CN107807340A - 一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，包括固定架、装夹架和检测电路，固定架与装夹架之间均匀布设有多个绝缘活动支座，绝缘活动支座的下端与固定架连接固定，绝缘活动支座的上端与装夹架之间连接有绝缘平顶旋转螺栓，装夹架上装夹有多个铁芯，每个铁芯上均缠绕有相应的绕组，每个绕组均与检测电路连接。本发明结构紧凑、简单合理，能够完成不同对中距离、不同宽度尺寸的铁心装夹，电测试时铁心内部磁场不受干扰，提高测量的准确率。

Description

一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，具体涉及一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台。

背景技术

铁心是变压器中主要的磁路。通常由含硅量较高，表面涂有绝缘漆的冷轧硅钢片叠装而成，铁心和绕在其上的线圈组成完整的电磁感应系统。目前硅钢材料的标准磁性能检测方法爱泼斯坦方圈法在测试时，被测样片以双搭接的方式组成回路，有别于实际变压器采用的步进式搭接的方式。连接方式的差异将造成标准测试方法测得的硅钢叠片磁性能有别于实际变压器叠片铁心的真实特性，无法准确预测不同结构铁心叠装后的实际情况。为进一步优化变压器产品设计，研究新型节能材料的应用，需要一种能够实现不同结构铁心的叠装且能够安装绕组进行通电测试的试验平台。现有技术专利《铁心叠装台》^[1]可实现不同结构铁心的搭接但无法缠绕线圈，未进行绝缘设计无法进行通电测试；现有技术专利《激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法及平台》^[2]实现了叠片铁心激励条件的可控性，但该专利仅针对产品变压器的测试，无法实现不同结构铁心模型的叠装，无法实现针对铁心的温升、噪音等测试。

[参考文献]

[1]蔡子祥,魏龙,张聪,闫成亮,吴世东.铁心叠装台[P].中国专利:204096290U,2015-01-14.

[2]刘洋,韩贵胜,范亚娜,刘涛,聂京凯,程志光.激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法及平台[P].中国专利:104360294A,2015-02-18.

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，本发明结构紧凑、简单合理，能够完成不同对中距离、不同宽度尺寸的铁心装夹，电测试时铁心内部磁场不受干扰，提高测量的准确率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，包括固定架、装夹架和检测电路，固定架与装夹架之间均匀布设有多个绝缘活动支座，绝缘活动支座的下端与固定架连接固定，绝缘活动支座的上端与装夹架之间连接有绝缘平顶旋转螺栓，装夹架上装夹有多个铁芯，每个铁芯上均缠绕有相应的绕组，每个绕组均与检测电路连接。

按照上述技术方案，固定架包括多层叠放的工字钢，相邻层间的工字钢相互交叉，相邻层工字钢之间通过夹紧滑块连接固定。

按照上述技术方案，每层工字钢包括多个相互平行的工字钢，相邻层工字钢之间相互垂直。

按照上述技术方案，工字钢的层数为三层，第一层工字钢、第二层工字钢和第三层工字钢由下至上依次叠放，第一层工字钢和第二层工字钢均为两个相互平行的工字钢，第二层工字钢的两端分别与第一层的两个工字钢连接，第三层工字钢包括5个相互平行的工字钢，第三层工字钢的两端分别与第二层的两个工字钢连接。

按照上述技术方案，装夹架包括多个拉板夹件，拉板夹件成横向和纵向框架分布，橫向拉板夹件和纵向拉板夹件相互首尾夹持，拉板夹件分为上拉板和下拉板，铁芯两端设置于上拉板和下拉板之间，上拉板和下拉板通过固定螺栓锁紧固定，从上下两侧对铁芯夹紧.

按照上述技术方案，拉板夹件沿长度方向分布有多个固定夹板，固定夹板包括上夹板和下夹板，拉板夹件设置于上夹板和下夹板之间，上夹板和下夹板通过固定螺栓锁紧固定，从上下两侧对拉板夹件夹紧固定。

按照上述技术方案，拉板夹件和固定夹板的材质均为绝缘板。

按照上述技术方案，检测电路包括3个相互并联的绕组检测单元、电抗器、4#电流表、直流电源、电容、4#电压表和调压器，绕组检测单元的个数与绕组的个数一致，与绕组一一对应设置，绕组检测单元依次与电抗器、4#电流表和直流电源串联，绕组检测单元的两端与电容并联，4#电压表并联与电容的两端；

