CN204154782U - 基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置，包括交流电源、调压器、取样电阻、Chattock磁位计、锁相放大器、数据采集卡和计算机，交流电源、调压器和取样电阻通过电缆相连接形成一个闭合励磁电路，待检测的定子铁心套在闭合励磁电路的电缆上，Chattock磁位计横跨在定子铁心相邻的两片齿片之间，用于得到电压U，锁相放大器具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与闭合励磁电路中的电缆和Chattock磁位计相连接，数据采集卡也具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与取样电阻与锁相放大器相连接，用于接收取样电阻采集的取样励磁电流A'和锁相放大器传输来的磁位计电流A。该检测装置结构简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及大型发电机的检测设备，具体是指基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置。
背景技术
伴随着中国电力事业的不断发展壮大，各发电厂对于大型发电机的需求也随之增多，并且发电机本身也正朝着大容量、高电压的趋势方向发展着。发电机作为电力系统中极为关键的设备之一，其安全可靠运行与否直接影响到电力系统运行的可靠性。如果发电机出现故障，特别是由于故障造成发电机停运的，则不但会影响发电效率，而且还会对整个社会生产生活产生不利的影响。因此，对于发电机中的故障做到“早发现、早解决”，就成为了电力部门要面临的一个重要的问题。
与此同时，一些关于发电机故障的文献表明，对发电机修复或重组工作费时费力，常常需要数月之久才能更新完毕，这对于发电厂来说是难以接受的。从经济角度与社会生产生活的角度出发，对发电机的故障发现得越早，故障越早得到解决，对于发电机的长久运行使用及电力系统运行的稳定性越有利。因此，研究出方便快捷的检测方法，能够定期有效地对发电机的故障进行检测，就变得尤为重要。
发电机定子铁心绝缘故障作为发电机定子部分的常见故障，近年来越来越受到人们的重视，对于发电机定子铁心绝缘故障检测手段的探索也一直都在进行之中。目前，对于定子铁心的检测常采用铁损法进行，尽管这种方法可以基本满足对于铁心故障的检测，然而其也有它的缺点和不足。正是在这种条件下，本论文重点研究了一种较为新颖的方法，能够通过简便快捷的手段检测定子铁心的绝缘故障。
据统计，截止到2014年3月，全国总装机容量已经达到了12.2亿千瓦，随着国民经济的继续快速发展，这一装机容量数据还将进一步加大。因此，对于发电机运行稳定性的需求也会随着总装机容量的增加而增大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置，该检测装置结构简单，能够检测大型发电机定子铁心相邻的两片齿片之间的取样励磁电流和磁位计电流，为后续的判断定子铁心齿片间是否存在绝缘损伤故障提供有效的参考电流数值。
本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置，其特征在于：所述检测装置包括交流电源、调压器、取样电阻、Chattock磁位计、锁相放大器、数据采集卡和计算机，所述的交流电源、调压器和取样电阻通过电缆相连接形成一个闭合励磁电路，待检测的定子铁心套在闭合励磁电路的电缆上，电缆穿过定子铁心的中心处，所述的Chattock磁位计横跨在定子铁心相邻的两片齿片之间，用于得到电压U，所述锁相放大器具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与闭合励磁电路中的电缆和Chattock磁位计相连接，用于接收闭合励磁电路中的励磁电流A以及Chattock磁位计获得的电压U，所述的锁相放大器能够对接收的电压U进行A/U倍的同频放大，获得放大后的磁位计电流A，并通过输出端口将获得的磁位计电流A输入到数据采集卡，所述的数据采集卡也具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与取样电阻与锁相放大器相连接，用于接收取样电阻采集的取样励磁电流A'和锁相放大器传输来的磁位计电流A，同时通过输出端口将采集到的两个电流信号同步传输给计算机，从而使得所述计算机获得所检测的定子铁心相邻的两片齿片之间的取样励磁电流A'和磁位计电流A，所述计算机具有显示屏，通过显示屏将获得的取样励磁电流A'和磁位计电流A显示出来。
