CN109374949A - 电流测试系统 - Google Patents

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任海龙
梁艳萍
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    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

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Abstract

本申请提出了一种电流测试系统,包括电源平台,以及分别与电源平台电连接的交流电机定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台,其中,所述电源平台包括可编程电源和变压器,可编程电源通过变压器为定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台提供稳定的电流。本申请操作简单,在测量过程中,无需制造样机,可以对交流电机定子多匝换位线棒股线电流进行测量,大大减少了电机设计的成本。

Description

电流测试系统
技术领域
本申请属于电气技术领域,具体涉及一种电流测试系统。
背景技术
大型交流电机新机组的电机容量不断增大,电磁负荷不断提高,进而使交流电机的发热问题愈发严重,影响电机的可靠性和运行寿命。定子绕组是交流电机的重要组成部分,定子绕组的附加损耗是引起电机发热问题主要原因之一。为减小发电机定子绕组的附加损耗,槽内导体由多根扁平铜线构成电机的定子绕组多匝换位线棒,但是这又导致定子绕组的每根股线在槽部与端部的混合交变漏磁场下所处的位置不同,形成了不同的感应电势,使定子绕组多匝换位线棒的每匝股线间产生了循环电流,与股线正常通过的平均电流相互叠加后,就会使得各个股线电流有一部分大于股线平均电流,一部分小于股线平均电流,进而形成了股线环流损耗,使股线局部温升过大,影响电机绝缘。
因此,为了减小或消除定子绕组多匝换位线棒股线间的环流,为了验证定子绕组多匝换位线棒的换位技术对循环电流的抑制效果,相关技术中,一般采用温度时间曲线实验求线棒的损耗,温度测量法,开路电压法等等。
然而这些方法都是在电机整机中进行测量,通过测出的温度、电势等,进行数学运算等步骤转换成股线中的电流,由于电机内部通风和发热是十分复杂的,因此测量和计算过程中往往会引入一些难以预料的误差。
发明内容
针对于现有技术中的不足,本申请提供一种电流测试系统。
为了实现上述目的,本申请提供了一种电流测试系统,包括电源平台,以及分别与电源平台电连接的交流电机定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台,其中,所述电源平台包括可编程电源和变压器,可编程电源通过变压器为定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台提供稳定电流。
进一步地,定子多匝换位线棒平台包括交流电机定子多匝换位线棒和单槽定子铁芯,单槽定子铁芯上开有一个连通两端的凹槽,交流电机定子多匝换位线棒放置在凹槽内,其中,交流电机定子多匝换位线棒包括上层线棒和下层线棒。
进一步地,上层线棒和下层线棒外表面均覆盖有绝缘包裹层且每根线棒的每根股线之间的表面均覆盖有绝缘层。
进一步地,连接上层线棒和变压器之间的导线上安装有互感器,且互感器直接和多功能仪表连接。
进一步地,股线电流测试平台包括依次连接的开合式电流互感器、调理电路,调理电路包括信号放大子电路和模数转换子电路,其中,信号放大子电路将开合式电流互感器检测到的信号进行放大处理,以便模数转换子电路转换为对应的数字信号。
进一步地,股线电流测试平台还包括与模数转换子电路连接的数据采集卡,以便数据采集卡获取模数转换子电路转换得到的数字信号。
本申请采用交流电机定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台,操作简单,无需制造样机,可以对交流电机定子多匝换位线棒股线电流进行测量,大大减少了电机设计的成本。
附图说明
图1是交流电机定子多匝换位线棒股线电流测试系统的整体结构。
