一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，包括掃頻分析儀、取樣電阻、電腦，其中掃頻分析儀包括信號發(fā)生器，高速采集卡，掃頻分析儀的輸出端口Vs直接與輸入端口Va連接，輸入端口Va與變壓器初級線圈連接，變壓器次級線圈與取樣電阻連接，取樣電阻與掃頻分析儀的輸入端口Vb連接，掃頻分析儀還與電腦連接。本實用新型裝置簡易，方便攜帶，能快速、準確的檢測出變壓器的諧振頻率，使得整體牽引系統(tǒng)工作頻率范圍避開變壓器的諧振頻率，防止變壓器產(chǎn)生諧振，從而確保牽引系統(tǒng)安全可靠的運行。
【專利說明】一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高鐵機車牽引系統(tǒng)的安全防范，具體涉及影響牽引系統(tǒng)的安全運行的變壓器諧振頻率檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]機車變壓器是用于高鐵牽引系統(tǒng)的核心部件，變壓器后端接濾波電抗器、變流器等負載。來自牽引變流器的諧波激勵，變壓器產(chǎn)生的諧振效應(yīng)，改變了變壓器的輸入、輸出阻抗特性和帶負載能力，造成整個牽引系統(tǒng)對變流器的不匹配，危害整個牽引系統(tǒng)的安全運行。
[0003]針對上述情況，研制出的機車變壓器，出廠前試驗驗證，確定其諧振頻率點。整體牽引系統(tǒng)工作頻率范圍必須避開變壓器、電抗器、變流器等核心部件的諧振點，從而避免變壓器運行過程中產(chǎn)生諧振，確保機車牽引系統(tǒng)的安全運行。
[0004]由以上所述，如何提供一種檢測裝置，以實現(xiàn)對機車變壓器諧振頻率點的測量，從而避免變壓器運行過程中產(chǎn)生諧振的，確保機車牽引系統(tǒng)的安全運行。成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
[0005]通過國內(nèi)檢索發(fā)現(xiàn)以下專利與本實用新型有相似之處:
[0006]申請?zhí)枮?01410282756.X，名稱為“交流電氣化鐵道牽引網(wǎng)阻抗頻率特性測試裝置”的發(fā)明。此發(fā)明提供了一種交流電氣化鐵道牽引網(wǎng)阻抗頻率特性測試裝置，由降壓變壓器TP、諧波源HS、監(jiān)控裝置MC、電壓傳感器TV、電流傳感器TA構(gòu)成。監(jiān)控裝置MC控制諧波源HS發(fā)出諧波電流，通過降壓變壓器TP原邊繞組注入到牽引網(wǎng)中；電壓傳感器TV、電流傳感器TA分別檢測接觸網(wǎng)T和鋼軌G之間諧波電壓和向牽引網(wǎng)注入的諧波電流，監(jiān)控裝置MC接收電壓傳感器TV和電流傳感器TA的輸出信號，完成諧波阻抗計算。在接觸網(wǎng)通電情況下即可通過調(diào)整諧波源發(fā)出電流的頻率和幅值，獲得牽引網(wǎng)的阻抗頻率特性，進而得到諧振頻率。此發(fā)明可用于新建電氣化鐵路的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，也可用于既有線路，為解決諧振問題、保障供電安全提供技術(shù)支持。
[0007]申請?zhí)枮?01310219729.3，名稱為“工頻調(diào)感諧振裝置及其調(diào)頻判斷工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)的方法”的發(fā)明。此發(fā)明公開了一種工頻調(diào)感諧振裝置及其調(diào)頻判斷工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)的方法，包括變頻控制電源，為勵磁變壓器一次側(cè)提供電壓，勵磁變壓器二次側(cè)通過一高壓可調(diào)電抗器連接至被檢測試品；還包含一與變頻控制電源連接的電壓采集單元，變頻控制電源根據(jù)采集到的電壓信號，給出信號驅(qū)動電感電動調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)高壓可調(diào)電抗器，使整個系統(tǒng)在工頻下諧振。此方法采用變頻電源，當電抗器調(diào)節(jié)好以后，通過在低壓下自動諧振的方式來尋找諧振點，比較諧振頻率點與頻率點50Hz的差異來判斷諧振情況，指出電抗器氣隙的調(diào)節(jié)量和方向，能快速判斷諧振狀態(tài)和快速實現(xiàn)工頻諧振，便于實現(xiàn)電壓互感器現(xiàn)場校驗時的工頻諧振升壓，提高了勞動生產(chǎn)效率，具有良好的應(yīng)用前景。