与现有技术相比，本实用新型基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置能够检测大型发电机定子铁心相邻的两片齿片之间的取样励磁电流A'和磁位计电流A，为后续的判断定子铁心齿片间是否存在绝缘损伤故障提供有效的参考电流数值，具有广阔的市场前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。
图1是本实用新型检测装置的整体结构示意图。
附图标记说明
1、交流电源；2、调压器；3、取样电阻；4、电缆；
5、Chattock磁位计；6、锁相放大器；7、数据采集卡；8、计算机；
9、定子铁心
具体实施方式
本实用新型基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置如图1所示，该检测装置包括交流电源1、调压器2、取样电阻3、Chattock磁位计5、锁相放大器6、数据采集卡7和计算机8，交流电源1、调压器2和取样电阻3通过电缆4相连接形成一个闭合励磁电路，待检测的定子铁心9套在闭合励磁电路的电缆4上，电缆4穿过定子铁心9的中心处，Chattock磁位计5横跨在定子铁心9相邻的两片齿片之间，用于得到电压U，锁相放大器6具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与闭合励磁电路中的电缆4和Chattock磁位计5相连接，用于接收闭合励磁电路中的励磁电流A以及Chattock磁位计5获得的电压U，锁相放大器6能够对接收的电压U进行A/U倍的同频放大，获得放大后的磁位计电流A，并通过输出端口将获得的磁位计电流A输入到数据采集卡7，数据采集卡7也具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与取样电阻3与锁相放大器6相连接，用于接收取样电阻3采集的取样励磁电流A'和锁相放大器6传输来的磁位计电流A，同时通过输出端口将采集到的两个电流信号同步传输给计算机8，从而使得计算机8获得所检测的定子铁心9相邻的两片齿片之间的取样励磁电流A'和磁位计电流A，计算机8具有显示屏，通过显示屏将获得的取样励磁电流A'和磁位计电流A显示出来。
该检测装置结构简单，能够检测大型发电机定子铁心相邻的两片齿片之间的取样励磁电流A'和磁位计电流A，为后续的判断定子铁心齿片间是否存在绝缘损伤故障提供有效的参考电流数值。
本实施例中，锁相放大器6用于接收闭合励磁电路中的励磁电流A以及Chattock磁位计5获得的电压U，锁相放大器6能够对接收的电压U进行A/U倍的同频放大，获得放大后的磁位计电流A，并通过输出端口将获得的磁位计电流A输入到数据采集卡7，这些功能均是现有的锁相放大器就可以实现的，即直接从市面上购买即可，并且无需对购买的锁相放大器做增设软件等改进。比如，本实用新型中的锁相放大器6采用南京鸿宾微弱信号检测有限公司生产的H291-A型锁相放大器，该锁相放大器6就具有上述功能，该锁相放大器6的技术参数在后文会详细说明。
由于检测所用的励磁电压电流均较小，在铁心绝缘损伤处感应到的涡流值也相应较小。因此，Chattock磁位计5所感应到的信号值也不大，经过仿真分析，磁位计两端的电压值大约在几十微伏左右，如此小的测量值在发电厂现场检测过程中会受到比较大的电磁干扰的影响。因此，本实用新型采用了锁相放大器6作为信号传输过程中的放大部分。
锁相放大器6是一种对微弱信号进行有效检测的仪器，其工作原理是利用与测量信号有着相同频率和相位关系的参考信号作为基准，将测量信号从噪声和干扰背景中提取出来，并将其放大后输出。
锁相放大器6在将外界信号输入到低噪声电压前置放大器之后，通过该前置放大器的作用，将外界的微弱电压信号放大，信号通道将放大后的信号输送到主放大器之中。即程控放大器将前置放大器的输出电压进行放大，之后再将两次放大后的输出电压再输送至滤波器，以便一部分干扰和噪声能够被滤去。通过滤去干扰和噪声来提高锁相放大器6整体放大效果的动态范围。其中，为了最大限度的提高锁相放大器6的整体性能，前置放大器的输出信噪比需要适当提高。
