CN101576439A - 水轮发电机电磁性能实验模拟机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水轮发电机电磁性能实验模拟机，定子绕组嵌在定子铁心槽中，在定子绕组端部设置一定数量的抽头，转子绕组套装在转子磁极上，在转子绕组上设置若干抽头，抽头由多路滑环引出，阻尼绕组嵌在磁极的阻尼槽内，在阻尼绕组端部和本体设置电流测量元件系列高精度霍尔电流传感器和温度测量元件，测试信号通过多通道无线数字遥测装置发射进入外围的监控装置，转子轴伸端装设转矩转速在线遥测装置，在定子铁心内圆上安装测磁元件气隙磁通探测器。本发明可进行发电机运行工况下转速和转矩的测量。同时可进行水轮发电机真机上难以进行的各种短路和小角度的误同期并网实验。
Description
技术领域：
本发明涉及一种水轮发电机电磁性能实验模拟机。
技术背景：
水轮发电机的结构主要包括：定子铁心及绕组、转子铁心及绕组、机座和滑环等。随着容量的增加，水轮发电机设计制造难度越来越大。水轮发电机是电磁装置，电磁装置中的磁场是分布的、非线性的，其性能还同时受到温度应力多方面因素的影响，通常采用数学计算方法难以得到准确的结果。实验不失为水轮发电机开发研究的一个重要环节，然而，不幸的是，对大型水轮发电机，由于一些实验在真机不具备实验条件，一些实验在真机甚至具有破坏性，故对水轮发电机新产品的开发及一些工程问题的解决必须借助样机的实验研究来进行。
目前，水轮发电机定转子的很多物理量测量还没有完备的手段，因此开发一种水轮发电机电磁性能模拟机并对定转子有关部件的物理特性进行试验研究是必要的，尤其是阻尼系统的电流和温度测量国际上还没有成熟的测试技术。现有阻尼条电流的测量方法有两类，一类是计算和实验相结合的方法，此类方法引入了电磁问题计算中的各种误差(如：非线性误差，分布磁场的等效误差等)，因而不能得到真实的结果；另一类是通过测量阻尼条上两点间的压降得到阻尼条电流或测量连接每对相邻阻尼条的感应电压而得到阻尼条电流。此法由于阻尼条端部伸出长度有限，因此取样信号幅值很小，误差干扰很大，也难以获得准确的测量结果。上述测量方法需要借助滑环引出信号，由此引入了滑环的接触误差。
发明内容
本发明的目的是公开一种水轮发电机电磁性能实验模拟机，以达到模拟水轮发电机的参数、性能，探索发电机新结构和新设计计算方法的目的，并在此试验装置上实现真机上无法进行的水轮发电机电气特性的综合实验研究。本发明技术方案为：一种水轮发电机电磁性能实验模拟机，其包括：定子铁心、多抽头定子绕组、转子磁极、多抽头转子绕组、多路滑环，定子绕组嵌在定子铁心槽中，在定子绕组端部设置一定数量的抽头，转子绕组套装在转子磁极上，在转子绕组上设置若干抽头，抽头由多路滑环引出，阻尼绕组嵌在磁极的阻尼槽内，在阻尼绕组端部和本体设置电流测量元件系列高精度霍尔电流传感器和温度测量元件，测试信号通过多通道无线数字遥测装置发射进入外围的监控装置，转子轴伸端装设转矩转速在线遥测装置，在定子铁心内圆上安装测磁元件气隙磁通探测器。
采用本发明可进行的实验包括：
通过定子绕组的多个抽头之间两两短接实现定子绕组的多种内部短路，进行定子绕组匝间短路实验。
转子绕组设置多个抽头，将其引至多路滑环，通过滑环改变转子绕组的励磁情况，实现转子绕组的多种匝间短路直至半数磁极短路实验。
通过安装在定子铁心内圆上的测磁元件，在电机运行时测量气隙磁密波形。
通过阻尼绕组电气性能遥测装置，在发电机运行工况下，进行阻尼条电流和温升的直接测量。
通过转矩转速遥测装置，可进行发电机运行工况下转速和转矩的测量。同时，本模拟机在设计上考虑了承受瞬态运行方式的能力，可进行水轮发电机真机上难以进行的各种短路和小角度的误同期并网实验。
