CN109507582B - 水电阻负载调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水电阻负载调节装置，包括中空的水电阻箱，水电阻箱的底板设置有排水管，排水管内套设有溢流管，溢流管下部的外壁与排水管上部的内壁活动密封连接，水电阻箱的顶板外侧设置有传动固定座，传动固定座上安装有电机，电机的输出端通过齿轮与齿条传动连接，齿条下端活动穿过传动固定座与溢流管连接；所述调节装置还包括进水管，进水管的出水口与水电阻箱的空腔连通，进水管设置有调节阀，调节阀的控制端与控制器电性连接。利用带自锁功能的齿轮与齿条传动连接，简化现有负载装置的调节结构，不仅使得调节水电阻的阻值更方便，还改变了水电阻箱内的水体积，使电阻值调节范围大大增加，降低了现有负载电阻装置的投资成本。

Description

水电阻负载调节装置
技术领域
本发明涉及电气设备性能测试技术领域，具体涉及一种水电阻负载调节装置。
背景技术
在对大功率发电机或其他大功率电源类设备进行电气性能测试时需提供模拟负载，目前主要采用液电阻负载装置作为测试的模拟负载。液电阻负载装置基本上都是采用机械传动方式，通过改变电极和电阻液的接触面积达到调节电阻液阻值的目的。
上述装置的负载功率较大，且电阻值能实现无级调节，但在实际测试过程中还存在一些弊端：1)运动调节机构较为复杂，投资成本较高；2)与极板连接的电缆线会随着极板上下运动，容易导致电线绝缘层磨损、电缆连接松动或电缆折断，影响电气性能测试的准确性；3)在进行电气性能测试时，电阻液温升较快，电阻液的汽化、液位的下降，引起电阻液的阻值发生波动，影响电气性能测试的准确性。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何简化现有负载装置的调节结构，并提高电气性能测试的准确性。
为达到以上目的，本发明提供的一种水电阻负载调节装置，包括中空的水电阻箱，水电阻箱设置有进水管，进水管的出水口与水电阻箱的空腔连通，水电阻箱的顶板内侧设置有多块电极板，水电阻箱的底板设置有排水管，排水管内套设有溢流管，溢流管的外壁与排水管的内壁活动密封连接，水电阻箱的顶板外侧设置有升降装置，升降装置的升降端穿过水电阻箱的顶板与溢流管连接，用于带动溢流管上下移动；
所述进水管设置有调节阀，调节阀的控制端与控制器电性连接。
在上述技术方案的基础上，所述升降装置包括安装在水电阻箱的顶板外侧的传动固定座，传动固定座上安装有电机，电机的输出端通过齿轮与齿条传动连接，齿条下端活动穿过传动固定座与溢流管连接。
在上述技术方案的基础上，所述调节装置还包括声光报警器和温度传感器，温度传感器设置在水电阻箱内，声光报警器和温度传感器分别与控制器电连接。
在上述技术方案的基础上，所述水电阻箱内设置有与控制器电性连接的液位传感器。
在上述技术方案的基础上，所述进水管设置有过滤器和半导体制冷片，半导体制冷片的制冷面贴合在进水管的外壁，半导体制冷片与控制器电性连接。
在上述技术方案的基础上，所述调节装置还包括冷却循环装置，冷却循环装置包括依次连通的斜板沉淀池、循环水泵、旋流除砂器和半导体致冷器，斜板沉淀池的入口与排水管的出口连通，半导体致冷器的出水口与进水管连通，半导体致冷器的控制端与控制器电性连接。
在上述技术方案的基础上，所述进水管设置有单向阀。
在上述技术方案的基础上，所述齿条下端通过绝缘杆与溢流管的上端连接。
在上述技术方案的基础上，所述进水管的内径小于溢流管的内径。
在上述技术方案的基础上，所述排水管顶部穿过底板与水电阻箱的空腔连通，排水管顶部相对于水电阻箱底板的高度小于或等于电极板底端相对于水电阻箱底板的高度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)采用将电极板固定，通过带自锁功能的齿轮与齿条传动连接，改变活动溢流管的上下位置，从而改变水电阻箱的水位，改变极板与水体的接触面积，利用带自锁功能的传动机构简化现有负载装置的调节结构，使得调节水电阻的阻值更方便，既能满足大功率发电机或其他大功率电源类设备进行电气性能测试的需要，又改变了水电阻箱内的水体积，使相同体积的水箱的电阻值调节范围大大增加，降低了现有负载电阻装置的投资成本；
