CN113669215A - 一种风力发电机测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机测试系统，包括，电机组件，所述电机系统包括发电机、电动机和变频器，所述变频器与所述电动机电连接，所述发电机与所述电动机通过联轴器连接；测试组件，所述测试组件包括水电阻、电流互感器和三相功率仪，所述水电阻和电流互感器通过第一导线连接，所述电流互感器和发电机通过第二导线连接，所述三相功率仪分别与电流互感器和第二导线电连接；本发明中变阻箱整体为密封箱体，水在其中可避免挥发减少，避免实验误差。

Description

一种风力发电机测试系统

技术领域

本发明涉及发电机测试技术领域，尤其是一种风力发电机测试系统。

背景技术

现阶段，常用的发电机组测功装置包括干式负载和水电阻。干式负载由电阻丝和接触器组成，通过合/分接触器控制阻值大小，该型式的优点是功率稳定、控制精确，缺点是造价高、维护成本高、故障率高、噪声污染严重。水电阻由极板和水组成，通过调节极板与水的接触面积控制阻值大小，该型式的优点是造价低、功率可连续调节、维修方便，缺点是功率波动大、调节灵敏度差。

导致水电阻负载功率波动大的主要原因是：水温变化引起的电导率的变化以及水面波动引起的导流面积变化。针对上述问题，主要的解决方法包括：①极板固定不动，通过调节液面以下的绝缘板位置来控制极板导流面积(如专利CN 2383056Y所公开的技术方案)；②采用沸腾蒸发的散热方式，将工作水箱的温度控制在98～100℃，从而维持水的电阻率基本恒定(如专利CN 107017065 B所公开的技术方案)。导致水电阻调节灵敏度差的主要原因是：采用电机驱动的齿轮传动方式，而常用的电机是三相异步电动机，该类型电机无法调速、转动惯性大，难以精确控制极板运动距离；另外，齿轮与齿轮之间存在间隙，齿轮传动易导致极板晃动。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是现有水电阻因水温变化产生水位变化导致电导率误差较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风力发电机测试系统，包括，电机组件，所述电机系统包括发电机、电动机和变频器，所述变频器与所述电动机电连接，所述发电机与所述电动机通过联轴器连接；

测试组件，所述测试组件包括水电阻、电流互感器和三相功率仪，所述水电阻和电流互感器通过第一导线连接，所述电流互感器和发电机通过第二导线连接，所述三相功率仪分别与电流互感器和第二导线电连接。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述水电阻包括变阻箱和极板，所述变阻箱包括调节箱和水箱，所述水箱设置于所述调节箱底部；

所述调节箱开口处设置有封板，所述极板与所述封板连接。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述变阻箱侧面设置有水管，所述水管连接所述调节箱侧面底部和水箱侧面底部；

所述水管上设置有水泵。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述变阻箱侧面还设置有平衡气管，所述平衡气管连通所述变阻箱侧面顶部和水箱侧面顶部。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述封板下方设置有旋帽，所述旋帽内侧设置有内螺纹；

所述旋帽连接有挂柱，所述挂柱端部设置有外螺纹。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述挂柱侧面设置有侧槽，侧槽中设置有导柱，所述极板嵌于所述侧槽中与导柱接触。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述侧槽包括第一槽边和第二槽边，所述第一槽边和第二槽边呈°连通设置；

所述侧槽沿所述挂柱圆周方向阵列设置有三个。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述极板包括第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板呈°角连接；

极板对应侧槽设置有三个。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述封板上还设置有导电件，所述导电件包括插柱和设置于所述插柱端部的环板，所述环板通过弹簧与所述封板底面连接。

作为本发明所述风力发电机测试系统的一种优选方案，其中：所述封板上设置有接线孔，所述插柱嵌于所述接线孔中。

本发明的有益效果：本发明中变阻箱整体为密封箱体，可在其中加压增大空气压力，减少水的挥发减少，避免实验误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统的整体结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统中水电组的爆炸剖面结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统中水电阻的整体结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统中水电组的安装剖面结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统中极板的结构示意图；

图6为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统中挂柱的结构示意图；

图7为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机测试系统中导电件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～4，本实施例提供了一种风力发电机测试系统，包括，电机组件100，电机系统100包括发电机101、电动机102和变频器103，变频器103与电动机102电连接，发电机101与电动机102通过联轴器连接；

测试组件200，测试组件200包括水电阻201、电流互感器202和三相功率仪203，水电阻201和电流互感器202通过第一导线204连接，电流互感器202和发电机101通过第二导线205连接，三相功率仪203分别与电流互感器202和第二导线205电连接。

在本实施例中。该测试系统由电动机102，可变水电阻201，电流互感器202(CT)，三相功率仪203组成。

具体的，本系统用于对风力发电机进行功率测试。需要测试的发电机通过联轴器与电动机连接。测试发电机的三相输出线与水电阻201连接(水电阻201的极板部分由三块彼此绝缘的，折弯成120°的6mm钢板做成)，通过变频器调节电动机102的转速，带动发电机101同转速转动；当达到需要的转速后，向水电阻201中极板201b所在位置注水，水电阻慢慢沉入水中，随着水电阻浸入水中的深度变化，发电机的电压、电流也跟随变化(沉入越多，电阻越小，电流越大)，通过三相功率仪203对实时发电机功率进行读取和记录。