其中，绕组检测单元包括依次串联的绕组电流表、调压器和绕组电压表，绕组电压表的两端与相应绕组的两端并联。

按照上述技术方案，绕组和绕组检测单元的个数均为3个，3个绕组分别为第一绕组、第二绕组和第三绕组；3个绕组检测单元中的绕组电流表分别为1#电流表、2#电流表和3#电流表；3个绕组检测单元中的绕组电压表分别为1#电压表、2#电压表和3#电压表，所述调压器为三相调压器；

其中，1#电压表依次与调压器A相和1#电流表串联，2#电压表依次与调压器B相和2#电流表串联，3#电压表依次与调压器C相和3#电流表串联，第一绕组、第二绕组和第三绕组的两端分别与1#电压表、2#电压表和3#电压表的两端并联。

按照上述技术方案，装夹架与铁芯之间设有绝缘垫板。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明结构紧凑、合理，能够完成不同对中距离、不同宽度尺寸的铁心叠装工作，通过绝缘平顶螺栓和绝缘活动支座使在铁心上缠绕绕组通电测试时铁心内部磁场不受结构件的干扰，提高测量的准确率。

2.通过调节电源的电压大小及输出波形可对绕组施加不同的激励条件以模拟不同的工况，并在该工况下能够测试试验平台的损耗、磁通密度、温升等参数。

附图说明

图1是本发明实施例中检测电路的示意图；

图2是本发明实施例中硅钢叠片铁心性能模拟试验平台的主视图；

图3是图2的左视图；

图4是图2的俯视图；

图中，1-调压器A相，2-调压器B相，3-调压器C相，4-1#电流表，5-2#电流表，6-3#电流表，7-1#电压表，8-2#电压表，9-3#电压表，10-直流电源，11-4#电流表，12-4#电压表，13-电容，14-电抗器，15-铁心，16-绕组，17-第一层工字钢，18-第二层工字钢，19-第三层工字钢，20-夹紧滑块，21-绝缘活动支座，22-绝缘平顶旋转螺栓，23-拉板夹件，24-固定螺母，25-固定螺栓，26-固定夹板，27-垫板，28-声级计，29-微欧计，30-水平仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图4所示，本发明提供的一种实施例中硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，包括固定架、装夹架和检测电路，固定架与装夹架之间均匀布设有多个绝缘活动支座21，绝缘活动支座21的下端与固定架连接固定，绝缘活动支座21的上端与装夹架之间连接有绝缘平顶旋转螺栓22，装夹架上装夹有多个铁芯，每个铁芯上均缠绕有相应的绕组16，每个绕组16均与检测电路连接。

进一步地，固定架包括多层叠放的工字钢，相邻层间的工字钢相互交叉，相邻层工字钢之间通过夹紧滑块20连接固定。

进一步地，每层工字钢包括多个相互平行的工字钢，相邻层工字钢之间相互垂直。

进一步地，工字钢的层数为三层，第一层工字钢17、第二层工字钢18和第三层工字钢19由下至上依次叠放，第一层工字钢17和第二层工字钢18均为两个相互平行的工字钢，第二层工字钢18的两端分别与第一层的两个工字钢连接，第三层工字钢19包括5个相互平行的工字钢，第三层工字钢19的两端分别与第二层的两个工字钢连接。

进一步地，装夹架包括多个拉板夹件23，拉板夹件23成横向和纵向框架分布，橫向拉板夹件23和纵向拉板夹件23相互首尾夹持，形成四边形，拉板夹件23分为上拉板和下拉板，铁芯两端设置于上拉板和下拉板之间，上拉板和下拉板通过固定螺栓25锁紧固定，从上下两侧对铁芯夹紧；拉板夹件23沿长度方向分布有多个固定夹板26，固定夹板26包括上夹板和下夹板，拉板夹件23设置于上夹板和下夹板之间，上夹板和下夹板通过固定螺栓25锁紧固定，从上下两侧对拉板夹件23夹紧固定。

进一步地，检测电路包括3个相互并联的绕组检测单元、电抗器14、4#电流表11、直流电源10、电容13、4#电压表12和调压器，绕组检测单元的个数与绕组16的个数一致，与绕组16一一对应设置，绕组检测单元依次与电抗器14、4#电流表11和直流电源10串联，绕组检测单元的两端与电容13并联，4#电压表12并联与电容13的两端；

