CN108710050A - 一种大功率滑环性能测试装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大功率滑环电学性能测试装置及方法，装置包括变压器、被测大功率滑环和负载；变压器为升压变压器，能够将电压升至被测大功率滑环绝缘性能测试的要求电压；变压器的初级绕组与工业电源相连，变压器的次级绕组与被测大功率滑环的某两个相邻环路相连，并在这两个环路之间串接负载，实现对这两个相邻环路之间的绝缘性能测试；变压器的初级绕组还与被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路相连，实现对两个相邻环路之外的某一环路的大电流工况下的电学性能测试。本发明具有电路结构简单、可行性高的优点，能够以现有的小功率工业电源对大功率滑环性能进行测试，能尽可能地提高出厂大功率滑环产品质量，降低出厂大功率滑环产品故障率。

Description

一种大功率滑环性能测试装置与方法

技术领域

本发明涉及滑环性能测试技术领域，尤其涉及一种大功率滑环性能测试装置与方法。

背景技术

大功率滑环工作时，需要承受高电压与大电流(超过200kW的大功率滑环，大多为kV级别的输电电压，且随着滑环功率的增大，电压、电流也会跟着增大)，这就对大功率滑环内部各环路之间的绝缘性能以及其各环路电学性能要求很高，故而进行性能测试非常必要。

对于高压电网资源不足的地方，难以满足大功率滑环性能测试的MW级配电需求，虽然可以采用变压器等一系列仪器设备实现大功率滑环性能测试的高电压需求，如CN205669496U《大功率电动泵组的测试装置》，但由于一般的负载都难以承受大电流，除非采用很多的负载并联起来分流使用，导致所需要的负载功率过大，这样也就非常大地拉高了实验的复杂度和成本，故而大电流的测试条件很难得到满足，进行测试时也大多采用的是小电流，如CN105974247A《导电滑环的测试系统及方法》。即使对于高压电网资源充足的地方，能满足MW级的测试电源配电需求，但亦需要足够的负载用于消耗来自电源的电能，如若采用现有输电网络进行试验，风险太高，稍有不慎便会造成大面积电路损毁，甚至引起火灾；如若采用其它负载，由于功率太大，则成本过高，且风险也很大。目前的大功率滑环性能测试方法都没有能够同时进行高电压与大电流条件下的大功率滑环性能测试。

对于中小型生产企业而言，要满足MW级的配电需求尚且不易，更何况还要进行性能测试。所以，很多企业便选择将大功率滑环定子和转子装配完成后不做性能测试直接出厂，这也就导致了很多出厂的产品存在质量问题，特别是对于造价高昂的风力发电机组而言，一旦大功率滑环发生故障，则可能导致整个风机毁于一旦，大大影响了相关行业的发展。

发明内容

针对上述大功率滑环行业存在的现实问题，本发明提出一种大功率滑环电学性能测试装置及方法，为装配完成后的大功率滑环提供一种高效便捷的出厂检测技术方案。该测试装置及方法具有电路结构简单、可行性高的优点，能够以现有的小功率工业电源对大功率滑环性能进行测试，能尽可能地提高出厂大功率滑环产品质量，降低出厂大功率滑环产品故障率。

本发明主要检测大功率滑环在高电压下内部各环路之间的绝缘性能、以及大电流工况下的电学性能，并在不破坏滑环原有结构与工作特性的前提下，以减速电机模拟驱动力源，测试大功率滑环在旋转输电时，内部结构的接触稳定性。

