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大型無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度測(cè)量
2017-8-2 閱讀(158)
1概述
發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)及各種損耗會(huì)使其內(nèi)部溫度升高。通常發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞阻都是采用一定絕緣等級(jí)的銅導(dǎo)線制成的,其工作允許的zui高溫度值是有一定的限制的,如果超過溫度的規(guī)定值,絕緣材料的性能將下降,同時(shí)高溫加速了絕緣材料的老化,zui終使絕緣材料擊穿,使轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子鐵心或護(hù)環(huán)可能被短路的電流燒壞。
所以,為了保證發(fā)電機(jī)的正?？煽抗ぷ?就必需對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度進(jìn)行測(cè)量。
隨著國(guó)家技術(shù)的發(fā)展,發(fā)電機(jī)的容量越來越大,常規(guī)火電百萬千瓦級(jí)同步發(fā)電機(jī)已經(jīng)逐步推廣,有的地方發(fā)電機(jī)容量更是達(dá)到1700MW以上,這樣勵(lì)磁電流的數(shù)值非常大。對(duì)于這樣大的勵(lì)磁電流,在工程實(shí)踐一般選擇無刷勵(lì)磁。但是在無刷勵(lì)磁方式下,無法直接測(cè)量發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流和電壓,從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度的測(cè)量變的非常困難。
這里選用非接觸式的紅外測(cè)溫方法,可以較準(zhǔn)確地測(cè)量轉(zhuǎn)子的溫度,但是由于紅外熱敏器件速度特性的衰減和發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電磁干擾,影響了紅外熱敏器件的測(cè)量精度。
下面針對(duì)紅外熱敏器件速度特性的衰減和電磁干擾加以分析并予以解決。
2頻率速度特性的補(bǔ)償
2.1分級(jí)補(bǔ)償
由于紅外熱敏器件本身特性,隨著被測(cè)物運(yùn)行速度的增大,其輸出逐漸衰減。
為了降低速度變化對(duì)輸出的影響,保證探測(cè)器的度,需要進(jìn)行補(bǔ)償。
由于受電子器件的特性影響決定了單級(jí)補(bǔ)償有固定的補(bǔ)償范圍,補(bǔ)償寬度有限,單級(jí)補(bǔ)償無論怎樣調(diào)整,其輸出的速度關(guān)系仍然是非線性的,輸出電壓隨著速度的增加而減小,無法做到線性無衰減,也就是說隨著速度的增加信噪比也在逐漸減小,為了解決這一問題采用了多級(jí)微分補(bǔ)償法。
分級(jí)補(bǔ)償法就是在三級(jí)運(yùn)算放大器上分別進(jìn)行補(bǔ)償,就是使放大器為較寬范圍的非線性放大器,以便更好的補(bǔ)償紅外熱敏器件的衰減。
下面選取其中一路的放大電路的補(bǔ)償電路為例進(jìn)行分析說明,如圖1所示:
根據(jù)結(jié)點(diǎn)電流原理,得到微分方程組:
+C=C=
可知輸出電壓Uo與電容兩端電壓的微分大小成正比,將此方程組求解,并進(jìn)行拉斯變換:
=-+
可知截止頻率:f0=,通過選擇R1與C1不同的數(shù)值,可以得到不同截止頻率的頻率特性。
在放大電路的*級(jí)選用了較大的R1與C1的數(shù)值,也就是低截止頻率的微分電路來針對(duì)低速度下的衰減進(jìn)行低頻補(bǔ)償提升,在放大電路的第二級(jí)采用了中等數(shù)值的R1與C1,即中等截止頻率的微分電路來針對(duì)中等速度進(jìn)行中頻補(bǔ)償提升,在運(yùn)算放大器的第三級(jí)采用了較小數(shù)值的R1與C1,即高截止頻率的微分電路來針對(duì)高速進(jìn)行高頻補(bǔ)償提升。
采用這種多級(jí)微分補(bǔ)償?shù)姆椒?解決了單級(jí)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償范圍小的不足,具有調(diào)試簡(jiǎn)便和高可靠性的優(yōu)點(diǎn),可以將補(bǔ)償?shù)乃俣确秶龅胶軐?這是單級(jí)補(bǔ)償所*的。
2.2頻率帶寬的選擇
微分補(bǔ)償能夠反應(yīng)信號(hào)的變化率,具有預(yù)見性,能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì),因此能產(chǎn)生超前的控制信號(hào)變化的作用,使偏差提前被微分補(bǔ)償消除。但是微分補(bǔ)償在補(bǔ)償信號(hào)衰減的同時(shí)放大了帶寬,因此對(duì)噪聲干擾有放大作用,不能夠采用過強(qiáng)的微分補(bǔ)償,否則對(duì)紅外器件的抗干擾不利,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)如何選擇合適的帶寬,才能既不影響信號(hào)的微分補(bǔ)償,又能很好抑制噪聲是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。
紅外熱敏器件測(cè)量轉(zhuǎn)子溫度時(shí)的實(shí)際輸出電壓波形,近似三角波。因此,選用如圖二所示的三角波的函數(shù),來近似模擬計(jì)算紅外熱敏器件的輸出頻率特性。
