CN102780372B - 一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置，其中励磁机包括串联构成第一充磁回路的励磁机励磁线圈（LLQ）、励磁机电枢线圈（L）和磁场电阻（RC），该装置包括：直流电源（E）、充磁隔离二极管（D1）和续流充磁二极管（D2）；直流电源（E）、充磁隔离二极管（D1）、励磁机励磁线圈（LLQ）、以及磁场电阻（RC）相串联，构成第二充磁回路；励磁机励磁线圈（LLQ）、磁场电阻（RC）、以及续流充磁二极管（D2）相串联，构成第三充磁回路。本发明接线操作简单、安全可靠，适用于对大中型同步发电机同轴的直流励磁机磁极失磁后的再充磁，也可对因各种原因造成的励磁机输出反极性进行纠偏充磁。

Description

一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置

技术领域

本发明涉及一种充磁技术，具体地，涉及一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置。

背景技术

目前未有专门针对同步发电机同轴的励磁机充磁技术，与之相近、相似的技术有对小型直流发电机在静止状态下的充磁技术，这对于与同步发电机同轴的功率在400KW至500KW及以上的励磁机（直流发电机）在磁极失磁时根本无法进行有效充磁，也有利用专用励磁线圈对相关磁极实施磁化充磁的技术，但其操作、构造较为复杂，不适用于对同步发电机同轴的励磁机（直流发电机）进行磁极失磁再充磁，上述其代表性技术有：申请号为200410062815.9的旋转电机的充磁装置及旋转电机磁化方法，申请号为201110108169.5的一种永磁电机充磁方法及充磁组件等，它们基本构成了现有同类相近、相似技术的主体。但以上技术均不能有效安全地对因各种原因造成的与同步发电机同轴的励磁机磁极充磁或对励磁机反磁进行纠偏充磁。

发明内容

本发明的目的是提供一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置，用于解决有效安全地对因各种原因造成的与同步发电机同轴的励磁机磁极充磁或对励磁机反磁进行纠偏充磁。

为了实现上述目的，本发明提供了一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置，其中励磁机包括励磁机励磁线圈、励磁机电枢线圈和磁场电阻，该励磁机励磁线圈、励磁机电枢线圈和磁场电阻相串联，构成第一充磁回路，其特征在于，该装置包括：直流电源、充磁隔离二极管和续流充磁二极管；直流电源、充磁隔离二极管、励磁机励磁线圈、以及磁场电阻相串联，构成第二充磁回路；励磁机励磁线圈、磁场电阻、以及续流充磁二极管相串联，构成第三充磁回路。

通过上述技术方案，本发明采用直流电源作为充磁回路的直流电源，可实现对所述励磁机的充磁；充磁隔离二极管将充磁回路与直流电源单向隔离，防止直流电源成为励磁机励磁线圈的负载；续流充磁二极管的接入可以实现对充磁回路的续流充磁。可以通过控制直流电源的接入有效地控制充磁时间，并且接线操作简单、安全可靠，适用于对大中型同步发电机同轴的直流励磁机磁极失磁后的再充磁，也可对因各种原因造成的励磁机输出反极性进行纠偏充磁。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的与同步发电机同轴的励磁机充磁装置的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1为本发明提供的与同步发电机同轴的励磁机充磁装置的原理图，如图1所示，励磁机包括励磁机励磁线圈LLQ、励磁机电枢线圈L和磁场电阻R_C，该励磁机励磁线圈LLQ、励磁机电枢线圈L和磁场电阻R_C相串联，构成第一充磁回路，该装置包括：直流电源E、充磁隔离二极管D1和续流充磁二极管D2；直流电源E、充磁隔离二极管D1、励磁机励磁线圈LLQ、以及磁场电阻R_C相串联，构成第二充磁回路；励磁机励磁线圈LLQ、磁场电阻R_C、以及续流充磁二极管D2相串联，构成第三充磁回路。

其中，该装置还包括控制开关K，该控制开关K串联于第二充磁回路中，用于控制充磁回路的通断。可以通过控制控制开关K的通断实现间歇正向充磁，即，控制闭合和断开的时间，以实现对励磁机励磁线圈LLQ的充磁时间长短的控制，从而实现对励磁机输出电压的控制。当控制开关K闭合时，直流电源E对励磁机励磁线圈LLQ正向充磁，当控制开关K断开时，励磁机励磁线圈LLQ自感反电势通过续流充磁二极管D2对励磁机励磁线圈LLQ进行续流充磁，续流充磁的电流方向与控制开关K闭合时充磁电流方向相同。

该装置还包括续流充磁限流电阻R，该续流充磁限流电阻R串联于第三充磁回路中，用于保护续流充磁二极管D2。

该装置还包括励磁线圈隔离二极管D3，该励磁线圈隔离二极管D3串联于第一充磁回路中，用于隔离励磁机励磁线圈LLQ和励磁机电枢线圈L，以使励磁机励磁线圈LLQ产生的自感反电势不会对励磁机电枢线圈L产生影响。