其中，绕组检测单元包括依次串联的绕组电流表、调压器和绕组电压表，绕组电压表的两端与相应绕组的两端并联。

进一步地，绕组电流表的一端分别与电容13的一端、4#电压表12的一端和直流电源10连接，绕组电压表的一端分别与抗电器、4#电压表12的另一端和电容13的另一端连接。

进一步地，绕组和绕组检测单元的个数均为3个，3个绕组分别为第一绕组、第二绕组和第三绕组；3个绕组检测单元中的绕组电流表分别为1#电流表4、2#电流表5和3#电流表6；3个绕组检测单元中的绕组电压表分别为1#电压表7、2#电压表8和3#电压表9，所述调压器为三相调压器；

其中，1#电压表7依次与调压器A相1和1#电流表4串联，2#电压表8依次与调压器B相2和2#电流表5串联，3#电压表9依次与调压器C相3和3#电流表6串联，第一绕组、第二绕组和第三绕组的两端分别与1#电压表7、2#电压表8和3#电压表9的两端并联。

进一步地，装夹架与铁芯之间设有绝缘垫板27。

一种以上所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将铁芯装夹固定于装夹架上，将水平仪30放置于装夹架上，通过调节绝缘平顶旋转螺栓22调平装夹架；

2)在铁芯上安装绕组，确保各铁芯心柱绕线方向一致，绕线匝数为N；

3)将绕组与检测电路连接，使用1#电流表4、2#电流表5和3#电流表6分别测量3个绕组内的电流I，使用1#电压表7、2#电压表8、3#电压表9分别测量3个绕组两端电压U；

4)打开调压器开关，调节电压大小使绕组的线圈升压至目标电压(U)，通过频率(f)，磁感强度(B)，绕组的线圈匝数(N)可计算绕组的线圈两端目标电压U＝fBNA；打开直流电源10开关设定目标电流大小I1；

5)使用功率计3个绕组检测单元的损耗值P，使用微欧计29温度探针测量铁心各部位温升，使用声级计28测量铁心相应位置噪音；

6)设定不同的磁感强度(B)与直流电流I1，重复步骤6、7，得到不同磁感强度及偏磁电流下叠片铁心的特性参数。

本发明的工作原理：

一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台：将一层工字钢17、二层工字钢18、三层工字钢19、绝缘活动支座21由夹紧滑块20连接并逐级安装，绝缘活动支座21上安装绝缘平顶旋转螺栓22，绝缘平顶旋转螺栓22支撑拉板夹件23，铁心15由拉板夹件23固定，绕组16缠绕在铁心15上、绕组16、调压器A相1、B相2、C相3、直流电源10、电容13、电抗器14、电流表4、5、6、电压表7、8、9用导线按照图1连接于系统中。

使用步骤

步骤1：对照设计图按照目标铁心结构上下轭位置调整第二层工字钢18间距；

步骤2：对照设计图按照目标铁心结构中柱位置调整第三层工字钢19间距；

步骤3：在绝缘平顶旋转螺栓22上安装下层拉板夹件23，将水平仪30放置于拉板夹件23上，根据水平仪30反馈的数值调整各绝缘平顶旋转螺栓22叠高度，逐级叠装铁心并夹紧拉板夹件23使铁心固定；

步骤4：安装铁心绕组，确保各心柱绕线方向一致，绕线匝数为N；

步骤5：如图1所示连接电路，使用高精度功率计三通道电流表4、5、6、三通道电压表7、8、9分别测量各绕组内电流I及两端电压U；

步骤6：打开调压器开关，调节电压大小使线圈升压至目标电压(U)，通过频率(f)，磁感强度(B)，线圈匝数(N)可计算线圈两端目标电压U＝fBNA；打开直流电源10开关设定目标电流大小I1；

步骤7：读取功率计三通道损耗值P，使用微欧计29温度探针测量铁心各部位温升，使用声级计28测量铁心相应位置噪音；

步骤8：设定不同的磁感强度(B)与直流电流I1，重复步骤6、7，得到不同磁感强度及偏磁电流下叠片铁心的特性参数。

一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，包括铁心15、拉板夹件23、绕组、一层工字钢、二层工字钢、三层工字钢、连接一、二、三层工字钢及活动支座的夹紧滑块20、绝缘活动支座21、安装于活动支座上的绝缘平顶旋转螺栓22、拉板夹件23、铁心、绕组、调压器、直流电源10、电容13、电抗器14、固定螺栓25、固定螺母24、固定夹板26、垫板27、声级计28、微欧计29。