图2是定子多匝换位线棒股线电流测试系统的电源平台示意图。
图3是测试系统的定子多匝换位线棒平台示意图。
图4是图3定子多匝换位线棒平台的侧视图。
图5是定子多匝换位线棒端部打散部位正视图。
图6是定子多匝换位线棒端部打散部位俯视图。
图7是定子线棒股线电流测试平台示意图。
图8是开合式电流互感器结构主视图。
图9是开合式电流互感器卡位打开结构示意图。
图10是开合式电流互感器结构侧视图。
图11是交流电机定子多匝换位线棒股线电流测试系统示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1-2所示,本申请提供了一种电流测试系统,包括电源平台1,以及分别与电源平台1电连接的交流电机定子多匝换位线棒平台2和股线电流测试平台3,其中,电源平台包括可编程电源4和变压器5,可编程电源4通过变压器5为定子多匝换位线棒平台2和股线电流测试平台3提供稳定电流。
可编程电源4是一个可以调节的交流电源,可以通过变压器连接定子多匝换位线棒,为其提供不同频率,不同相位,不同大小的电压值。
具体地,实际应用时,变压器可以采用降压变压器,能够实现将一次高电压小电流变换到二次侧低电压大电流,另外还能够将可编程电源与大电流隔离,对可编程电源具有一定的保护作用。
在一些实施例中,定子多匝换位线棒平台2包括交流电机定子多匝换位线棒和单槽定子铁芯10,单槽定子铁芯10上开有一个连通两端的凹槽,交流电机定子多匝换位线棒放置在凹槽内,其中,交流电机定子多匝换位线棒包括上层线棒8和下层线棒9。如图3、图4所示,本实施例中,单槽定子铁芯10上设置有一个凹槽,上层线棒8和下层线棒9上下排列,叠放在该凹槽内。具体地,实际应用时,单槽定子铁芯可以是由硅钢片叠制而成的块体。实际应用时,可以将交流电机定子多匝换位线棒的匝数设为3,每匝换位线棒的股线根数设为15,单个凹槽内放置上层线棒8和下层线棒9。实际应用时,上层线棒和下层线棒外表面均覆盖有绝缘包裹层,因而上层线棒与下层线棒之间,上层线棒、下层线棒与单槽定子铁芯之间均相互绝缘。实际应用时,可以如图3所示,上层线棒和下层线棒的端部末端分别通过并头套将每根线棒的所有换位股线连接。实际应用时,可以如图5和图6所示,将定子多匝换位线棒端部打散,方便埋设开合式电流互感器。
进一步地,在一些实施例中,连接上层线棒和变压器的导线上安装有互感器,且互感器直接与多功能仪表连接。通过多功能仪表的设置,变压器输入至定子多匝换位线棒平台的电压、电流可以通过多功能仪表显示出来。
为了使上层线棒和下层线棒通过的电流大小和方向相同,即保证单槽定子铁芯中上层线棒和下层线棒位于同相槽,此时上层线棒和下层线棒可以采用顺次串联的方式连接,最后将单槽定子铁芯中凹槽内的上层线棒和下层线棒的出线端与电源平台的变压器相连接。具体可以将上层线棒的B1端与下层线棒的A2端连接,上层线棒的A1端与下层线棒的B2端分别接在变压器上。可编程电源上电后,会有交流电流通过变压器为定子多匝换位线棒供电,通入交流电流后多匝换位线棒周围产生磁场,端部打散部位每根股线周围也会产有磁场。
进一步地,在一些实施例中,如图7所示,股线电流测试平台包括依次连接的开合式电流互感器12和调理电路,调理电路包括信号放大子电路13和模数转换子电路14,其中,信号放大子电路将开合式电流互感器检测到的信号进行放大处理,以便模数转换子电路转换为对应的数字信号。
本实施例中,开合式电流互感器是一种电流变换装置,是由铁芯、一次绕组和二次绕组组成,一次侧绕组匝数很少,可直接卡在定子多匝换位线棒端部打散的部位,可以在不切断线棒股线情况下进行安装,二次侧绕组匝数比较多,串接在测量仪表中,依据电磁感应原理,按一定的比例将一次侧的大电流变换为二次侧便于仪表测量的小电流,实现了测量回路与被测回路的隔离。开合式电流互感器将采集到的股线电流信号送给运算放大电路,其结构示意图如图8-10所示。
更进一步地,在一些实施例中,股线电流测试平台还包括与模数转换子电路连接的数据采集卡,以便数据采集卡获取模数转换子电路转换得到的数字信号。
数据采集卡是一种基于PCI总线的数据采集卡,可直接插在与之兼容的计算机的任一PCI插槽中,构成实验室检测定子线棒股线电流的数据采集、波形分析和处理系统。数据采集卡将运算放大器送来的电流信号进行采集,DA转换等处理,然后送至上位机,以便通过上位机可以观察输出的定子多匝换位线棒股线电流波形和读取定子多匝换位线棒股线电流值,分析电流在线棒中每根股线间的分布情况。
