[发明专利]一种无刷励磁发电机测量装置及其测量方法

说明书

本发明属于电机测量领域，具体为一种无刷励磁发电机测量装置及其测量方法。一种无刷励磁发电机包括示波器、分流器、滑环，所述滑环连接有第一、二、三导线，与第一、二、三导线连接的所述滑环分别配合有第一、二、三碳刷，第一、二、三碳刷的另一端分别连接有第四、五、六导线，所述第五导线分出两根支流，所述第四导线和第五导线的一根支流连接至分流器的两端，所述示波器的电流检测端连接至分流器的两端，所述示波器的电压检测端与第六导线和第五导线的另一根支流相连接。本发明将旋转的电压、电流信号转接成禁止的稳定可测的电压、电流信号，在进行无刷励磁发电机各绕组温升时，能够对主发电机转子励磁绕组进行幅值和波形的测量。

技术领域

本发明属于电机测量领域，涉及无刷励磁发电机的主发电机转子绕组电流及电压信号的测量，具体为一种无刷励磁发电机测量装置及其测量方法。

背景技术

无刷励磁发电机近几十年来已经成为经典同步发电机最具前途的发展方向之一。由于线路简单，制造成本低廉，广泛应用在小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源等领域。它对边远地区电气化的实现，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一，无刷励磁发电机的应用愈来愈广泛。对其运行可靠性的要求也愈来愈高。

无刷励磁发电机主要由主发电机，旋转整流模块ZL，交流励磁发电机三部分组成，如图1所示，其中主发电机包括主发电机转子励磁绕组L2、主发电机定子绕组DRZ；所述交流励磁发电机包括交流励磁机定子励磁绕组L1、交流励磁机转子绕组JC；其中，旋转整流模块ZL的第一直流输出端和第二直流输出端分别连接至主发电机定子绕组DRZ的第一输入接头18和第二输入接头19相连接；所述旋转整流模块ZL通过三相交流线与所述交流励磁机转子绕组JC相连接；所述交流励磁机定子励磁绕组L1连接至直流稳压电源DW，所述交流励磁机输出线圈、旋转整流模块ZL和主发电机转子励磁绕组L2绕安装在无刷励磁发电机上的转轴轴伸作同轴旋转，所述励磁发电机的已相当成熟。交流励磁发电机提供三相交流电经过旋转整流模块ZL转换成直流电为同轴旋转的主发电机转子绕组提供磁场。调节交流励磁机的给定励磁电流就等于控制主发电机的磁场，实现对主发电机定子绕组DRZ的输出调节。

无刷励磁发电机它的主要优点：无滑动的接触部分，就是没有碳刷，没有滑环3和碳刷的磨损更不需要进行更换。因此，发电机两端会非常洁净，可靠性更高。可长期连续运行，特别适用于自动化电站。由于没有旋转接触的导电部分，所以不会产生火花，特别适用于有易燃气体及多粉尘等恶劣环境条件下的场合。因为控制励磁功率小，因此利于远程自动化控制。

其缺点是由于交流励磁机输出线圈和旋转整流模块ZL与主发电机转子同轴旋转，在试验台上很难直接测量主发电机转子的实际励磁电流幅值和波形，无法进行电流谐波分析。需根据电机相关参数估算转子励磁电流，存在一定的偏差，一旦绕组、整流模块参数选取不准确就易造成旋转整流模块ZL、绕组出现故障。这不仅维修困难，而且还会威胁机组的正常运行。

由此可见，对主发电机转子的实际励磁电流幅值和波形的分析关系到整台无刷励磁发电机的输出电源品质以及整机的质量保证，其重要性不言而喻。

其中测量无刷励磁发电机的主发电机转子励磁绕组L2的实际励磁电流幅值和波形的现有试验方案是由拖动机17通过联轴节16带动无刷励磁发电机旋转输出电能对各绕组进行温升的测量，如图1所示，具体步骤：首先使用伏安法测量无刷励磁发电机在静止时主发电机转子励磁绕组L2的冷态电阻，随后启动拖动机17达无刷励磁发电机额度转速后逐步增加其励磁电流使无刷励磁发电机达额度试验参数值并保持至主发电机转子励磁绕组L2温升稳定，随后对无刷励磁发电机进行快速制动，仍然使用伏安法测量主发电机转子励磁绕组L2的热态电阻。通过主发电机转子励磁绕组L2的冷热态电阻的变化，根据主发电机转子励磁绕组L2的电阻变化和铜导体发热系数计算出主发电机转子励磁绕组L2的温升值。