本系统的优点在于：此系统采用水电阻作为被测试风力发电机的可变负载，可以通过沉入水中的深度，灵活调节负载电阻的大小，从而可以满足任意功率的测试要求。比以往使用固定电阻通过串并联获得需要阻值大大节省了时间。而且调整过程中不需要停机，满足了测试连续性的要求；电阻的调节为线性无级调节，可以满足不同规格风力发电机的测试要求。

具体的，水电阻201包括变阻箱201a和极板201b，变阻箱201a包括调节箱201c和水箱201d，水箱201d设置于调节箱201c底部；调节箱201c开口处设置有封板201e，极板201b与封板201e连接。

变阻箱201a侧面设置有水管201f，水管201f连接调节箱201c侧面底部和水箱201d侧面底部；水管201f上设置有水泵201g。

变阻箱201a侧面还设置有平衡气管201h，平衡气管201h连通变阻箱201a侧面顶部和水箱201d侧面顶部，该结构使平衡气管201h中流通的多数为空气，且少量挥发的水汽可经过平衡气管201h进行冷凝进而流入到水箱201d中。

应说明的是，调节箱201c和水箱201d共同组成密封腔室，水管201f用于在两者中进行液体交换，通过水泵201g实现，水泵201g为双向水泵，即可将水从调节箱201c和水箱201d相互运输。

应说明的是，调节箱201c和水箱201d为截面尺寸相同的箱体结构，其中水箱201d封装于调节箱201c底部，水箱201d为密封结构，调节箱201c为带敞口的箱体结构，封板201e封堵于调节箱201c敞口处，具体的，封板201e可通过卡合结构或设置螺纹环的连接结构或焊接方式，使调节箱201c和水箱201d的整体处于保持密封状态，较佳的，封板201e与调节箱201c敞口的连接方式为可拆卸的连接方式，已方便对长期使用而导致产生缺陷的极板进行更换。

调节箱201c用于放置水和极板201b，极板201b与封板201e固定，即在封板201e与调节箱201c固定后，极板201b相对于调节箱201c的位置固定，因此在改变调节箱201c中的水位时即可以改变极板201b浸入水中的深度，进而改变负载电阻的大小。

因极板201b为三个，以适应发电机的三相，且极板201b相对于封板201e中心处呈圆周阵列分布，因此设置调节箱201c和水箱201d均为圆柱形筒状结构，已保证各个极板201b在调节箱201c中所处状态一致，以避免产生对电导率的影响。

应说明的是，水管201f与变阻箱201a的接口设置于变阻箱201a的侧面底端，也即注水时进水口处于液面下方，因此水位上升将比较平缓，液面不会有很大波动，进而减少注水时导流面积的变化。

而密封腔室本身减少了水的挥发，其次可以增大密封腔室中气体的气压，从而增大水的沸点，使水不易蒸发，对于散热问题可将水电阻整体置于更大的箱体中，箱体中放置有冷却液，对其进行冷却。

实施例2

参照图1～7，本实施例与上一实施例的不同之处在于，封板201e下方设置有旋帽201e-1，旋帽201e-1内侧设置有内螺纹201e-2；旋帽201e-1连接有挂柱201j，挂柱201j端部设置有外螺纹201j-1。

较佳的，旋帽201e-1为圆筒结构，其由端部向内设置有内螺纹201e-2，其与设置于挂柱201j端部的外螺纹201j-1相配合，应说明的是，旋帽201e-1设置于封板201e的中心处，以保证挂柱201j处于调节箱201c的中间位置，进而保证各极板201b所处状态一致。

较佳的，封板201e为圆板结构，其边缘处可设置与旋帽201e-1相同结构，以和调节箱201c敞口处可拆卸连接。

挂柱201j侧面设置有侧槽201j-1，侧槽201j-1中设置有导柱201j-2，极板201b嵌于侧槽201j-1中与导柱201j-2接触；应说明的是，挂柱201j为圆柱形杆状结构，侧槽201j-1的设置使挂柱201j端部成为由中心处向外发散三个板状结构，板的端部外侧面设置有弧面螺纹201j-5，用于与旋帽201e-1旋合连接，以将挂柱201j固定在封板201e上。

应说明的是，挂柱201j为绝缘件，导柱201j-2具有一定弹性的金属导电件，其端部可以向侧槽201j-1中收缩，在旋帽201e-1旋上挂柱201j端部时，导柱201j-2即被压入侧槽201j-1中，三个导柱201j-2之间彼此绝缘。

更进一步的，侧槽201j-1包括第一槽边201j-3和第二槽边201j-4，第一槽边201j-3和第二槽边201j-4呈120°连通设置；侧槽201j-1沿挂柱201j圆周方向阵列设置有三个；极板201b包括第一极板201b-1和第二极板201b-2，第一极板201b-1和第二极板201b-2呈120°角连接；极板201b对应侧槽201j-1设置有三个。