其中直流电源E可以为一个蓄电池，也可以为多个蓄电池串联组成的直流电源。

图1中除励磁机励磁线圈LLQ、磁场电阻R_C和励磁机电枢线圈L外其余元件均为外接元件，励磁机励磁线圈LLQ与磁场电阻R_C串联连接，续流充磁二极管D2与续流充磁限流电阻R串联连接后与励磁机励磁线圈LLQ和磁场电阻R_C并联，续流充磁二极管D2的阳极连接至磁场电阻R_C的一端，续流充磁二极管D2的阴极通过续流充磁限流电阻R连接至励磁机励磁线圈LLQ的一端，直流电源E、充磁隔离二极管D1和控制开关K串联后与励磁机励磁线圈LLQ和磁场电阻R_C并联，充磁隔离二极管D1的阳极连接至直流电源E的正极，充磁隔离二极管D1的阴极连接至励磁机励磁线圈LLQ，控制开关K可置于直流电源E和充磁隔离二极管D1的串联线路中的任何位置，励磁线圈隔离二极管D3的阳极连接至励磁机电枢线圈L，励磁线圈隔离二极管D3的阴极连接至励磁机励磁线圈LLQ，以上连接关系中励磁机励磁线圈LLQ、磁场电阻R_C和励磁机电枢线圈L为与发电机同轴的励磁机及励磁回路相关线圈与电阻。

直流电源E可选用汽车蓄电池，容量应大于30Ah，端电压应大于励磁机励磁线圈LLQ在正常3000转/分下的电压值，若不够可采用多组蓄电池串联组成直流电源。将发电机转速提升为3000转/分，用万用表测量励磁机电枢线圈L两端电压，当励磁机励磁线圈LLQ磁极铁芯失磁时，励磁机电枢线圈L两端电压应为零伏左右或不大，间歇性闭合控制开关K，以对励磁机励磁线圈LLQ强行正向充磁。控制开关K闭合时由直流电源E通过充磁隔离二极管D1正向对励磁机励磁线圈LLQ充磁，控制开关K断开时由励磁机励磁线圈LLQ自感反电势通过续流充磁二极管D2和续流充磁限流电阻R对励磁机励磁线圈LLQ续流充磁，直至励磁机电枢线圈L电压满足要求为止。由于与同步发电机配套的同轴励磁机一般功率容量很大，充磁过程较长，利用控制开关K进行正向充磁时，控制开关K断开瞬间，励磁机励磁线圈LLQ产生的自感反电势由于励磁线圈隔离二极管D3的隔离不会波及励磁机电枢线圈L，其反电势能量可通过续流充磁二极管D2回路对励磁机励磁线圈LLQ进行二次续流充磁。

更详细地说，正常情况下励磁机励磁线圈LLQ对应的磁极上应有极性正确的剩磁，在随同步发电机升速至转速3000转/分过程中，剩磁应能使励磁机电枢线圈L产生一定的直流电压并对励磁机励磁线圈LLQ形成正反馈励磁电流以建立极性正确（图1中所示为上正下负）的直流输出电压，该电压数值视磁场电阻R_C阻值不同而不同。当由于励磁系统操作不当、发电机输出回路突然短路、励磁机励磁回路接触不良等原因形成了励磁机励磁线圈磁极失磁或反磁极现象，停机后再开机时，与发电机同轴的励磁机电枢线圈L输出电压为零或输出反极性（即极性错误）电压，即励磁机励磁线圈剩磁消失或励磁线圈磁极反磁，此时励磁机电枢线圈L两端电压较低，建立不起电压或输出电压极性错误（图1中所示为上负下正），这时可通过外接直流电源E直流电源，间歇性地对励磁机励磁线圈LLQ进行正向充磁，当控制开关K闭合时，直流电源E对励磁机励磁线圈LLQ进行正向充磁，当控制开关K断开时，励磁机励磁线圈LLQ自感反电势通过续流充磁二极管D2及续流充磁限流电阻R对励磁机励磁线圈LLQ进行续流充磁，续流充磁电流方向与控制开关K闭合时充磁电流方向相同。同时，由于本充磁是在非静止态的3000转/分下进行的，励磁机电枢线圈L的感应电势亦可通过励磁线圈隔离二极管D3对励磁机励磁线圈LLQ进行充磁，经过若干次充磁，即经较长时间充磁过程，励磁机励磁线圈LLQ可建立起大小与极性满足要求的剩磁，即可成功对与同步发电机同轴的励磁机实施充磁或励磁机磁极反磁纠偏正向充磁。