2)采用进水管内径小于溢流管内径的设计，确保水电阻箱内的补充水量始终与溢流水量自动平衡，使得水电阻箱内的水位保持在溢流管口的高度，并根据测试中负载的功率值来调节补水量，带走电气性能测试过程中产生的热量，可保障测试过程中水电阻箱内的水温不会大幅波动，防止引起水体的阻值发生较大的波动，进而提升对大功率发电机或其他大功率电源类设备进行电气性能测试的连续性、均匀性和可靠性，提高电气性能测试的准确性；
3)利用温度传感器监测水电阻箱内的水温，控制器根据水温与预设的温度参数自动控制调节阀的开度，不仅能降低人工操作的频率，实现全自动化控制，还进一步提高水电阻负载的控制稳定性和精度；
4)利用液位传感器和声光报警器相结合，有效防止水电阻箱内水温、水位的过高或过低，进一步确保电气性能测试的连续性、均匀性和可靠性，有利于提高电气性能测试的准确性；
5)采用冷却循环装置能对水电阻箱内的水进行循环回收利用，不仅节约大量的水资源，而且利用旋流除砂器和过滤器相配合，共同除去水中悬浮的杂质颗粒，从而防止杂质颗粒在电极板上沉积，减少对电气性能测试的影响；与此同时，利用半导体致冷器调节进水管的水温，保持水电阻箱内水温的稳定，大大提高电气性能测试的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的另一结构示意图。
图中：1-液位传感器，2-绝缘固定座，3-水电阻箱，4-电极板，5-齿条，6-齿轮，7-传动固定座，8-控制器，9-声光报警器，10-温度传感器，11-绝缘杆，12-溢流管，13-排水管，14-调节阀，15-过滤器，16-进水管，17-半导体制冷片，18-单向阀，19-斜板沉淀池，20-循环水泵，21-旋流除砂器，22-半导体致冷器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1：参见图1所示，一种水电阻负载调节装置，包括中空的水电阻箱3，水电阻箱3的顶板内侧设置有多个用于安装电极板4的绝缘固定座2，电极板4的下端浸入水电阻箱3内的水中。水电阻箱3的底板设置有排水管13，排水管13一端穿过底板与水电阻箱3的空腔连通。排水管13内套设有溢流管12，溢流管12下部的外壁与排水管13上部的内壁活动密封连接。
参见图1所示，水电阻箱3的顶板外侧设置有升降装置，升降装置的升降端穿过水电阻箱3的顶板与溢流管12连接，用于带动溢流管12上下移动。采用将电极板4固定，通过控制溢流管12口的高低来调节水电阻箱3的水位，不仅改变水电阻箱3中水与电极板4的接触面积，从而改变电极板4间的电阻值，还改变了水电阻箱3内的水体积，使相同体积的水箱的电阻值调节范围大大增加，以满足在电气性能测试过程中对负载的功率进行调节的要求，同时降低了现有负载电阻装置的投资成本。
参见图1所示，所述调节装置还包括进水管16，进水管16的出水口与水电阻箱3的空腔连通。进水管16设置有调节阀14，调节阀14为电动调节阀或电磁调节阀。调节阀14的控制端与控制器8电性连接，利用控制器8控制调节阀14的开度。控制器8可测试中负载的功率值来调节补水量，保障测试过程中水电阻箱3内的水温不会大幅波动，进而提高水电阻负载的控制稳定性和精度。
实施例2：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述升降装置包括安装在水电阻箱3的顶板外侧的传动固定座7，传动固定座7上安装有电机，电机的输出端通过齿轮6与齿条5传动连接，齿条5下端活动穿过传动固定座7与溢流管12连接，用于带动溢流管12上下移动。采用带自锁功能的齿轮与齿条传动连接，改变活动溢流管的上下位置，通过控制溢流管12口的高低来调节水电阻箱3的水位，改变水电阻箱3中水与电极板4的接触面积，从而改变电极板4间的电阻值，以满足在电气性能测试过程中对负载的功率进行调节的要求。利用带自锁功能的传动机构简化现有负载装置的调节结构，使得调节水电阻的阻值更方便。