具体工作原理如下:
步骤一:交流电机定子多匝换位线棒的实验连接。同相槽股线电流测试要求定子上层线棒和下层线棒通过的电流方向相同,大小相等,此时上、下层线棒采用顺次串联的方式连接,最后将单槽定子铁芯凹槽内上层线棒和下层线棒的出线端与电源平台的变压器相连接,即:上层线棒的B1端与下层线棒的A2端连接,上层线棒的A1端与下层线棒的B2端分别接在变压器输出电压端的两极上,从而够成闭合的回路。
步骤二:将电流互感器卡在变压器与定子多匝换位线棒之间的导线上,输出端接多功能仪表,用于读取通入交流电机定子多匝换位线棒的总电流。通过观察多功能仪表显示的电流,调节可编程电源,确保流过定子线棒的总电流为预先设置好的总电流值。
步骤三:交流电机定子多匝换位线棒股线电流检测平台的实验连接。首先,多匝换位线棒端部处于打散状态,每根股线之间留有适当地空隙,将开合式电流互感器卡在每根股线上,每个开合式电流互感器卡在股线上的顺序相同,股线尽量保持从开合式电流互感器的中心穿过且与其空隙截面保持垂直。
开合式电流互感器的出线端接到信号放大子电路,采用直流电源供电,驱动放大电路工作。股线电流信号经过放大后由数据采集卡进行采集、转换,最后传给上位机处理并将所测电流结果显示出来。
由以上测试方案和步骤可以测量出交流电机定子多匝换位线棒每根股线电流的大小及相位,股线电流分布情况。
下面以使用交流电机定子多匝换位线棒股线电流测试系统及其测试方法测试交流电机定子绕组三匝换位线棒股线电流为例,测试结果与采用场路耦合三维有限元法的仿真计算结果进行对比分析。
结果显示:交流电机定子绕组三匝换位线棒股线电流的实验测试结果和仿真计算结果的曲线走势相同,两条曲线重合程度很高,股线电流的实验测试值和仿真计算值绝对误差很小,在误差容许的范围之内,从而验证了多匝换位线棒股线电流测试系统及测试方法的可行性与准确性。
因此,本申请采用定子多匝换位线棒平台和股线电流测试方法能够准确的测试出多匝换位线棒股线电流的大小及分布情况,为反应换位技术对循环电流的抑制效果方面起到非常显著的效果,具有巨大的应用前景。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电流测试系统,其特征在于,包括电源平台,以及分别与电源平台电连接的交流电机定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台,其中,所述电源平台包括可编程电源和变压器,可编程电源通过变压器为定子多匝换位线棒平台和股线电流测试平台提供稳定电流。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,定子多匝换位线棒平台包括交流电机定子多匝换位线棒和单槽定子铁芯,单槽定子铁芯上开有一个连通两端的凹槽,交流电机定子多匝换位线棒放置在凹槽内,其中,交流电机定子多匝换位线棒包括上层线棒和下层线棒。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,上层线棒和下层线棒外表面均覆盖有绝缘包裹层,且每根线棒的每根股线之间表面也均覆盖有绝缘层。
4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,连接上层线棒和变压器之间的导线上安装有互感器,且互感器直接与多功能仪表相连接。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,股线电流测试平台包括依次连接的开合式电流互感器、调理电路,调理电路包括信号放大子电路和模数转换子电路,其中,信号放大子电路将开合式电流互感器检测到的信号进行放大处理,以便模数转换子电路转换为对应的数字信号。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,股线电流测试平台还包括与模数转换子电路连接的数据采集卡,以便数据采集卡获取模数转换子电路转换得到的数字信号。
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