为了模拟大功率滑环旋转输电的工作特性，本发明采用减速电机模拟大功率滑环的驱动力源，所述变压器的初级绕组输入端与工业电源输出端相连，其电压为380V，在工业交流电源小功率的场景中，考虑到大功率滑环由多环路组成，且各环路之间输电相互独立，因此，可如上所述将大功率滑环的多个环路同时与变压器的初级绕组和次级绕组相连。考虑到常用的仪器中大部分负载都难以承受大电流，故而选用能承受高电压的电阻丝作为大功率滑环性能测试装置的负载。在测试过程中，与变压器次级绕组相连的大功率滑环两相邻环路之间的电压较初级绕组的电压将增大，为了顺利进行大功率滑环两相邻环路之间的绝缘性能测试，所选的变压器应能将电压升到绝缘性能测试电压之上。同时可在电路中通过并联更多的电阻丝来增大功率以增大变压器初级绕组中的电流，则此时与变压器初级绕组相连的大功率滑环环路的电流将增大，为了准确地检测大功率滑环的电学性能，需要并联的负载功率应能使得与变压器初级绕组相连的大功率滑环环路中的电流能达到测试电流的需求，如此便可同时完成大功率滑环在高电压下内部各环路之间的绝缘性能与大电流工况下的电学性能测试。

基于上述原理，本发明采用如下技术方案：

所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：包括变压器、被测大功率滑环和负载；

所述变压器为升压变压器，能够将电压升至被测大功率滑环绝缘性能测试的要求电压；所述变压器的初级绕组与工业电源相连，所述变压器的次级绕组与被测大功率滑环的某两个相邻环路相连，并在这两个环路之间串接负载，用来消耗测试时的电能，实现对这两个相邻环路之间的绝缘性能测试；所述变压器的初级绕组还与被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路相连，实现对两个相邻环路之外的某一环路的大电流工况下的电学性能测试。

进一步的优选方案，所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：采用多个相互并联的负载整体串接在两个相邻环路之间，提高变压器初级绕组中的电流，达到对两个相邻环路之外的某一环路进行电学性能测试的大电流工况要求。

进一步的优选方案，所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：所述负载采用能承受被测大功率滑环绝缘性能测试要求电压的电阻丝。

进一步的优选方案，所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：还包括减速电机；所述减速电机能够模拟被测大功率滑环的驱动力源，驱动被测大功率滑环旋转。

采用上述测试装置进行大功率滑环性能测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：断开工业电源开关，将升压变压器次级绕组与被测大功率滑环的两个相邻环路相连，并在这两个相邻环路之间串接负载，所述负载能够消耗测试时的电能并满足电学性能测试的大电流工况要求；将升压变压器初级绕组与工业电源相连，并连接被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路；

步骤2：打开工业电源开关，检测负载两端的电压存在以及升压变压器初级绕组中的电流存在；

步骤3：采用电压表测量负载两端的电压，与升压变压器的理论计算值相比，若符合要求则表明此时与升压变压器次级绕组相连的两个相邻环路可进行绝缘性能测试；经过设定时间后，再次测量负载两端的电压，若负载两端的电压值变化量满足要求，则表示被测大功率滑环的这两个相邻环路之间的绝缘性能满足要求；

步骤4：采用电流表测量升压变压器初级绕组中的电流，与升压变压器的理论计算值相比，若符合要求则表明此时与升压变压器初级绕组相连的某一环路可进行电学性能测试；经过设定时间后，再次测量升压变压器初级绕组中的电流，若初级绕组中的电流值变化量满足要求，则表示被测大功率滑环中该与升压变压器初级绕组相连的某一环路电学性能满足要求；

步骤5；断开工业电源开关，重新选择两个相邻环路与升压变压器次级绕组相连，并重新选择被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路与升压变压器初级绕组相连；重复步骤2～4进行测试；

步骤6：重复步骤5，直至被测大功率滑环中的所有环路测试完毕。

进一步的优选方案，所述一种大功率滑环性能测试的方法，其特征在于：还包括步骤7：将被测大功率滑环与减速电机连接，使减速电机驱动大功率滑环旋转，重复步骤1～步骤6，完成被测大功率滑环的动态性能测试。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明采用小功率工业电源就能够进行大功率滑环性能测试，省去了大功率配电电源和负载的引入产生额外的成本。