参见图1所示，所述电机为伺服电机或步进电机，其控制端与控制器8电性连接，利用控制器8调节电机的旋转方向和旋转角度。鉴于测试电压为恒定不变，通过电极板4的电流来判断电气性能测试中负载的功率值(等于测试电压*电极板4的电流)是否符合要求：当功率值高于设定值时，控制器8将控制电机齿轮6逆时针方向旋转，驱动齿条5带动溢流管12下降，水位也会上随之下降，功率值会减小；当功率值低于设定值时，控制器8将控制电机齿轮6顺时针方向旋转，驱动齿条5带动溢流管12上升，水位也会上随之上升，功率值会增大。
实施例3：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述调节装置还包括声光报警器9和温度传感器10，温度传感器10设置在水电阻箱3内，声光报警器9和温度传感器10分别与控制器8电性连接。
温度传感器10用于检测水电阻箱3内的水温，并将检测信号传输至控制器8，控制器8根据水温与预设的温度参数自动控制调节阀14的开度。不仅能降低人工操作的频率，实现全自动化控制，而且进一步提高水电阻负载的控制稳定性和精度。例如：预设温度为70℃，当水温超过70℃时，控制器8根据温度的差值适当调大调节阀14的开度。
当水电阻箱3内的水温超过预设温度一段时间后，控制器8控制声光报警器9进行预警，便于操作人员针对突发情况(例如故障情况)及时进行手动调整，以减少对电气性能测试的影响。
实施例4：在实施例3的基础上，参见图1所示，所述水电阻箱3内设置有与控制器8电性连接的液位传感器1，用于检测水电阻箱3内的水位，并将检测信号传输至控制器8，当水位超出设定的范围值(例如水位低于电极板4底端的高度或超过设定的水位)，控制器8控制声光报警器9进行预警，便于操作人员针对突发情况(例如故障情况)及时进行手动调整，以减少对电气性能测试的影响。
实施例5：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述进水管16设置有过滤器15和半导体制冷片17，半导体制冷片17的制冷面贴合在进水管16的外壁，半导体制冷片17与控制器8电性连接。采用控制器8控制半导体制冷片17的功率，从而调节进水管16内的水温，再利用过滤器15过滤水中悬浮的颗粒杂质，防止杂质颗粒在电极板4上沉积，进而减少对电气性能测试的影响，以提高水电阻负载的控制稳定性和准确性。
实施例6：在实施例1的基础上，参见图2所示，所述调节装置还包括冷却循环装置，冷却循环装置包括依次连通的斜板沉淀池19、循环水泵20、旋流除砂器21和半导体致冷器22，斜板沉淀池19的入口与排水管13的出口连通，半导体致冷器22的出水口与进水管16连通，半导体致冷器22的控制端与控制器8电性连接。半导体致冷器22在直流电流作用下利用半导体制冷片17的冷面紧贴水管，来降低管内的水温。
采用冷却循环装置能对水电阻箱3内的水进行循环回收利用，依次通过斜板沉淀池19和旋流除砂器21能有效去除循环水中的杂质颗粒，在节约大量用水的同时，防止杂质颗粒在电极板4上沉积，提高电气性能测试的准确性。同时利用控制器8通过半导体致冷器22调节进水管16的水温，有利于保持水电阻箱3内水温的稳定，进一步提高电气性能测试的准确性。
实施例7：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述进水管16设置有单向阀18，防止在电气性能测试过程中因突发情况导致进水管16缺水，水电阻箱3内的水从进水管16中倒流出去，造成电气性能测试设备的损坏。
实施例8：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述齿条5下端通过绝缘拉绳11与溢流管12的上端连接，防止齿条5与水电阻箱3内的水接触带电，降低电气性能测试可能带来触电的风险，确保测试人员的操作安全。
实施例9：在实施例1-8任一实施例的基础上，参见图1所示，所述进水管16的内径小于溢流管12的内径，使得水电阻箱3内的水位保持在溢流管12口的高度，通过控制溢流管12口的高低来调节水电阻箱3的水位，改变水电阻箱3中水与电极板4的接触面积，从而改变电极板4间的电阻值。
