CN221328833U - 一种基于多电压等级的模拟励磁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机系统技术领域，具体为一种基于多电压等级的模拟励磁系统，包括主发电机G1，主发电机G1的输出端通过第一三相电引入空载电压励磁分量：第一三相电通过变压器T10调整电压后经过电抗器L1和电容器C串联谐振后与整流变压器T6电性连接；整流变压器T6初级绕组后连接有静止三相整流器2V1，静止三相整流器V1的输出端与自动电压调节器AVR的输入端电性连接，自动电压调节器AVR的输出端连接有励磁机G2。本实用新型本实用新型通过独立设计的变压器T10重新调整了电压等级使自动电压调节器更好的适应不同电压等级下的电压控制，使本系统的通用性能大幅度的提升。

Description

一种基于多电压等级的模拟励磁系统

技术领域

本实用新型涉及一种励磁系统及其控制方法，特别是涉及一种基于多电压等级的模拟励磁系统，属于电机系统技术领域。

背景技术

供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统，它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成，励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用，尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。

原有励磁系统源自HFC5/6系列发电机的励磁模块，其功率源、电压检测为常规400/450V，适用范围小，通用性差。

因此，亟需对多电压等级的模拟励磁系统进行改进，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于多电压等级的模拟励磁系统，本实用新型通过独立设计的变压器T10重新调整了电压等级使自动电压调节器更好的适应不同电压等级下的电压控制，使本系统的通用性能大幅度的提升，变压器T10使用多抽头设计，对应450V、400V在应对不同电压等级时调整，使之适合励磁系统配套取样及功率源使用。

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种基于多电压等级的模拟励磁系统，包括主发电机G1、整流变压器T6、电抗器L1、电容器C、调差互感器T4组、自动电压调节器AVR、电流互感器T、变压器T10及其功率部件，电抗器L1、电容器C、调差互感器T4组、自动电压调节器AVR、电流互感器T、变压器T10及其功率部件耦接在电路板上，节省大量的空间，提升空间的利用率，主发电机G1的输出端通过第一三相电引入空载电压励磁分量，通过主发电机G1向整个系统提供三相电压，提升装置的使用范围；

第一三相电包括U1相、V1相以及W1相，第一三相电通过变压器T10调整电压后经过电抗器L1和电容器C串联谐振后与整流变压器T6电性连接，电抗器L1是一种电感器和电容器的组合，电抗器L1的W1相上通过导线连接有450V电压，电抗器L1的V1相上通过导线连接有400V电压，用于控制电路中的电感和电容的特性，用于调节电流和电压的幅值和相位，以优化电力系统的性能，电抗器通过改变电路的阻抗来实现这些调节功能，一方面用于调节电路中的电压和电流，通过选择合适的电抗器参数，改变电路的阻抗，从而控制电流和电压的幅值和相位；

第一三相电的U1相、V1相以及W1相在经过电压励磁分量后通过第三三相电与变压器T10电性连接，第三三相电包括U3相、V3相以及W3相，第一三相电经过电抗器L1后形成第二三相电，第二三相电包括U2相、V2相以及W2相，变压器T10使用多抽头设计，对应450V、400V在应对不同电压等级时调整，使之适合励磁系统配套取样及功率源使用；

电容器C包括电容器C1、电容器C2、电容器C3，第二三相电通过插头与电容器C电性连接，电容器C储存电荷，不使直流电流通过而使交流电流通过，使电压变动变得平滑，隔断直流信号只让交流电通过，对频率高的噪声成分祈祷旁路作用，电容器使频率越高的交流电越容易通过，电容器的的静电容量越大越容易使交流电通过；

整流变压器T6是整流设备的电源变压器，整流设备的特点是原方输入交流，而副方通过整流元件后输出直流，变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种，作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器，工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的；

整流变压器T6初级绕组后连接有静止三相整流器2V1，静止三相整流器V1的输出端与自动电压调节器AVR的输入端电性连接，自动电压调节器AVR的输出端连接有励磁机G2，励磁机G2包括保险管F1和保险管F2，通过控制励磁机G2来实现牵引发电机的理想外特性，采用三相交流发电机，由柴油机一牵引发电机组通过变速箱直接驱动，发出的三相交流电经桥式整流器整流后向牵引发电机励磁绕组供电，机车上普遍采用感应子励磁机，使电机结构简单、工作可靠、制造成本较低、便于维护；