2、本发明采用电阻丝作为负载进行测试，可行性高。

3、现有技术中对于表征滑环电学性能参数的很多测试均采用小电流，对于大功率滑环而言，误差大，测试不准确。本发明可通过并联电阻丝增大负载的功率以增大所测试环路的电流，实现大功率滑环在大电流下电学性能的测试，精确度更高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的装置结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1给出了本发明的装置结构图，本实施例中的大功率滑环性能测试装置，包括升压变压器1、被测大功率滑环2和负载3。本实施例中的被测大功率滑环2有6个通道，大功率滑环2左边为定子部分，右边为转子部分。

本发明采用小功率380V工业电源作为测试电源，升压变压器1的初级绕组与工业电源输出端以及被测大功率滑环相连，升压变压器1的次级绕组与被测大功率滑环、负载相连，则变压器初级绕组、次级绕组均与被测大功率滑环相连，但初、次级绕组所连接的环路不同。

由于大功率滑环的工作特性，其内部各环路之间需要承受高电压，对绝缘性能要求很高，故而在测试过程中，需要采用升压变压器1来增大次级绕组的电压，由于大功率滑环由多环路组成，且各环路之间输电相互独立，故可将滑环相邻环路与负载串接，再与升压变压器1的次级绕组相连以满足大功率滑环内部各环路之间的绝缘性能测试的高电压需求。同时，还需要对大功率滑环电学性能进行测试，要求大功率滑环能导通大电流，故可在测试过程中对与升压变压器1次级绕组相连的负载3进行调节，通过并联更多的电阻丝以增大负载的功率可使升压变压器1初级绕组的电流增大。由于大功率滑环由多环路输电且相互独立，故可将升压变压器1的初级绕组以及次级绕组同时与大功率滑环相连，进而同时完成大功率滑环在高电压下内部各环路之间的绝缘性能和大电流工况下的电学性能测试。

如图1所示，所述变压器的初级绕组与工业电源相连，所述变压器的次级绕组与被测大功率滑环的某两个相邻环路相连，并在这两个环路之间串接负载，用来消耗测试时的电能，实现对这两个相邻环路之间的绝缘性能测试；所述变压器的初级绕组还与被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路相连，实现对两个相邻环路之外的某一环路的大电流工况下的电学性能测试。

在进行大功率滑环绝缘性能测试时，需要各相邻环路之间能耐高压，因此可依次将各相邻环路分别在次级绕组中与负载串联，之后再与变压器的次级绕组相连，使被测试的相邻环路之间的电压为负载3两端的电压，即升压变压器1中次级绕组的电压。此外，负载3可采用变阻器或阻值较大的电阻丝，以确保电路安全。

在进行大功率滑环电学性能测试时，需要测试的是各个环路的输电性能，因此需要将单个环路分别串联接入初级绕组中，所串入的大功率滑环环路应不同于此时与变压器次级绕组相连的两相邻环路。

采用上述测试装置进行大功率滑环性能测试的方法，包括以下步骤：

步骤1：断开工业电源开关，将升压变压器次级绕组与被测大功率滑环的两个相邻环路相连，并在这两个相邻环路之间串接负载，所述负载能够消耗测试时的电能并满足电学性能测试的大电流工况要求；将升压变压器初级绕组与工业电源相连，并连接被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路；

步骤2：打开工业电源开关，检测负载两端的电压存在以及升压变压器初级绕组中的电流存在；

步骤3：采用电压表测量负载两端的电压，与升压变压器的理论计算值相比，若符合要求则表明此时与升压变压器次级绕组相连的两个相邻环路可进行绝缘性能测试；经过设定时间后，再次测量负载两端的电压，若负载两端的电压值变化量满足要求，则表示被测大功率滑环的这两个相邻环路之间的绝缘性能满足要求；

步骤4：采用电流表测量升压变压器初级绕组中的电流，与升压变压器的理论计算值相比，若符合要求则表明此时与升压变压器初级绕组相连的某一环路可进行电学性能测试；经过设定时间后，再次测量升压变压器初级绕组中的电流，若初级绕组中的电流值变化量满足要求，则表示被测大功率滑环中该与升压变压器初级绕组相连的某一环路电学性能满足要求；

