CN103712653A

CN103712653A - 一种同步发电机通风测试装置

Info

Publication number: CN103712653A
Application number: CN201410003563.6A
Authority: CN
Inventors: 李伟力; 韩继超; 李金阳; 王立坤; 焦晓霞; 张书宽
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2014-01-03
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2034-01-03
Also published as: CN103712653B

Abstract

本发明公开了一种同步发电机通风测试装置，该装置包括：输电线，同步发电机转子轴，整流器，励磁系统的外转子，励磁系统的内转子，背绕式定子电枢绕组，拖动外转子轴的电动机，定子绕组，定子铁心，定子径向通风沟，连杆，定子绕组温度传感器，测量流体流速传感器，测量流体温度传感器，直流电源，转子励磁绕组，同步发电机的转子，定转子之间气隙，前伸式测量流体流速传感器，前伸式测量流体温度传感器，拖动同步发电机转子主轴的电动机。该装置可以避免高昂的实验费用，具有测量不同工况时同步发电机内流体流速、流体温度和定子绕组温度准确和易于实现等优点，而且采用的带有非同轴永磁无刷外转子励磁系统运行安全可靠。

Description

一种同步发电机通风测试装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种同步发电机通风测试装置。

背景技术

在现代发电机发展过程中，随着发电机单机容量不断增大，相应电磁损耗也在不断增加，使得发电机内产生很大热量，严重影响定子绕组绝缘的可靠性。因此，需要将电机内热量散出去，并加以冷却。但是，由于发电机结构非常复杂，要想了解发电机内部流体运动状况、流体温度变化情况以及定转子温度变化规律，还有风扇和冷却器对发电机的冷却能力，是极其困难的。这需要通过试验方法、测试装置和计算分析方法相结合来了解发电机内各部分温升情况，为更大容量发电机设计提供理论基础。现有装置不能够准确地测量同步发电机内部流体流速、流体温度以及定子绕组温度。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何准确地测量同步发电机内部流体流速、流体温度以及定子绕组温度。

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种同步发电机通风测试装置，该装置包括：输电线，同步发电机转子轴，整流器，励磁系统的外转子，励磁系统的内转子，背绕式定子电枢绕组，拖动外转子轴的电动机，定子绕组，定子铁心，定子径向通风沟，连杆，定子绕组温度传感器，测量流体流速传感器，测量流体温度传感器，直流电源，转子励磁绕组，同步发电机的转子，定转子之间气隙，前伸式测量流体流速传感器，前伸式测量流体温度传感器，拖动同步发电机转子主轴的电动机；

励磁系统的内转子、背绕式定子电枢绕组和励磁系统的外转子由内向外分布，励磁系统的内转子与同步发电机的转子同轴，并与拖动同步发电机转子主轴的电动机连接，拖动外转子轴的电动机连接励磁系统的外转子，励磁系统的外转子和内转子相对运动；

在同步发电机转子轴上安装有整流器，整流器一端连接背绕式定子电枢绕组，另一端通过输电线连接转子励磁绕组；

定子铁心位于同步发电机的转子外，定子铁心和同步发电机的转子轴向之间有定转子之间气隙，定子侧的定子铁心在轴向呈片段分布，铁心段与铁心段之间通过连杆连接，铁心段与铁心段之间有定子径向通风沟，定子铁心的轭背部安装测量流体速度传感器和测量流体温度传感器，直流电源与定子绕组连接，定子绕组安装有定子绕组温度传感器以及定转子之间气隙内安装前伸式测量流体流速传感器，前伸式测量流体温度传感器。

进一步，作为优选，在同步发电机转子轴两侧上分别安装有一台离心式风扇。

进一步，作为优选，所述同步发电机的转子内部具有轴径向通风沟。

本发明提出一种带有非同轴永磁无刷外转子励磁系统的同步发电机通风测试装置，可以获得转子旋转状态时，在同步发电机不同运行工况下定子径向通风沟和定转子之间气隙内流体流速、流体温度和定子绕组温度的分布规律，这些是以往无法测量的，也无法进一步研究同步发电机的发热状态和冷却效果。该装置可以避免高昂的实验费用，具有测量不同工况时同步发电机内流体流速、流体温度和定子绕组温度准确和易于实现等优点，而且采用的带有非同轴永磁无刷外转子励磁系统运行安全可靠。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为一种带有非同轴永磁无刷外转子励磁系统的同步发电机通风测试装置；

图2为转子具有轴径向通风沟的一种带有非同轴永磁无刷外转子励磁系统的同步发电机通风测试装置。

图中，1为离心式风扇，2为输电线，3为同步发电机转子轴，4为整流器，5为励磁系统的外转子，6为励磁系统的内转子，7为背绕式定子电枢绕组，8为拖动外转子轴的电动机，9为定子绕组，10为定子铁心，11为定子径向通风沟，12为连杆，13为定子绕组温度传感器，14为测量流体流速传感器，15为测量流体温度传感器，16为直流电源，17为转子励磁绕组，18为同步发电机的转子，19为定转子之间气隙，20为前伸式测量流体流速传感器，21为前伸式测量流体温度传感器，22为拖动同步发电机转子主轴的电动机，23为转子的轴径向通风沟。

