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随着发电机容量增大,其发热量也随之增加,继而对发电机的冷却系统提出了更高的要求和挑战。为了有效监测发电机内部温度,保证电机安全可靠运行,温度监测技术随之不断发展进步。由于电机转子处于高速旋转状态,其温度监测难度较大,关键需要解决信号在旋转状态下的传输问题和测温装置本身在旋转部件上的用电问题。基于以往研究基础和经验,本论文重点研究了射频信号的准确传输问题和测温元器件在旋转部件上的非接触供电问题。
首先提出了一种基于射频技术的转子温度无线遥测装置,该装置将热敏电阻测温和无线数据传输相结合,解决了旋转状态下的信号传输问题,实现了对转子温度的实时监测,具有结构简单、精度高以及造价低等优点。无线遥测装置将来可广泛应用于所有旋转电机的转子带电温度测量以及大型变压器的高压端带电温度测量。转子温度无线遥测系统硬件部分主要由测温模块,温度数据处理模块,无线数据收发模块和上位机温度显示模块组成。系统以PT100热敏电阻作为温度传感器,经过信号选通和调理之后进入转子端单片机MSP430,在完成温度信号的模数转换之后通过无线模块NRF905以射频方式发送给定子接收端,定子端单片机通过RS232通信将数据传递给PC机完成温度显示。下位机软件系统的设计采用中断处理方式,实现对温度信号的处理及无线传输。上位机温度显示采用Visual Basic语言,实时显示下位机发送过来的温度数据。
转子温度无线遥测装置完成了对转子温度的实时监测,为了使其能够长期稳定工作则必须解决其供电问题,本文引入了目前国际上刚新兴研究的非接触供电技术,能够较好的解决定转子之间能量传递的问题。本文针对电机转子的特殊工作环境,对罐状铁芯可分离变压器进行了理论分析:在输出固定的条件下,研究了输入电源和耦合性能随运行频率、气隙和匝数的变化,为供电装置的优化和使用提供了指导,并以此为基础开展了实验研究,最终开发出了一套适合测温装置的非接触供电装置,解决了测温电路的供电问题。
整个系统完成后在实验室已有电机转子实验平台上进行了联调测试。实验结果显示所开发测温装置精度较高,实现了对转子温度的检测、处理、传输和显示。
为了研究该系统在强电磁环境下的抗干扰能力,实验时人为加入了干扰源,实验结果显示测温装置所受影响较小,结果较为理想。