本实用新型通过独立设计的变压器T10重新调整了电压等级使自动电压调节器更好的适应不同电压等级下的电压控制，使本系统的通用性能大幅度的提升。

优选的，第一三相电的U1相、V1相以及W1相通过三相五线的方法与外界电源电性连接，三相五线包括R黄色线、S绿色线、T红色线、N蓝色线，R黄色线与U1相电性连接，S绿色线与V1相电性连接，T红色线与W1相电性连接，U1相上电性连接有调差互感器T1，V1相上电性连接有调差互感器T2，W1相上电性连接有调差互感器T3，按照国标进行设置，提升使用的便捷性，在供电用电的线路中，调差互感器T4组包括两个并联的调差互感器T4，其中一个调差互感器T4通过导线连接有电位器，电位器包括滑动变阻器，滑动变阻器的输入端通过自动电压调节器A1连接到电路板的插脚1上，滑动变阻器的输出端通过自动电压调节器A3与电路板的插脚3电性连接，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏，线路中电流电压都比较高，如直接测星是非常危险的，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。

优选的，自动电压调节器AVR包括分流电阻R48、静止整流模块29、可控硅28以及空间加热器S，空间加热器S的两端连接有电感H01或电感H02，整流变压器T6通过导线与静止整流模块29，分流电阻R48电性连接在整流变压器T6和静止整流模块29之间；

自动电压调节器AVR通过可控硅28电性连有接插件X3，分流电阻R48与可控硅28并联介入到接插件X3上，自动电压调节器AVR可以控制电路中电压的大小，防止设备在过高或过低电压情况下损坏，从而延长设备的使用寿命，同时能够控制电流的大小和频率，使设备能够在最佳状态下运行，节约能源，减少能源浪费，另外能够实现对电路中电压的自动调节，让设备一直工作在最佳状态下，提高设备的工作效率和生产效率。

优选的，励磁机G2上的保险管F1与自动电压调节器AVR电性连接，励磁机G2上的保险管F2与自动电压调节器AVR电性连接，当电路的工作电流不大时，保险管的内阻很小，对电路不会产生影响；当电路发生异常，例如短路的时候，电路中产生的大电流流过保险管，瞬间产生足够大的热量使其自身发生熔断，从而对电路起到了保护作用。

一种基于多电压等级的模拟励磁系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：励磁系统由主发电机G1的输出端第一三相电的U1相、V1相以及W1相引入空载电压励磁分量；

步骤二：变压器T10调整电压后经三相电抗器L1与电容器C1串联谐振后至整流变压器T6进行初级绕组；

步骤三：初级绕组后的整流变压器T6次级绕组后至静止三相整流器V1；

步骤四：输出的直流电压经自动电压调节器AVR控制后送至励磁机G2的励磁绕组保险管F1、保险管F2两端。

本实用新型至少具备以下有益效果：

本实用新型通过独立设计的变压器T10重新调整了电压等级使自动电压调节器更好的适应不同电压等级下的电压控制，使本系统的通用性能大幅度的提升。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型的自动电压调节器AVR原理图；

图3为本实用新型的滑动变阻器原理图；

图4为本实用新型的空间加热器S原理图；

图5为本实用新型的方法流程图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图5所示，本实施例提供的基于多电压等级的模拟励磁系统，包括主发电机G1、整流变压器T6、电抗器L1、电容器C、调差互感器T4组、自动电压调节器AVR、电流互感器T、变压器T10及其功率部件，电抗器L1、电容器C、调差互感器T4组、自动电压调节器AVR、电流互感器T、变压器T10及其功率部件耦接在电路板上，节省大量的空间，提升空间的利用率，主发电机G1的输出端通过第一三相电引入空载电压励磁分量，通过主发电机G1向整个系统提供三相电压，提升装置的使用范围；