步骤5；断开工业电源开关，重新选择两个相邻环路与升压变压器次级绕组相连，并重新选择被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路与升压变压器初级绕组相连；重复步骤2～4进行测试；

步骤6：重复步骤5，直至被测大功率滑环中的所有环路测试完毕。

步骤7：在进行测试时，考虑到大功率滑环旋转输电的工作特性，采用减速电机作为驱动力源来驱动大功率滑环旋转，更真实地模拟大功率滑环的工作特性，以提高测试准确度。将被测大功率滑环与减速电机连接，使减速电机驱动大功率滑环旋转，重复步骤1～步骤6，完成被测大功率滑环的动态性能测试。

步骤6完成时已对无力学载荷时的大功率滑环的电学性能检测完毕，主要测试的是大功率滑环内部的静态接触是否稳定，接下来的步骤7以减速电机驱动大功率滑环旋转，进行的是根据大功率滑环旋转输电的实际工作特性进行大功率滑环的电学性能测试，步骤7进行的测试更加逼近于大功率滑环的实际工作环境，对于大功率滑环电学性能的检测也更加有效。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：包括变压器、被测大功率滑环和负载；

所述变压器为升压变压器，能够将电压升至被测大功率滑环绝缘性能测试的要求电压；所述变压器的初级绕组与工业电源相连，所述变压器的次级绕组与被测大功率滑环的某两个相邻环路相连，并在这两个环路之间串接负载，用来消耗测试时的电能，实现对这两个相邻环路之间的绝缘性能测试；所述变压器的初级绕组还与被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路相连，实现对两个相邻环路之外的某一环路的大电流工况下的电学性能测试。

2.根据权利要求1所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：采用多个相互并联的负载整体串接在两个相邻环路之间，提高变压器初级绕组中的电流，达到对两个相邻环路之外的某一环路进行电学性能测试的大电流工况要求。

3.根据权利要求2所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：所述负载采用能承受被测大功率滑环绝缘性能测试要求电压的电阻丝。

4.根据权利要求1所述一种大功率滑环性能测试装置，其特征在于：还包括减速电机；所述减速电机能够模拟被测大功率滑环的驱动力源，驱动被测大功率滑环旋转。

5.利用权利要求1所述测试装置进行大功率滑环性能测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：断开工业电源开关，将升压变压器次级绕组与被测大功率滑环的两个相邻环路相连，并在这两个相邻环路之间串接负载，所述负载能够消耗测试时的电能并满足电学性能测试的大电流工况要求；将升压变压器初级绕组与工业电源相连，并连接被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路；

步骤2：打开工业电源开关，检测负载两端的电压存在以及升压变压器初级绕组中的电流存在；

步骤3：采用电压表测量负载两端的电压，与升压变压器的理论计算值相比，若符合要求则表明此时与升压变压器次级绕组相连的两个相邻环路可进行绝缘性能测试；经过设定时间后，再次测量负载两端的电压，若负载两端的电压值变化量满足要求，则表示被测大功率滑环的这两个相邻环路之间的绝缘性能满足要求；

步骤4：采用电流表测量升压变压器初级绕组中的电流，与升压变压器的理论计算值相比，若符合要求则表明此时与升压变压器初级绕组相连的某一环路可进行电学性能测试；经过设定时间后，再次测量升压变压器初级绕组中的电流，若初级绕组中的电流值变化量满足要求，则表示被测大功率滑环中该与升压变压器初级绕组相连的某一环路电学性能满足要求；

步骤5；断开工业电源开关，重新选择两个相邻环路与升压变压器次级绕组相连，并重新选择被测大功率滑环中除上述两个相邻环路外的其它某一环路与升压变压器初级绕组相连；重复步骤2～4进行测试；

步骤6：重复步骤5，直至被测大功率滑环中的所有环路测试完毕。

6.根据权利要求5所述一种大功率滑环性能测试的方法，其特征在于：还包括步骤7：将被测大功率滑环与减速电机连接，使减速电机驱动大功率滑环旋转，重复步骤1～步骤6，完成被测大功率滑环的动态性能测试。