绝缘活动支座21上安装有10个绝缘平顶旋转螺栓22，其可自由调整高度以满足绕组的安装，并可控制绕组与第三层工字钢19的距离。

绝缘平顶螺栓上安装有绝缘拉板夹件23，使通电测试时铁心内部磁场不受工字钢支架影响。

绝缘拉板夹件23上使用16片绝缘夹板、12枚绝缘固定螺栓25紧固铁心。

绝缘拉板夹件23与铁心间上下磁轭部位垫有绝缘垫板27，防止铁心变形。

综上所述，本发明结构紧凑、合理，能够完成不同对中距离、不同宽度尺寸的铁心叠装工作，通过设计绝缘平顶螺栓、绝缘夹板及垫板27可在叠装铁心上缠绕绕组，且通电测试时铁心内部磁场不受结构件的干扰。通过调节电源的电压大小及输出波形可对绕组施加不同的激励条件以模拟不同的工况，并在该工况下能够测试试验平台的损耗、磁通密度、温升等参数。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，包括固定架、装夹架和检测电路，固定架与装夹架之间均匀布设有多个绝缘活动支座，绝缘活动支座的下端与固定架连接固定，绝缘活动支座的上端与装夹架之间连接有绝缘平顶旋转螺栓，装夹架上装夹有多个铁芯，每个铁芯上均缠绕有相应的绕组，每个绕组均与检测电路连接。

2.根据权利要求1所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，固定架包括多层叠放的工字钢，相邻层间的工字钢相互交叉，相邻层工字钢之间通过夹紧滑块连接固定。

3.根据权利要求2所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，每层工字钢包括多个相互平行的工字钢，相邻层工字钢之间相互垂直。

4.根据权利要求3所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，工字钢的层数为三层，第一层工字钢、第二层工字钢和第三层工字钢由下至上依次叠放，第一层工字钢和第二层工字钢均为两个相互平行的工字钢，第二层工字钢的两端分别与第一层的两个工字钢连接，第三层工字钢包括5个相互平行的工字钢，第三层工字钢的两端分别与第二层的两个工字钢连接。

5.根据权利要求1所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，装夹架包括多个拉板夹件，拉板夹件成横向和纵向框架分布，橫向拉板夹件和纵向拉板夹件相互首尾夹持，拉板夹件分为上拉板和下拉板，铁芯两端设置于上拉板和下拉板之间，上拉板和下拉板通过固定螺栓锁紧固定，从上下两侧对铁芯夹紧。

6.根据权利要求5所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，拉板夹件沿长度方向分布有多个固定夹板，固定夹板包括上夹板和下夹板，拉板夹件设置于上夹板和下夹板之间，上夹板和下夹板通过固定螺栓锁紧固定，从上下两侧对拉板夹件夹紧固定。

7.根据权利要求6所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，拉板夹件和固定夹板的材质均为绝缘板。

8.根据权利要求1所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，检测电路包括3个相互并联的绕组检测单元、电抗器、4#电流表、直流电源、电容、4#电压表和调压器，绕组检测单元的个数与绕组的个数一致，与绕组一一对应设置，绕组检测单元依次与电抗器、4#电流表和直流电源串联，绕组检测单元的两端与电容并联，4#电压表并联与电容的两端；

其中，绕组检测单元包括依次串联的绕组电流表、调压器和绕组电压表，绕组电压表的两端与相应绕组的两端并联。

9.根据权利要求8所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，绕组和绕组检测单元的个数均为3个，3个绕组分别为第一绕组、第二绕组和第三绕组；3个绕组检测单元中的绕组电流表分别为1#电流表、2#电流表和3#电流表；3个绕组检测单元中的绕组电压表分别为1#电压表、2#电压表和3#电压表，所述调压器为三相调压器；

其中，1#电压表依次与调压器A相和1#电流表串联，2#电压表依次与调压器B相和2#电流表串联，3#电压表依次与调压器C相和3#电流表串联，第一绕组、第二绕组和第三绕组的两端分别与1#电压表、2#电压表和3#电压表的两端并联。

10.根据权利要求1所述的硅钢叠片铁心性能模拟试验平台，其特征在于，装夹架与铁芯之间设有绝缘垫板。