第一三相电包括U1相、V1相以及W1相，第一三相电通过变压器T10调整电压后经过电抗器L1和电容器C串联谐振后与整流变压器T6电性连接，电抗器L1是一种电感器和电容器的组合，电抗器L1的W1相上通过导线连接有450V电压，电抗器L1的V1相上通过导线连接有400V电压，用于控制电路中的电感和电容的特性，用于调节电流和电压的幅值和相位，以优化电力系统的性能，电抗器通过改变电路的阻抗来实现这些调节功能，一方面用于调节电路中的电压和电流，通过选择合适的电抗器参数，改变电路的阻抗，从而控制电流和电压的幅值和相位；

第一三相电的U1相、V1相以及W1相在经过电压励磁分量后通过第三三相电与变压器T10电性连接，第三三相电包括U3相、V3相以及W3相，第一三相电经过电抗器L1后形成第二三相电，第二三相电包括U2相、V2相以及W2相，变压器T10使用多抽头设计，对应450V、400V在应对不同电压等级时调整，使之适合励磁系统配套取样及功率源使用；

电容器C包括电容器C1、电容器C2、电容器C3，第二三相电通过插头与电容器C电性连接，电容器C储存电荷，不使直流电流通过而使交流电流通过，使电压变动变得平滑，隔断直流信号只让交流电通过，对频率高的噪声成分祈祷旁路作用，电容器使频率越高的交流电越容易通过，电容器的的静电容量越大越容易使交流电通过；

整流变压器T6是整流设备的电源变压器，整流设备的特点是原方输入交流，而副方通过整流元件后输出直流，变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种，作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器，工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的；

整流变压器T6初级绕组后连接有静止三相整流器2V1，静止三相整流器V1的输出端与自动电压调节器AVR的输入端电性连接，自动电压调节器AVR的输出端连接有励磁机G2，励磁机G2包括保险管F1和保险管F2，通过控制励磁机G2来实现牵引发电机的理想外特性，采用三相交流发电机，由柴油机一牵引发电机组通过变速箱直接驱动，发出的三相交流电经桥式整流器整流后向牵引发电机励磁绕组供电，机车上普遍采用感应子励磁机，使电机结构简单、工作可靠、制造成本较低、便于维护；

本实用新型通过独立设计的变压器T10重新调整了电压等级使自动电压调节器更好的适应不同电压等级下的电压控制，使本系统的通用性能大幅度的提升。

进一步的，如图1所示，第一三相电的U1相、V1相以及W1相通过三相五线的方法与外界电源电性连接，三相五线包括R黄色线、S绿色线、T红色线、N蓝色线，R黄色线与U1相电性连接，S绿色线与V1相电性连接，T红色线与W1相电性连接，U1相上电性连接有调差互感器T1，V1相上电性连接有调差互感器T2，W1相上电性连接有调差互感器T3，按照国标进行设置，提升使用的便捷性，在供电用电的线路中，调差互感器T4组包括两个并联的调差互感器T4，其中一个调差互感器T4通过导线连接有电位器，电位器包括滑动变阻器，滑动变阻器的输入端通过自动电压调节器A1连接到电路板的插脚1上，滑动变阻器的输出端通过自动电压调节器A3与电路板的插脚3电性连接，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏，线路中电流电压都比较高，如直接测星是非常危险的，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。

更进一步的，如图4所示，自动电压调节器AVR包括分流电阻R48、静止整流模块29、可控硅28以及空间加热器S，空间加热器S的两端连接有电感H01或电感H02，整流变压器T6通过导线与静止整流模块29，分流电阻R48电性连接在整流变压器T6和静止整流模块29之间；

自动电压调节器AVR通过可控硅28电性连有接插件X3，分流电阻R48与可控硅28并联介入到接插件X3上，自动电压调节器AVR可以控制电路中电压的大小，防止设备在过高或过低电压情况下损坏，从而延长设备的使用寿命，同时能够控制电流的大小和频率，使设备能够在最佳状态下运行，节约能源，减少能源浪费，另外能够实现对电路中电压的自动调节，让设备一直工作在最佳状态下，提高设备的工作效率和生产效率。