[0008]雖然以上2個專利都是尋找諧振頻率的方法及裝置但在結(jié)構(gòu)和原理上都與本實用新型有較大的不同。實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:如何針對變壓器產(chǎn)生的諧振效應(yīng)會影響到牽引系統(tǒng)的安全運行，提出一種有效的變壓器諧振頻率檢測的裝置及方法，以實現(xiàn)對變壓器諧振點的檢測。
[0010]針以上述問題，本實用新型提出的技術(shù)方案是:一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，包括掃頻分析儀、取樣電阻、電腦，其中掃頻分析儀包括信號發(fā)生器，高速采集卡，掃頻分析儀的輸出端口 Vs直接與輸入端口 Va連接，輸入端口 Va與變壓器初級線圈連接，變壓器次級線圈與取樣電阻連接，取樣電阻與掃頻分析儀的輸入端口 Vb連接，掃頻分析儀還與電腦連接。
[0011]進一步地，掃頻分析儀中的信號發(fā)生器與輸出端口 Vs相連，使得輸出端口 Vs能輸出0.05kHz-lMHz的頻率及10Vp-p的電壓。
[0012]進一步地，掃頻分析儀輸出端口 Vs直接與輸入端口 Va連接，使得輸入端口 Va的頻率、電壓和相位總是與輸出端口 Vs的頻率、電壓和相位相同。
[0013]進一步地，取樣電阻有2個，根據(jù)變壓器的阻抗大小來選擇將取樣電阻a或取樣電阻b連接到電路中。
[0014]進一步地，變壓器次級線圈與取樣電阻連接，取樣電阻與掃頻分析儀的輸入端口Vb連接，輸入端口 Vb的電壓值由輸出端口 Vs的電壓和頻率決定。
[0015]進一步地，掃頻分析儀與電腦連接，掃頻分析儀的高速采集卡從輸入端口 Va和輸入端口 Vb采集到的頻率、電壓和相位信息傳輸?shù)诫娔X中進行處理。
[0016]本實用新型的優(yōu)點是:
[0017]1.能快速、準確的檢測出變壓器的諧振頻率，使得整體牽引系統(tǒng)工作頻率范圍避開變壓器的諧振頻率，防止變壓器產(chǎn)生諧振，從而確保牽引系統(tǒng)安全可靠的運行；
[0018]2.裝置簡易，方便攜帶，使用范圍廣，可適合各類變壓器諧振頻率檢測；
[0019]3.檢測方法簡單，操作簡易，檢測過程中對變壓器無任何損傷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的連接示意圖；
[0021]圖中掃頻分析儀、11輸出端口 Vs、12輸入端口 Va、13輸入端口 Vb、2變壓器、21初級線圈、22次級線圈、31取樣電阻a、32取樣電阻b、4屏蔽通訊電纜、5電腦。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做一步的描述:
[0023]實施例一
[0024]如圖1所示，掃頻分析儀I輸出端口 Vsll直接與輸入端口 Val2連接，輸入端口Val2與變壓器2初級線圈21連接，變壓器2次級線圈22與取樣電阻連接，取樣電阻與掃頻分析儀I的輸入端口 Vbl3連接，掃頻分析儀I還與電腦5連接。為了有效的阻止電磁輻射干擾，降低信號傳輸?shù)恼`碼率，上述連接都是采用屏蔽通訊電纜4進行連接的。
[0025]掃頻分析儀I內(nèi)有信號發(fā)生器，高速采集卡(在圖中未畫出)，所述信號發(fā)生器與輸出端口 Vsll相連，能輸出0.05kHz-lMHz的頻率及10Vp-p的電壓。由于輸出端口 Vsll直接與輸入端口 Val2連接，所以輸入端口 Val2的頻率、電壓和相位總是與輸出端口 Vsll的頻率、電壓和相位相同。所述高速采集卡采集輸入端口 Val2的頻率、電壓和相位信號作為第一個參考信號。
[0026]變壓器2次級線圈22與取樣電阻連接，由于在阻抗匹配的情況下能提高變壓器2的傳輸效率，所以要根據(jù)變壓器2的阻抗大小來選擇將取樣電阻a31連接到電路中還是將取樣電阻b32連接到電路中。本實施例中取樣電阻a31采用的是0.2Ω的鉑電阻，取樣電阻b32采用的是0.5Ω的鉑電阻。