实施例10：在实施例1-8任一实施例的基础上，参见图1所示，所述排水管13顶部穿过底板与水电阻箱3的空腔连通，排水管13顶部相对于水电阻箱3底板的高度小于或等于电极板4底端相对于水电阻箱3底板的高度，使得电极板4与水的接触面积可从零开始，使得可调节电阻值的变化范围最大，以满足在电气性能测试过程中对负载的功率进行调节的要求。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种水电阻负载调节装置，包括中空的水电阻箱(3)，水电阻箱(3)设置有进水管(16)，进水管(16)的出水口与水电阻箱(3)的空腔连通，水电阻箱(3)的顶板内侧设置有多块电极板(4)，水电阻箱(3)的底板设置有排水管(13)，其特征在于：排水管(13)内套设有溢流管(12)，溢流管(12)的外壁与排水管(13)的内壁活动密封连接，水电阻箱(3)的顶板外侧设置有升降装置，升降装置的升降端穿过水电阻箱(3)的顶板与溢流管(12)连接，用于带动溢流管(12)上下移动；
所述升降装置包括安装在水电阻箱(3)的顶板外侧的传动固定座(7)，传动固定座(7)上安装有电机，电机的输出端通过齿轮(6)与齿条(5)传动连接，齿条(5)下端活动穿过传动固定座(7)与溢流管(12)连接；
所述进水管(16)设置有调节阀(14)，调节阀(14)的控制端与控制器(8)电性连接，所述控制器(8)根据电气性能测试中负载的功率值来调节补水量，以避免测试过程中水电阻箱(3)的水温产生大幅波动；
所述控制器(8)还与所述电机的控制端电性连接，用于调节所述电机的旋转方向和旋转角度；
当电气性能测试中负载的功率值高于设定值时，控制器(8)控制电机齿轮(6)逆时针方向旋转，驱动齿条(5)带动溢流管(12)下降，以减小功率值；
当电气性能测试中负载的功率值低于设定值时，控制器(8)控制电机齿轮(6)顺时针方向旋转，驱动齿条(5)带动溢流管(12)上升，以增大功率值。
2.如权利要求1所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述调节装置还包括声光报警器(9)和温度传感器(10)，温度传感器(10)设置在水电阻箱(3)内，声光报警器(9)和温度传感器(10)分别与控制器(8)电连接。
3.如权利要求2所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述水电阻箱(3)内设置有与控制器(8)电性连接的液位传感器(1)。
4.如权利要求1所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述进水管(16)设置有过滤器(15)和半导体制冷片(17)，半导体制冷片(17)的制冷面贴合在进水管(16)的外壁，半导体制冷片(17)与控制器(8)电性连接。
5.如权利要求1所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述调节装置还包括冷却循环装置，冷却循环装置包括依次连通的斜板沉淀池(19)、循环水泵(20)、旋流除砂器(21)和半导体致冷器(22)，斜板沉淀池(19)的入口与排水管(13)的出口连通，半导体致冷器(22)的出水口与进水管(16)连通，半导体致冷器(22)的控制端与控制器(8)电性连接。
6.如权利要求1所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述进水管(16)设置有单向阀(18)。
7.如权利要求1所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述齿条(5)下端通过绝缘杆(11)与溢流管(12)的上端连接。
8.如权利要求1-7任一项所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述进水管(16)的内径小于溢流管(12)的内径。
9.如权利要求1-7任一项所述的水电阻负载调节装置，其特征在于：所述排水管(13)顶部穿过底板与水电阻箱(3)的空腔连通，排水管(13)顶部相对于水电阻箱(3)底板的高度小于或等于电极板(4)底端相对于水电阻箱(3)底板的高度。
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