具体实施方式

参照图1-2对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式一：

如图1所示，该测试装置的励磁系统由励磁系统的外转子5，励磁系统的内转子6和背绕式定子电枢绕组7组成，励磁系统的内转子6与同步发电机的转子18同轴。励磁系统的外转子5和内转子6相对运动，在背绕式定子电枢绕组7中产生三相交流电流，该三相交流电流大小可由励磁系统的外转子5和内转子6的相对运动速度决定，并可以在一定范围内进行调节。

由于励磁系统的外转子5和内转子6相对运动感应出交流电流，因此，需要在与同步发电机转子轴3上安装整流器4，整流器4将交流电整流成直流电，通过输电线2提供给转子励磁绕组17，励磁电流在转子励磁绕组17中流动，并产生热量。

随着同步发电机转子18旋转，流体将热量传递到定转子之间气隙19和定子侧的定子铁心10和定子径向通风沟11。定子铁心10的轭背部安装测量流体速度传感器14和测量流体温度传感器15，定子绕组9安装有定子绕组温度传感器13以及定转子之间气隙内安装前伸式测量流体流速传感器20，前伸式测量流体温度传感器21，以便测量定子径向通风沟11和定转子之间气隙19内流体温度和流体流速以及定子绕组9的温度。定子绕组9不通电，可看作空载运行。因此，通过改变通入定子绕组9的电流大小，可以测量同步发电机不同运行工况下定子侧的定子径向通风沟11和定转子之间气隙19内流体流速和流体温度，还可以测量定子绕组9的温度。

由于转子励磁绕组17内的电流可控且不让其电流太大，同时，由于整个实验装置的体积很大，故在定子侧的定子绕组9内所感应的电流可以忽略不计。因此，在做同步发电机各种工况试验时，可以通过改变定子绕组9内通电电流的大小来模拟同步发电机各种工况试验。

该励磁系统的外转子5是表面贴磁结构，在实际运行时，由拖动外转子轴的电动机8拖动励磁系统的外转子5，拖动外转子轴的电动机8转速可调，以实现励磁系统的外转子5和内转子6相对运动。励磁系统的内转子6和同步发电机转子18同轴，均由拖动同步发电机转子主轴的电动机22进行拖动。

在同步发电机转子轴3上安装有两台离心式风扇1。通过在定子通风沟轭背部安装测量流体速度传感器14和测量流体温度传感器15以及定转子之间气隙安装前伸式测量流体流速传感器20和前伸式测量流体温度传感器21，即可测量定子径向通风沟11和定转子之间气隙19内的流体速度和流体温度。以上同步发电机的转子18内部无轴径向通风沟。

具体实施方式二：

如图2所示，同步发电机转子18具有轴径向通风沟23。

测试方法：

转子励磁绕组17无励磁时，同步发电机定子绕组9不通电，研究同步发电机内部流体流速的分布规律；转子励磁绕组17无励磁时，同步发电机定子绕组9通有不同直流电流，研究同步发电机内部流体流速，流体温度和定子绕组温度的分布规律。

转子励磁绕组17有励磁时，同步发电机定子绕组9通有不同直流电流，研究不同工况下同步发电机内部流体流速，流体温度和定子绕组温度的分布规律。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种同步发电机通风测试装置，其特征在于，该装置包括：输电线（2），同步发电机转子轴（3），整流器（4），励磁系统的外转子（5），励磁系统的内转子（6），背绕式定子电枢绕组（7），拖动外转子轴的电动机（8），定子绕组（9），定子铁心（10），定子径向通风沟（11），连杆（12），定子绕组温度传感器（13），测量流体流速传感器（14），测量流体温度传感器（15），直流电源（16），转子励磁绕组（17），同步发电机的转子（18），定转子之间气隙（19），前伸式测量流体流速传感器（20），前伸式测量流体温度传感器（21），拖动同步发电机转子主轴的电动机（22）；

励磁系统的内转子（6）、背绕式定子电枢绕组（7）和励磁系统的外转子（5）由内向外分布，励磁系统的内转子（6）与同步发电机的转子（18）同轴，并与拖动同步发电机转子主轴的电动机（22）连接，拖动外转子轴的电动机（8）连接励磁系统的外转子（5），励磁系统的外转子（5）和内转子（6）相对运动；

在同步发电机转子轴（3）上安装有整流器（4），整流器（4）一端连接背绕式定子电枢绕组（7），另一端通过输电线（2）连接转子励磁绕组（17）；

定子铁心（10）位于同步发电机的转子（18）外，定子铁心（10）和同步发电机的转子（18）轴向之间有定转子之间气隙（19），定子侧的定子铁心（10）在轴向呈段状分布，铁心段与铁心段之间通过连杆（12）连接，铁心段与铁心段之间有定子径向通风沟（11），定子铁心（10）的轭背部安装测量流体速度传感器（14）和测量流体温度传感器（15），直流电源（16）与定子绕组（9）连接，定子绕组（9）安装有定子绕组温度传感器（13）以及定转子之间气隙内安装前伸式测量流体流速传感器（20），前伸式测量流体温度传感器（21）。

2.根据权利要求书1所述的同步发电机通风测试装置，其特征在于：在同步发电机转子轴（3）两侧上分别安装有一台离心式风扇（1）。

3.根据权利要求书1所述的同步发电机通风测试装置，其特征在于：所述同步发电机的转子（18）内部具有轴径向通风沟（23）。