一种大电流直流放电的毫秒级控制装置的制作方法

1.本实用新型属于电器自动化领域，具体涉及一种大电流直流放电的毫秒级控制装置。


背景技术：

2.在工业生产和科学研究中，经常需要快速大电流直流放电，以瞬间产生巨大的焦耳热，使物质快速升温，生成不同的物质结构。例如，wo2020/051000（flash joule heating synthesis method and compositions thereof）公开了一种使用电力的闪蒸焦耳热法制备石墨烯，这种方法通过把炭黑、焦炭或无烟煤等碳粉放在石英管中，大电流通电不到1秒，温度高达3000℃左右，碳粉瞬间变为石墨烯。这个放电过程的瞬间电流为400a-1000a，瞬间功率可达120kva，放电时间一般需控制在0.1至10秒，因此要求直流接触器是毫秒级可控的。由于直流电路中电子是单向流动的，在接通和断开的瞬间会产生强大的电弧，产生上千度的高温，因此这种毫秒级可控的大功率直流接触器必须是惰性气体灭弧的，成本较高，价格昂贵，而且目前市售的直流接触器最大额定电流是1000a。在控制大电流直流放电时，如果直流接触器额定功率不足，就会导致接触器触头在接通瞬间熔接在一起，导致接触器损坏。因此目前的直流接触器很难满足越来越大直流电流放电的毫秒控制需求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是，设计一种大电流直流放电的毫秒级控制装置，满足大电流直流放电的需求。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种大电流直流放电的毫秒级控制装置，由直流电源、直流接触器、接触器控制设备和用电器组成，直流电源给用电器供电，放电过程由控制设备和直流接触器来自动控制，其特征在于，由多个同型号的直流接触器并联组成直流接触器组再串联入直流电源和用电器组成的电路，直流接触器组的接触器控制信号线并联后再连接到控制设备输出控制口。
6.进一步地，所述的单个直流接触器的额定电流为50a至500a。
7.进一步地，所述的直流接触器组的接触器个数为2至20个。
8.进一步地，所述的接触器控制设备是可编程逻辑控制器（plc）或者单片机。
9.本实用新型的有益效果在于：（1）因为控制设备可以达到毫秒级控制通断，本实用新型可以对直流放电进行毫秒级控制。（2）因为接触器组的信号线是并联到控制器上，而且接触器型号相同，通断信号几乎同时到达接触器，使接触器几乎同时通断，每个接触器上分配到的电流就会明显降低，可以承担起大电流的控制，最大电流可以达到10000a。（3）由于额定电流每提高1倍，直流接触器的价格会上升大约4倍，所以使用本实用新型的接触器组可以降低接触器成本50%左右。
附图说明
10.图1是本实用新型的大电流直流放电的电路示意图。
具体实施方式
11.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
12.下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用原料和材料，如无特殊要求，均可以从商业途径获得。附图1是本实用新型的直流大电流放电的电路示意图，包括直流电源1，用电器2，控制器3和接触器4，接触器内有触点开关5和控制线圈6，多个接触器并联形成一个接触器组7。
13.实施例1
14.选用直流电源为100千瓦直流电源（最大电压200v和最大电流500a），用电器为0.4欧姆的电阻，控制器选用西门子plc，接触器选用2个额定电流为500a的直流接触器组成接触器组。接好线路，进行多次通断实验：接通100毫秒后断开3秒再接通，反复进行直到有一个接触器无法熔接断开或者次数超过10万次。两个接触器组成的接触器组寿命超过10万次。
15.作为对比，只使用1个接触器进行实验，接触器寿命只有800多次。
16.可见，多个接触器并联形成接触器组可以达到毫秒级控制大电流直流放电的要求。
17.实施例2
18.把实施例1的接触器改为额定电流为50a的接触器，把20个这样的接触器并联形成接触器组，进行通断实验，寿命也达到10万次。因此，可以使用多达20个接触器来组成接触器组，对大电流直流放电进行毫秒级控制。
19.实施例3
20.将实施例1的控制器改为单片机，进行重复通断，2个接触器组成的接触器组的寿命超过10万次。可见，使用单片机也满足对大电流直流放电的毫秒级控制需求。
21.以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种大电流直流放电的毫秒级控制装置，由直流电源、直流接触器、接触器控制设备和用电器组成，直流电源给用电器供电，放电过程由控制设备和直流接触器来自动控制，其特征在于，由多个同型号的直流接触器并联组成直流接触器组再串联入直流电源和用电器组成的电路，直流接触器组的接触器控制信号线并联后再连接到控制设备输出控制口。2.根据权利要求1所述的一种大电流直流放电的毫秒级控制装置，其特征是：所述的单个直流接触器的额定电流为50a至500a。3.根据权利要求1所述的一种大电流直流放电的毫秒级控制装置，其特征是：所述的直流接触器组的接触器个数为2至20个。4.根据权利要求1所述的一种大电流直流放电的毫秒级控制装置，其特征是：所述的接触器控制设备是可编程逻辑控制器（plc）或者单片机。

技术总结
为了满足大电流直流放电的毫秒级控制，本实用新型提供了一种由直流电源、直流接触器、接触器控制设备和用电器组成的控制装置，由多个同型号的直流接触器并联组成直流接触器组再串联入直流电源和用电器组成的电路，直流接触器组的接触器控制信号线并联后再连接到控制设备输出控制口。这种毫秒级控制装置可以在大电流直流放电通断次数达到10万次以上。大电流直流放电通断次数达到10万次以上。大电流直流放电通断次数达到10万次以上。


技术研发人员：张全福 吕海港
受保护的技术使用者：吕海港
技术研发日：2022.09.13
技术公布日：2023/1/24