采用本发明申请的技术方案，可以实现水轮发电机电磁性能的实验研究，包括：
(1)过去难以测量的发电机转子物理量的测量，如电机阻尼绕组电流、温度的测量及实验研究。
(2)水轮发电机机网瞬态过程的实验研究，其中，绝大多数实验在实际运行的水轮发电机真机上是无法进行的。
(3)水轮发电机新设计与新结构的实验室研究。
(4)水轮发电机新理论、新计算分析方法的实验验证。
附图说明
图1本发明总装示意图
图2阻尼绕组测温局部示意图
具体实施方法
如图1所示本发明为一种水轮发电机电磁性能实验模拟机，定子铁心1、多抽头定子绕组2、转子磁极3、多抽头转子绕组4、多路滑环5，定子绕组2嵌在定子铁心1槽中，在定子绕组2端部设置一定数量的抽头6，转子绕组4套装在转子磁极3上，在转子绕组4上设置若干抽头7，抽头7由多路滑环5引出，阻尼绕组8嵌在磁极3的阻尼槽内，如图2所示，在阻尼绕组8端部和本体设置电流测量元件TBC200EH系列高精度霍尔电流传感器9和温度测量元件10，测试信号通过NIWLS-9215型多通道无线数字遥测装置11发射进入外围的监控装置，转子轴伸端装设转矩转速在TT Revolution型在线遥测装置12，在定子铁心内圆上安装测磁元件HD8390型气隙磁通探测器13。
所述的温度测量元件为铂电阻或热电偶。
本发明包括：定子铁心1、多抽头定子绕组2、转子磁极3、多抽头转子绕组4、多路滑环5、阻尼绕组电流测试装置6和转矩转速遥测装置7。定子绕组上有多个抽头，与每支路引出线和中性点引出线同时接至出线板上，可设置定子绕组不同的匝间短路方案，进行电机内部故障实验，以分析不同的主保护方案。转子绕组有多个抽头，通过套装在轴上的滑环引出，可设置转子绕组不同的匝间短路形式，以进行转子绕组匝间短路实验。除了上述结构外，系统还包括遥测装置，用于发送转矩、转速、阻尼绕组温度和电流的测量信号。在电机本体外装有无线接收装置，以接收转动部分的各种测试信号，再传至数据分析处理系统。在定子槽楔上装设磁通探头，可以进行电机的气隙磁场分布实验。此外，通过本发明还可进行空载实验、短路实验、参数测定实验、空载和负载工况的各种出口突然短路实验、误同期并网实验、定子绕组匝间短路实验、转子绕组匝间短路实验、阻尼绕组实验(稳态温升和电流)和横差保护和纵差保护实验等实验。本发明可实现如下功能：
1.定子绕组有多个抽头，与每支路中性点和出线端同时接至出线板上。
2.转子绕组有多个抽头和多路滑环。
3.将高精度霍尔电流传感器安装在阻尼条的直线伸出端，以测量阻尼条电流，并通过无线数字传输装置发射到计算机中。
4.用在线遥测装置测量转矩和转速，并通过多通道无线数字遥测系统发射到计算机上进行数据处理。
Claims (2)
1、一种水轮发电机电磁性能实验模拟机，其特征是：定子铁心(1)、多抽头定子绕组(2)、转子磁极(3)、多抽头转子绕组(4)、多路滑环(5)，定子绕组(2)嵌在定子铁心(1)槽中，在定子绕组(2)端部设置一定数量的抽头(6)，转子绕组(4)套装在转子磁极(3)上，在转子绕组(4)上设置若干抽头(7)，抽头(7)由多路滑环(5)引出，阻尼绕组(8)嵌在磁极(3)的阻尼槽内，在阻尼绕组(8)端部和本体设置电流测量元件TBC200EH系列高精度霍尔电流传感器(9)和温度测量元件(10)，测试信号通过多通道无线数字遥测装置(11)发射进入外围的监控装置，转子轴伸端装设转矩转速在线遥测装置(12)，在定子铁心内圆上安装测磁元件气隙磁通探测器(13)。
2、根据权利要求1所述的一种水轮发电机电磁性能实验模拟机，其特征是：所述的温度测量元件为铂电阻或热电偶。
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