在整个锁相放大器6中，多点信号平均器电路是其中极为关键的核心部件，该电路通过对参考信号和被测量信号进行相关运算和处理，来实现对微弱信号的提取与放大。这样，锁相放大器6的输出只和参考信号同频率的信号有关，其他与参考信号不同频率的噪声信号和干扰信号则不会被放大和响应。由此，可令锁相放大器6具有很强的抑制噪声和干扰的能力，实现了从噪声和干扰中检测微弱信号的目的。
由于锁相放大器6必须具有参考信号才能够正常工作，因此有别于一般的放大器。由于被测量的信号是锁定在参考信号频率上的，锁相放大器6只放大和检测与参考信号同频率的信号。因此，锁相放大器6能够在干扰信号和噪声都很强的背景下，放大和检测与参考信号同频率的微弱信号，当没有参考信号时，锁相放大器6就不能正常工作。对于检测装置而言，由于励磁电流与故障点处感应到的涡流严格同步，可以利用取样电阻3将励磁电流信号取出，来充当锁相放大器6的参考信号。当被测量的故障点涡流感应出磁场，这一磁场被Chattock磁位计5感应到，在磁位计两端感应出电压，此电压与励磁电流也是同步信号。即使磁位计上的电压只有几十微伏，依然可以在噪声的干扰中被提取出来。进而将放大之后得到的信号输入到数据采集卡7中进行后续分析处理。
对于本检测装置的应用而言，锁相放大器6既作为放大器件，对于较为微弱的Chattock磁位计5电压信号进行放大；同时又起到了滤波的作用，将操作现场严重的噪声干扰进行了过滤，起到了硬件滤波器的作用。
本实用新型中的锁相放大器6采用南京鸿宾微弱信号检测有限公司生产的H291-A型锁相放大器，该锁相放大器6的技术参数如表1所示。
表1：H291-A型锁相放大器技术参数
根据以上技术参数指标，综合分析本检测装置所测量信号的大小、波形等情况，H291-A型锁相放大器的参数满足使用要求，可以应用在本检测系统之中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案；对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上的改变之处，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.基于电磁感应的大型发电机定子铁心齿片间电流检测装置，其特征在于：所述检测装置包括交流电源、调压器、取样电阻、Chattock磁位计、锁相放大器、数据采集卡和计算机，所述的交流电源、调压器和取样电阻通过电缆相连接形成一个闭合励磁电路，待检测的定子铁心套在闭合励磁电路的电缆上，电缆穿过定子铁心的中心处，所述的Chattock磁位计横跨在定子铁心相邻的两片齿片之间，用于得到电压U，所述锁相放大器具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与闭合励磁电路中的电缆和Chattock磁位计相连接，用于接收闭合励磁电路中的励磁电流A以及Chattock磁位计获得的电压U，所述的锁相放大器能够对接收的电压U进行A/U倍的同频放大，获得放大后的磁位计电流A，并通过输出端口将获得的磁位计电流A输入到数据采集卡，所述的数据采集卡也具有两个输入端口与一个输出端口，两个输入端口分别与取样电阻与锁相放大器相连接，用于接收取样电阻采集的取样励磁电流A'和锁相放大器传输来的磁位计电流A，同时通过输出端口将采集到的两个电流信号同步传输给计算机，从而使得所述计算机获得所检测的定子铁心相邻的两片齿片之间的取样励磁电流A'和磁位计电流A，所述计算机具有显示屏，通过显示屏将获得的取样励磁电流A'和磁位计电流A显示出来。
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| CN106353681A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-01-25 | 重庆青山工业有限责任公司 | 一种汽车电机及变速器传感器检测设备 |
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