实验的冲击试验装置，该专利技术可用于激振 系统研究的高加速度冲击试验台，以解决特种激振器造价成本高、加速度峰值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁脉冲发生控制电路，其特征在于：包括充电电路模块和放电电路模块，其中：所述充电电路模块包括单相调压器和倍压整流模块；其中倍压整流模块由ｎ组相互串联的滤波电容和二极管组成，ｎ为自然数；所述放电电路模块包括储能电容器组、晶闸管、晶闸管触发电路、快恢复二极管以及脉冲线圈，其中晶闸管触发电路包括三相整流模块、固态继电器与开关电源；充电电路模块中，所述单相调压器的输入端分别与三相电中的一根火线、总电源开关、三相电中的零线连接，单相调压器的电压输出端与倍压整流模块的输入端相连接；倍压整流模块的正极输出端通过交流接触器的主接点分别与储能电容器组的正极、晶闸管的正极相连接，倍压整流模块的负极输出端分别与三相电中的零线、交流接触器的辅接点的常闭触头连接，交流接触器的辅接点的另一端分别与储能电容器组的负极、快恢复二极管的正极以及脉冲线圈的一端相连接；放电电路模块中，所述晶闸管的触发电路中三相整流模块的输入端分别与三相电源的三根火线相连接，三相整流模块的输出电压经电阻分压处理后，其高电压端与固态继电器的第一个脚连接，三相整流模块的负极输出端通过交流继电器的辅接点的常开触头与储能电容的负极相连接；所述晶闸管的负极分别与快恢复二级管的负极、脉冲线圈的另一端相连接；晶闸管的控制极通过功率电阻与固态继电器的第二个脚相连接，固态继电器的第三个脚通过触发开关与开关电源相接，固态继电器的第四个脚接模拟地。...

【技术特征摘要】
1.一种电磁脉冲发生控制电路，其特征在于包括充电电路模块和放电电路模块，其中所述充电电路模块包括单相调压器和倍压整流模块；其中倍压整流模块由n组相互串 联的滤波电容和二极管组成，n为自然数；所述放电电路模块包括储能电容器组、晶间管、晶间管触发电路、快恢复二极管以及脉 冲线圈，其中晶闸管触发电路包括三相整流模块、固态继电器与开关电源；充电电路模块中，所述单相调压器的输入端分别与三相电中的一根火线、总电源开关、 三相电中的零线连接，单相调压器的电压输出端与倍压整流模块的输入端相连接；倍压整 流模块的正极输出端通过交流接触器的主接点分别与储能电容器组的正极、晶闸管的正极 相连接，倍压整流模块的负极输出端分别与三相电中的零线、交流接触器的辅接点的常闭 触头连接，交流接触器的辅接点的另一端分别与储能电容器组的负极、快恢复二极管的正 极以及脉冲线圈的一端相连接；放电电路模块中，所述晶闸管的触发电路中三相整流模块的输入端分别与三相电源的 三根火线相连接，三相整流模块的输出电压经电阻分压处理后，其高电压端与固态继电器 的第一个脚连接，三相整流模块的负极输出端通过交流继电器的辅接点的常开触头与储能 电容的负极相连接；所述晶闸管的负极分别与快恢复二级管的负极、脉冲线圈的另一端相 连接；晶闸管的控制极通过功率电阻与固态继电器的第二个脚相连接，固态继电器的第三 个脚通过触发开关与开关电源相接，固态继电器的第四个脚接模拟地。2.根据权利要求1所述的电磁脉冲发生控制电路，其特征在于所述储能电容器组耐 压值为2000V，其电容量分别可调至250、500、750与1000 yF。3.根据权利要求1所述的电磁脉冲控制电路，其特征在于还包括电流采集模块，所述 电流采集模块包括电流变送器以...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱春玲，李清英，白天，孙卫平，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]