[0027]取樣電阻a31或取樣電阻b32與掃頻分析儀I的輸入端口 Vbl3連接，由于電壓器的初級線圈21和次級線圈22的匝數(shù)是固定不變的，所以輸入端口 Vbl3的電壓值由輸出端口 Vsll的電壓和頻率決定。而輸入端口 Vbl3的相位則由變壓器2的連接方式及輸出端口Vsll的頻率決定。如果此時僅改變輸出端口 Vsll的頻率，那么輸入端口 Vbl3的頻率、電壓和相位都會隨著輸出端口 Vsll的頻率的變化而發(fā)生變化。當然，輸入端口 Vbl3的頻率總是跟輸出端口 Vsll的頻率是相同的。高速采集卡采集輸入端口 Vbl3的頻率、電壓和相位信號作為第二個參考信號。
[0028]本實用新型所用的電腦5通常是筆記本電腦5，掃頻分析儀I中的高速采集卡與筆記本電腦5連接，筆記本電腦5中裝有對頻率、電壓和相位信號等內(nèi)容進行分析處理的軟件，檢測變壓器諧振頻率時，保持掃頻分析儀I的信號發(fā)生器的輸出電壓不變，將頻率從0.05kHz逐漸增加直至1MHz。高速采集卡會將此過程中采集到的輸入端口 Val2的頻率、電壓和相位信號與采集的輸入端口 Vbl3的頻率、電壓和相位信號都輸入到電腦5中。
[0029]上述的電腦軟件能提供頻率與電壓的特征圖，以及頻率與相位的特征圖。當觀察頻率與電壓的特征圖時，頻率的數(shù)值在電腦5的顯示器上用X軸表示，電壓的值用Y軸表示。由于輸入端口 Val2的頻率和輸入端口 Vbl3的頻率始終保持同步，因此在電腦5的顯示器上能看到頻率從0.05kHz逐漸增加直至IMHz過程中，輸入端口 Val2與輸入端口 Vbl3在每一個相同的頻率點所對應(yīng)的電壓值。
[0030]當觀察頻率與相位的特征圖時，頻率的數(shù)值在電腦5的顯示器上用X軸表示，相位的值用Y軸表示。由于輸入端口 Val2的頻率和輸入端口 Vbl3的頻率始終保持同步，因此在電腦5的顯示器上能看到頻率從0.05kHz逐漸增加直至IMHz過程中，輸入端口 Val2與輸入端口 Vbl3在每一個相同的頻率點所對應(yīng)的相位值。
[0031]找出在頻率與電壓的特征圖中，輸入端口 Val2與輸入端口 Vbl3的電壓值差異最大，并且在頻率與相位的特征圖中，相位過零點的那個頻率。那么此頻率就是變壓器2的諧振頻率。此外，所述電腦軟件也能將頻率、電壓和相位的信息輸出為excel表格，供分析參考。
[0032]很顯然，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，作出的若干改進或修飾都應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，包括掃頻分析儀、取樣電阻、電腦，其中掃頻分析儀包括信號發(fā)生器，高速采集卡，其特征在于，掃頻分析儀的輸出端口 Vs直接與輸入端口 Va連接，輸入端口 Va與變壓器初級線圈連接，變壓器次級線圈與取樣電阻連接，取樣電阻與掃頻分析儀的輸入端口 Vb連接，掃頻分析儀還與電腦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，其特征在于，掃頻分析儀中的信號發(fā)生器與輸出端口 Vs相連，使得輸出端口 Vs能輸出0.05kHz-lMHz的頻率及l(fā)OVp-p的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，其特征在于，掃頻分析儀輸出端口 Vs直接與輸入端口 Va連接，使得輸入端口 Va的頻率、電壓和相位總是與輸出端口 Vs的頻率、電壓和相位相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，其特征在于，取樣電阻有2個，根據(jù)變壓器的阻抗大小來選擇將取樣電阻a或取樣電阻b連接到電路中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，其特征在于，變壓器次級線圈與取樣電阻連接，取樣電阻與掃頻分析儀的輸入端口 Vb連接，輸入端口 Vb的電壓值由輸出端口 Vs的電壓和頻率決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機車變壓器諧振頻率檢測裝置，其特征在于，掃頻分析儀與電腦連接，掃頻分析儀的高速采集卡從輸入端口 Va和輸入端口 Vb采集到的頻率、電壓和相位信息傳輸?shù)诫娔X中進行處理。
【文檔編號】G01R31/00GK204203389SQ201420751672
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】李小滿, 殷強, 黨浩, 張樂, 方亮 申請人:南車株洲電機有限公司