再进一步的，如图1和图2所示，励磁机G2上的保险管F1与自动电压调节器AVR电性连接，励磁机G2上的保险管F2与自动电压调节器AVR电性连接，当电路的工作电流不大时，保险管的内阻很小，对电路不会产生影响；当电路发生异常，例如短路的时候，电路中产生的大电流流过保险管，瞬间产生足够大的热量使其自身发生熔断，从而对电路起到了保护作用。

如图1-图5所示，本实施例提供的基于多电压等级的模拟励磁系统的控制方法：

步骤一：励磁系统由主发电机G1的输出端第一三相电的U1相、V1相以及W1相引入空载电压励磁分量；

步骤二：变压器T10调整电压后经三相电抗器L1与电容器C1串联谐振后至整流变压器T6进行初级绕组；

步骤三：初级绕组后的整流变压器T6次级绕组后至静止三相整流器V1；

步骤四：输出的直流电压经自动电压调节器AVR控制后送至励磁机G2的励磁绕组保险管F1、保险管F2两端。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于多电压等级的模拟励磁系统，包括主发电机G1、整流变压器T6、电抗器L1、电容器C、调差互感器T4组、自动电压调节器AVR、电流互感器T、变压器T10及其功率部件，其特征在于，所述电抗器L1、所述电容器C、所述调差互感器T4组、所述自动电压调节器AVR、所述电流互感器T、所述变压器T10及其功率部件耦接在电路板上，所述主发电机G1的输出端通过第一三相电引入空载电压励磁分量；

所述第一三相电包括U1相、V1相以及W1相，所述第一三相电通过所述变压器T10调整电压后经过所述电抗器L1和所述电容器C串联谐振后与所述整流变压器T6电性连接；

所述整流变压器T6初级绕组后连接有静止三相整流器2V1，所述静止三相整流器2V1的输出端与所述自动电压调节器AVR的输入端电性连接，所述自动电压调节器AVR的输出端连接有励磁机G2，所述励磁机G2包括保险管F1和保险管F2。

2.根据权利要求1所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述第一三相电的U1相、V1相以及W1相通过三相五线的方法与外界电源电性连接，所述三相五线包括R黄色线、S绿色线、T红色线、N蓝色线，所述R黄色线与所述U1相电性连接，所述S绿色线与所述V1相电性连接，所述T红色线与所述W1相电性连接；

所述U1相上电性连接有调差互感器T1，所述V1相上电性连接有调差互感器T2，所述W1相上电性连接有调差互感器T3。

3.根据权利要求1所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述第一三相电的U1相、V1相以及W1相在经过电压励磁分量后通过第三三相电与所述变压器T10电性连接，第三三相电包括U3相、V3相以及W3相；

所述第一三相电经过所述电抗器L1后形成第二三相电，所述第二三相电包括U2相、V2相以及W2相。

4.根据权利要求3所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述电容器C包括电容器C1、电容器C2、电容器C3，所述第二三相电通过插头与所述电容器C电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述电抗器L1的W1相上通过导线连接有450V电压；

所述电抗器L1的V1相上通过导线连接有400V电压。

6.根据权利要求1所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述调差互感器T4组包括两个并联的调差互感器T4，其中一个所述调差互感器T4通过导线连接有电位器，所述电位器包括滑动变阻器，所述滑动变阻器的输入端通过自动电压调节器A1连接到所述电路板的插脚1上，所述滑动变阻器的输出端通过自动电压调节器A3与所述电路板的插脚3电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述自动电压调节器AVR包括分流电阻R48、静止整流模块（29）、可控硅（28）以及空间加热器S，所述空间加热器S的两端连接有电感H01或电感H02。

8.根据权利要求7所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述整流变压器T6通过导线与所述静止整流模块（29），所述分流电阻R48电性连接在所述整流变压器T6和静止整流模块（29）之间；

所述自动电压调节器AVR通过可控硅（28）电性连有接插件X3，所述分流电阻R48与所述可控硅（28）并联介入到接插件X3上。

9.根据权利要求1所述的一种基于多电压等级的模拟励磁系统，其特征在于：所述励磁机G2上的保险管F1与所述自动电压调节器AVR电性连接，所述励磁机G2上的保险管F2与所述自动电压调节器AVR电性连接。