极板201b插入侧槽201j-1中，具体的，第一极板201b-1和第一槽边201j-3贴合设置，第二极板201b-2和第二槽边201j-4贴合设置，以将极板201b固定，且三个侧槽201j-1的位置固定可相互保持一定距离阵列设置，因此在极板201b对应嵌入侧槽201j-1中时，各极板201b之间相互平行，且互不接触，102°角的设置使三者的设置符合该要求。

极板201b设置处于导柱201j-2和挂柱201j之间并由两者夹持，尤其在旋帽201e-1旋上挂柱201j端部后，导柱201j-2端部被向内压，将极板201b夹紧，同时也保证了导柱201j-2与极板201b保持接触。

封板201e上还设置有导电件201k，导电件201k包括插柱201k-1和设置于插柱201k-1端部的环板201k-2，环板201k-2通过弹簧201k-3与封板201e底面连接，应说明的是，环板201k-2与插柱201k-1均为导电材料。

封板201e上设置有接线孔201e-3，插柱201k-1嵌于接线孔201e-3中，第一导线204与接线孔201e-3连接。

导电件201k在弹簧201k-3作用下可沿接线孔201e-3轴向方向移动，在旋帽旋入挂柱201j上时，三个环板201k-2接触挂柱201j端部弹簧201k-3被挤压压缩，最终旋到位时，三个环板201k-2分别与三个导柱201j-2接触，且三者之间互相不接触。

较佳的，环板201k-2的环形圆心角小于120°，较佳的，其角度为90°，以使其不会同时接触到两个导柱201j-2；应说明的是，极板201b的高度一定，因此挂柱201j旋入旋帽201e-1中的深度和圈数基本固定，因此可以保证在挂柱201j旋入到位时环板201k-2相对于挂柱201j的位置，以使环板201k-2仅与单个导柱201j-2接触。

应说明的是，接线孔201e-3中设置有金属层与插柱201k-1实现电连接。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种风力发电机测试系统，其特征在于：包括，

电机组件(100)，所述电机系统(100)包括发电机(101)、电动机(102)和变频器(103)，所述变频器(103)与所述电动机(102)电连接，所述发电机(101)与所述电动机(102)通过联轴器连接；

测试组件(200)，所述测试组件(200)包括水电阻(201)、电流互感器(202)和三相功率仪(203)，所述水电阻(201)和电流互感器(202)通过第一导线(204)连接，所述电流互感器(202)和发电机(101)通过第二导线(205)连接，所述三相功率仪(203)分别与电流互感器(202)和第二导线(205)电连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述水电阻(201)包括变阻箱(201a)和极板(201b)，所述变阻箱(201a)包括调节箱(201c)和水箱(201d)，所述水箱(201d)设置于所述调节箱(201c)底部；

所述调节箱(201c)开口处设置有封板(201e)，所述极板(201b)与所述封板(201e)连接。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述变阻箱(201a)侧面设置有水管(201f)，所述水管(201f)连接所述调节箱(201c)侧面底部和水箱(201d)侧面底部；

所述水管(201f)上设置有水泵(201g)。

4.根据权利要求3所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述变阻箱(201a)侧面还设置有平衡气管(201h)，所述平衡气管(201h)连通所述变阻箱(201a)侧面顶部和水箱(201d)侧面顶部。

5.根据权利要求4所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述封板(201e)下方设置有旋帽(201e-1)，所述旋帽(201e-1)内侧设置有内螺纹(201e-2)；

所述旋帽(201e-1)连接有挂柱(201j)，所述挂柱(201j)端部设置有外螺纹(201j-1)。

6.根据权利要求5所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述挂柱(201j)侧面设置有侧槽(201j-1)，侧槽(201j-1)中设置有导柱(201j-2)，所述极板(201b)嵌于所述侧槽201j-1)中与导柱(201j-2)接触。

7.根据权利要求4～6任一所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述侧槽(201j-1)包括第一槽边(201j-3)和第二槽边(201j-4)，所述第一槽边(201j-3)和第二槽边(201j-4)呈120°连通设置；

所述侧槽(201j-1)沿所述挂柱(201j)圆周方向阵列设置有三个。

8.根据权利要求7所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述极板(201b)包括第一极板(201b-1)和第二极板(201b-2)，所述第一极板(201b-1)和第二极板(201b-2)呈120°角连接；

极板(201b)对应侧槽(201j-1)设置有三个。

9.根据权利要求8所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述封板(201e)上还设置有导电件(201k)，所述导电件(201k)包括插柱(201k-1)和设置于所述插柱(201k-1)端部的环板(201k-2)，所述环板(201k-2)通过弹簧(201k-3)与所述封板(201e)底面连接。

10.根据权利要求8或9所述的风力发电机测试系统，其特征在于：所述封板(201e)上设置有接线孔(201e-3)，所述插柱(201k-1)嵌于所述接线孔(201e-3)中。

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