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同步发电机的交流耐压试验方法

时间:2018-08-28 17:41:39        阅读:227
文章标题:同步发电机的交流耐压试验方法关  键 词:同步,发电机,交流耐压,试验方法概      述:本文主要介绍了同步发电机的交流耐压常规试验方法;同步发电机的串联谐振交流耐压试验;同步发电机的并联谐振交流耐压试验;同步发电机的谐振试验时电感或电容的选择方法。

1、常规试验方法

由于发电机试验时电容电流通常都比较大,限流电阻和保护电阻的选择应根据实际情况选择,应保证被试品击穿时过流保护能可靠动作并有足够大的功率,通常是水电阻,可添加食盐调节水的电阻。

常规交流耐压试验接线图
图1-1 常规交流耐压试验接线

限流电阻:由于电流较大,阻值越大,压降越大,损耗也越大,阻值应小于试品的容抗,而且要有足够大的热容量,通常采用水电阻;

铜球保护电阻:为了保证铜球击穿后过流保护装置能够动作,应满足UT / 阻值≥动作电流。

       XC﹦1/(ωC)       (Ω)       (7.1)

       I﹦(UT)/(XC)﹦ωCUT       (A)         (7.2)

式中,C:绕组对地及相间电容(F);Xc:容抗(Ω);ω:角频率,ω﹦2πf,对于工频,f﹦50Hz,ω﹦314

2、串联谐振交流耐压试验

2.1 试验接线

变频式串联谐振法交流耐压试验接线图
图1-2 变频串联谐振法交流耐压试验接线

2.2 谐振条件:

       IL﹦IC﹦I       (7.3)

       XL﹦XC       (7.4)

       UL﹦-UC       (7.5)

式中:XL﹦ωL

由于谐振的条件是XL﹦XC,即:ωL﹦1/ωC,整理后可得谐振条件为:

       f﹦1/[2π√(LC)]       (7.6)

从上式可知,通过调整电感L或电容C或调整频率f,都可以使试验回路达到谐振的状态。目前电子调频技术已经相当成孰,而且串联谐振试验装置小巧轻便,已经得到广泛的应用。

2.3 试验回路的Q值(品质因数)

电感线圈的品质因数QL等于线圈的感抗XL与损耗电阻RL的比值:

       QL﹦XL/RL       (7.7)

但在发电机试验回路中,除了线圈的损耗电阻,还存在绕组的绝缘损耗,对水内冷发电机,还存在水电阻引起的损耗。考虑电机绕组损耗后回路的等效Q值为:

       Q﹦1/[(1/QL)﹢tanδ]       (7.8)

国产空冷发电机整相绕组绝缘损耗通常为0.03~0.06左右,水内冷绕组充水时总损耗可达0.07~0.12,将这些数据以及QL≈30代入上式,可得试验回路的等效Q值为:

国产空冷发电机试验:Q≈10~16

国产水内冷发电机试验:Q≈6~10

对于串联谐振,Q值也等于试验电压与励磁变输出电压的比值,Q值越大,励磁电压越小,所需要的试验电源功率越小。

2.4 串联谐振耐压的优点

在谐振状态,回路阻抗为:

       ZB﹦√[R2﹢(XL2‐XC2)]≈R        (7.9)

R代表试验回路的总损耗电阻。

一旦试品击穿,XC变为零,谐振条件被破坏,此时回路阻抗变为:

       ZB﹦√[R2﹢(XL2‐0)]≈XL        (7.10)

由于XL是R的Q倍,所以击穿后回路电流下降到击穿前的Q分之一,不存在过电流的问题,所以试验比较安全。

在进行发电机的交流耐压试验时,为了防止绝缘击穿时由于电流过大而将定子铁芯烧坏(定子铁芯烧坏后极难修复),通常要求击穿后的短路电流不要大于5A,由于串联谐振法试验在试品击穿后回路电流会下降,而且试验电压波形较好(电压中的高次谐波不满足谐振条件被抑制),所以发电机的交流耐压应优先采用串联谐振法。

按照国标规定,工频耐压试验电压的频率范围为45Hz~65Hz,因此在选择电感时应满足频率的规定。

串联谐振耐压的优点:

(1) 减小升压器输出电压为试验电压的Q份之一,从而减小试验设备容量;

(2) 试品击穿后电流下降为原来的Q份之一,比较安全;

(3) 不需要串接限流电阻(串联谐振法不得串联限流电阻)。

3、并联谐振交流耐压试验

并联谐振法交流耐压原理图
图1-3 并联谐振法交流耐压原理图

并联谐振特点:

       UC﹦UL﹦UT       (7.11)

       XL﹦XC       (7.12)

       IL﹦-IC       (7.13)

回路阻抗:

       Z≈QXL       (7.14)

回路电流:

       I≈UT/Z﹦UT/QXL﹦IL/Q﹦IC/Q       (7.15)

并联谐振耐压试验特点:

(1) 试验电流为试品电流的Q份之一,从而减小试验设备容量;

(2) 试品击穿时试验电流可能会增加,过流保护应可靠;

(3) 需要串接限流电阻。

4、谐振试验时电感或电容的选择

前面已介绍通过调节电路的电感、电容或频率都可以使电路达到谐振状态。试验标准规定工频耐压时的频率范围为45Hz~65Hz,在选择电路参数时应满足这一要求。当频率为50Hz、电容的单位为μF、电感的单位为H时,可按下式估算电感或电容:

       L﹦10/C 或:C﹦10/L       (7.16)

对于调感或调容装置,可通过微调电感量或电容量使电路达到谐振状态。如果采用调频装置,估算电感或电容后,再按下式计算实际的谐振频率:

       f﹦1/[2π√(LC)]       (7.17)

如果频率落在45Hz~65Hz范围内,电感L或电容C就不用再调整,如果频率超过65Hz,应增加电感量或电容量;如果频率低于45Hz,应减小电感量或电容量。

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