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绝缘介质寿命记录仪传感器比较

时间:2014-10-13 11:22来源:正航仪器 作者:正航网络点击:

绝缘介质寿命记录仪传感器比较

 

 

 

因高速铁路带来的巨大经济效益和社会效益,国内外投入了巨大的人力物力来发展高速铁路。高速牵引机车是高速铁路发展的关键技术之一,随着大功率开关器件开发及应用的出现,采用调节频率和电压的交流电机调速使电力机车牵引传动进入了交流传动时代,而变频电机又是电力牵引机车的核心装置之一,故对变频电机的研究尤为重要。

变频电机工作在脉冲方波电压下,工作环境特殊,绝缘结构易遭破坏。在实际运行中,变频电机绝缘频频出现过早失效,而聚酰亚胺薄膜又是变频电机的主绝缘材料,故研究聚酰亚胺薄膜在方波电压下的绝缘寿命,需对其进行加速老化寿命试验。因概率统计性,通常在一个特定试验条件下需要同时对多个试样进行试验,若一一对试样加压,试验要耗费大量时间,同时试验结果准确性也会降低。击穿信号的检测是装置关键部分之一。检测击穿信号的传统方式通常采用电流互感器(T A)或高压分压器。但是在高压脉冲方波下都存在不足。本文设计了基于热敏检测方式的多路监控和记录的寿命记录装置。

一、电流互感器

会对不同频率下的方波电压波形产生畸变。尤其是在较低频率时,方波周期长,TA仅在上升沿和下降沿有感应输出,而在方波平顶区域输出值衰减为0。故其感应输出几乎完失去方波波形,见图1。罔中C H 1为输入方波,C H 2为TA输出波形。其输出脉冲电压有效值小,不能可靠反应击穿信号。在实验中发现,高压脉冲电源输出浮地当高压输出电缆穿过TA但未加负载TA仍有很大输出值。这是因本文中脉冲方波上升沿为2 s,频率0.5H z~20 kH z,电压波含有丰富的高频分量而产生高频感应磁场,故TA仍会有感应电压输出。此输出值随电压和频率变化很大,造成击穿信号提取不可靠。因测试回路l 1的电流为nlA级,T A采集信号很容易受到干扰。实验中某支路击穿时有大电流通过,此时开关切断该支路。因脉冲电源存在升压变压器,将会在其它支路巾产生冲击电流,见图2。图2中,将脉冲电源等效成理想脉冲电源与电感L串联。当试样1发生击穿时,L中电流剧增,K.切断试样1时,电流不能突变,大电流将分流到其它未击穿支路,则会产生冲击增量△,当分流凹路越少时,△越可能造成开关的误动作。

 

 

绝缘介质寿命记录仪传感器

 

二、高压分压器

采用高压分压器,通常使用的电阻或电容分压,该法缺点在于测量回路和试验高压回路有直接的电气连接,阂试验系统高压输出浮地,在检测回路中会出现高的电势,存在安全隐患。在开断击穿支路时仍存在冲击干扰,造成误动作。

 

 

绝缘介质寿命记录仪传感器比较

 

三、新型传感器

热传感器采用P T C热敏电阻.25℃下零功耗电阻值为5.1 kfl。其热响应曲线见图3。从图3可知该P T C电阻的热响应为非线性。从10~35℃变化率约为170Q℃,35~70℃变化率约为700Q℃。日常环境温度在0~38℃问,为解决热敏电阻的非线性响应问题.呵通过信号处理方法调整如分温度区段调整信n_增益。热敏电阻与限流电阻的位置关系见图4。限流电阻与试样串联在高压回路中,路中的电流变化可从限流电阻温度变化检测到。因热容存在限流电阻温度不能突变且热敏电阻响应仔在热传导过程。故为了提高热敏电阻随限流电阻温度变化的响应速度,采用热容量小的热敏电阻和限流电阻。本文采用了小型PT C热敏电阻和15 kfl、10 W高压电阻,耐受温度为100℃。℃其问用导热硅脂代替气隙减小热阻,提高响应速度。因温度不会突变.故高压同路的短时冲击电流造成的限流电阻温升叮略。本文用的限流电阻为镀金膜陶瓷高压电阻,热容约为1.089 kJ/(kg·K),单只质量为28 g,耗能为30.5 J。。设高压回路中电源过冲电流i为500 m A,过冲时问t为1 I llS,则在限流电阻R上的耗散能量为:

 

热敏电阻热响应曲线

 

 

 

 

 

以上过冲电流的参数均为保守估计,可知,过冲电流在限流电阻上引起的温升<0.123℃,可略。装置获取试样击穿信号是通过检测温度变化,空间电磁场不会影响热信号检测的准确度。故采用热敏电阻作为传感器不仅可避免电磁干扰和可消除电源冲击干扰。且该检测方式简单可靠。传感器与高压回路无直接电气连接安全性好。http://www.yxhmy.com 

 

绝缘介质寿命记录仪传感器原理图

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