图1中，励磁机励磁线圈LLQ、磁场电阻R_C和励磁机电枢线圈L为原励磁机回路线圈及电阻，充磁试验时，磁场电阻R_C应放适当位置，磁场电阻R_C亦可作为充磁成功恢复正常接线后调节励磁机电压输出并进而调节发电机无功功率的元件。电路中，充磁隔离二极管D1作用是将充磁回路与直流电源E有效单向隔离，防止直流电源E成为励磁机励磁线圈LLQ的负载，续流充磁限流电阻R对由励磁机励磁线圈LLQ产生的续流充磁电流起限流作用，防止续流电流过大损坏续流充磁二极管D2，并对励磁机因续流电流而产生的输出电压突变有抑制作用。

回路中，充磁隔离二极管D1、续流充磁二极管D2和励磁线圈隔离二极管D3的最大整流电流应大于正常情况下励磁机励磁线圈LLQ通过的电流，反向峰值电压应大于正常情况下励磁机励磁线圈LLQ两端电压的倍，续流充磁限流电阻R阻值按约等于励磁机励磁线圈LLQ直流电阻考虑，其功耗亦按励磁机励磁线圈LLQ正常电压与电流乘积计算考虑。对由于各种原因造成的励磁机电枢电压反极性的纠偏充磁，充磁前由于励磁机励磁线圈LLQ磁极极性与正常情况下磁极极性相反，其充磁过程需经过较长时间，视与发电机同轴的励磁机容量及反磁磁场大小不同而不同，一般应在1小时左右。充磁时监视励磁机电枢线圈L两端电压极性由反极性变为电压输出为零或正常的临界点时，需继续反复正向充磁才可纠偏原励磁机励磁线圈LLQ的磁极极性，其主要原因是由于铁磁材料退磁充磁特性所致，即当正向磁场增大到某一值时，虽然磁体的磁感应强度为零，磁体对外不显磁性（对应励磁机电枢线圈L电压输出为零或电压极性为临界点），但这时磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和不等于零，即磁体的磁极化强度在原来方向上仍有一个较大的值，若这时停止正向充磁，励磁机电枢线圈L的电压极性仍会回到纠偏前的状态，即对应于纠正原励磁机电枢线圈L的反极性充磁过程，所外加的直流电源E对励磁机励磁线圈LLQ进行充磁应使励磁机励磁线圈LLQ的磁场强度不但要达到该铁磁材料磁感矫顽力对应的磁感强度，更应达到其内禀矫顽力对应的磁感强度，这时停止充磁后励磁机电枢线圈L的电压可保持为正常的极性，充磁方可完成。现场实际充磁操作时，可将由充磁隔离二极管D1负极引出的线固定至一绝缘杆一端，操作人员手持绝缘杆另一端间歇性地将所述负极引出的线与励磁机励磁线圈LLQ上端接触，以代替控制开关K进行正向充磁。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

本发明提供的充磁技术思路清晰、回路接线简单，可在3000转/分下利用外加的直流电源E给励磁机励磁线圈正向充磁电流、励磁机励磁线圈LLQ自感电势的续流充磁电流及由励磁机电枢电压形成的充磁电流实施同步发电机同轴的励磁机充磁。接线操作简单、安全可靠，适用于对大中型同步发电机同轴的直流励磁机实施失磁后的再充磁，亦可对因各种原因造成的励磁机输出反极性进行纠偏充磁。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种与同步发电机同轴的励磁机充磁装置，其中所述励磁机包括励磁机励磁线圈(LLQ)、励磁机电枢线圈(L)和磁场电阻(R_C)，该励磁机励磁线圈(LLQ)、励磁机电枢线圈(L)和磁场电阻(R_C)相串联，构成第一充磁回路，其特征在于，该装置包括：直流电源(E)、充磁隔离二极管(D1)、用于控制第二充磁回路的通断的控制开关(K)和续流充磁二极管(D2)；

所述直流电源(E)、充磁隔离二极管(D1)、控制开关(K)、励磁机励磁线圈(LLQ)、以及磁场电阻(R_C)相串联，构成所述第二充磁回路；以及

所述励磁机励磁线圈(LLQ)、磁场电阻(R_C)、以及续流充磁二极管(D2)相串联，构成第三充磁回路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括续流充磁限流电阻(R)，该续流充磁限流电阻(R)串联于所述第三充磁回路中，用于保护所述续流二极管(D2)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括励磁线圈隔离二极管(D3)，该励磁线圈隔离二极管(D3)串联于所述第一充磁回路中，用于隔离励磁机励磁线圈(LLQ)和励磁机电枢线圈(L)，以使励磁机励磁线圈(LLQ)产生的自感反电势不会对励磁机电枢线圈(L)产生影响。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流电源(E)包括一个或多个串联的蓄电池。