CN104422852A - 一种超导磁体线圈匝间绝缘检测装置及方法 - Google Patents

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汪汀
魏晓涛
宫博
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Abstract

本发明涉及一种超导磁体线圈匝间绝缘检测装置及方法，其中装置由恒流源的正极接至超导线圈一端的滑环，然后由超导线圈的另一端的滑环出线接至电阻的一端，电阻的另一端再接至恒流源的负极形成闭合回路，采集卡通过测量线分别连接到超导线圈两端的滑环外和电阻的两端，分别测量电阻与超导线圈两端的电压，再将四路测量线分别连接到采集卡的两路通道中。检测时，分别从超导线圈两端和电阻的两端取出电压信号，计算出超导线圈的电阻值并记录，通过比较当前时刻与前一时刻的电阻值之差是否超过阈值来判断是否出现匝间短路。本发明可以在线圈绕制过程中精确测量电阻，能够及时观测线圈阻值的变化，结构简单程序易开发且测量精确。

Description

一种超导磁体线圈匝间绝缘检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种超导磁体线圈匝间绝缘检测装置及方法，应用于超导磁体线圈绕制中绝缘性能的动态检测。 
背景技术
目前，针对电机、变压器等线圈匝间绝缘的检测已出现比较成熟的检测仪，超导线圈的绕制过程中也有对线圈电阻值的检查，大部分都是采用四线制测量线圈电阻值，由恒流源提供一个恒定电流，采用两个精度较高的电压表和电流表，得到电压和电流，计算出电阻。当出现匝间短路时，电阻减小值会超出测量仪表本身误差值范围。但这种方法只能在线圈停止绕制时进行测量，如需确保线圈绕制过程中无短路发生，必须经常停止绕制从而测量电阻变化，且如发现短路已经发生时，无法及时确定短路点的精确位置，这些都严重影响绕制效率和绝缘补救措施的及时实施。 
发明内容
本发明是为了克服现有技术测量超导线圈电阻值不连续和无法及时发现短路发生点的不足，提供了一种动态测量超导线圈阻值的装置及方法，能及时发现线圈阻值的变化情况。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述装置由恒流源的正极接至超导线圈一端的滑环，然后由超导线圈的另一端的滑环出线接至电阻的一端，电阻的另一端再接至恒流源的负极形成闭合回路，采集卡通过测量线分别连接到超导线圈两端的滑环外和电阻的两端，分别测量电阻与超导线圈两端的电压，再将四路测量线分别连接到采集卡的两路通道中。 
所述方法包括以下步骤：①将电阻两端的电压除以电阻的出厂标定电阻值得到整个回路中的电流，再将超导线圈两端的电压除以整个回路中的电流获得当前时刻的超导线圈电阻值；②采集并记录超导线圈电阻值，并对超导线圈在当前时刻与前一时刻的电阻值做差，计算得到阻值变化量并取绝对值为正；③设定阈值为当超导线圈两匝短路时所减小的阻值，并取绝对值为正，判别阻值变化量与阀值的大小关系。当阻值变化量大于阈值时，则报警灯变红，报警铃响起，同时记录温度、湿度随时间的变化，当绕制结束后可分析温湿度对线圈阻值的影响，反之，则说明超导磁体线圈绝缘性能良好，可以继续绕制。 
本发明的有益效果是，可以在线圈绕制过程中精确测量电阻，及时观测线圈阻值的变化， 结构简单程序易开发且测量精确。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
图1是本发明的电路组成图。 
图2是具体设备实施时的电路图。 
图3是本发明的检测方法流程图。 
图中标号示意如下：1-超导线圈，2-滑环，3-电阻，4-恒流源，5-采集卡，6-航空插头，7-直流电源。 
具体实施方式
本发明通过采用高精度测量滑环，将线圈转动的圆周运动转化为不动的测量点，使得测量转动状态的线圈阻值成为可能。 
如图1所示，恒流源(4)的正极接至超导线圈(1)一端的滑环(2)，然后由超导线圈(1)的另一端的滑环(2)出线接至电阻(3)的一端，电阻(3)的另一端再接至恒流源(4)的负极形成闭合回路，采集卡(5)通过测量线分别连接到超导线圈(1)两端的滑环(2)外和电阻(3)的两端，分别测量电阻(3)与超导线圈(1)两端(滑环包含在内)的电压，再将四路测量线分别连接到采集卡(5)的两路通道中。 
如图2所示的实施例中，直流电源(7)由220V交流电供电，另一端得到24V和5V的直流电给采集卡和温湿度传感器供电，温湿度传感器有两线分别为温度信号正极与湿度信号正极，它们与地线分别连接至采集卡的0号通道与1号通道，从而完成温湿度的测量。超导线圈的一端滑环处通过航空插头(6)的一个引脚连接至电阻的一端，电阻的一端再接至恒流源的负极，恒流源、滑环、超导线圈和电阻共同组成电流回路。电阻两侧连接至采集卡的2号通道，超导线圈的两端通过航空插头的引脚接至采集卡的3号通道，从而完成对超导线圈两侧电压和电阻两侧电压的测量。 
如图3所示，基于上述超导磁体线圈匝间绝缘检测装置的检测方法包括以下步骤：①将电阻两端的电压除以电阻的出厂标定电阻值得到整个回路中的电流，再将超导线圈两端的电压除以整个回路中的电流获得当前时刻的超导线圈电阻值；②采集并记录超导线圈电阻值，并对超导线圈在当前时刻与前一时刻的电阻值做差，计算得到阻值变化量(关注电阻值之差为负时，取绝对值，为正)；③设定阈值为当超导线圈两匝短路时所减小的阻值(取绝对值， 为正)，判别阻值变化量与阀值的大小关系。当阻值变化量大于阈值时，则报警灯变红，报警铃响起，同时记录温度、湿度随时间的变化，当绕制结束后可分析温湿度对线圈阻值的影响，反之，则说明超导磁体线圈绝缘性能良好，可以继续绕制。 

Claims (2)

1.一种超导磁体线圈匝间绝缘检测装置，其特征在于，恒流源(4)的正极接至超导线圈(1)一端的滑环(2)，然后由超导线圈(1)的另一端的滑环(2)出线接至电阻(3)的一端，电阻(3)的另一端再接至恒流源(4)的负极形成闭合回路，采集卡(5)通过测量线分别连接到超导线圈(1)两端的滑环(2)外和电阻(3)的两端，分别测量电阻(3)与超导线圈(1)两端的电压，再将四路测量线分别连接到采集卡(5)的两路通道中。
2.一种基于权利要求1所述装置的检测方法。其特征在于，包括以下步骤：
①将电阻两端的电压除以电阻的出厂标定电阻值得到整个回路中的电流，再将超导线圈两端的电压除以整个回路中的电流获得当前时刻的超导线圈电阻值；
②采集并记录超导线圈电阻值，并对超导线圈在当前时刻与前一时刻的电阻值做差，计算得到阻值变化量并取绝对值为正；
③设定阈值为当超导线圈两匝短路时所减小的阻值，并取绝对值为正，判别阻值变化量与阀值的大小关系。当阻值变化量大于阈值时，则报警灯变红，报警铃响起，同时记录温度、湿度随时间的变化，当绕制结束后可分析温湿度对线圈阻值的影响，反之，则说明超导磁体线圈绝缘性能良好，可以继续绕制。
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