水内冷发电机绝缘电阻测试仪的制作方法

1.本实用新型涉及水内冷发电机绝缘电阻测试技术领域，尤其涉及水内冷发电机绝缘电阻测试仪。


背景技术：

2.目前，大容量发电机的冷却方式主要是定子水内冷。具体地，发电机每个定子绕组中间都有冷却水管，用来对发电机绕组进行冷却。由于定子绕组与冷却水管在发电机内部没有电气绝缘，因此定子绕组对地的电气连接有两个并联支路，一个是定子绕组通过水内冷系统接地(即机座)的支路(简称水支路)，另一个是定子绕组对地支路。定子绕组的绝缘电阻为定子绕组对地支路的电阻，绝缘电阻的阻值通常使用水内冷发电机绝缘电阻测试仪来测量，其测量原理为使用高压源在绝缘电阻的一端施加电压，测量另一端输出的泄漏电流ix和高压源输出的电压vx，并基于欧姆定律计算得到绝缘电阻rx的阻值，通常采用如图1所示的高压取样电路采集高压源的电压，由于电阻式分压电路受对地杂散电容影响大，导致分压后的电压值不稳定，从而使水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度降低。
3.因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了水内冷发电机绝缘电阻测试仪，通过优化现有高压取样电路的结构，减小对地杂散电容的作用，使分压后的电压值保持稳定，提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了水内冷发电机绝缘电阻测试仪，通过优化现有高压取样电路的结构，减小对地杂散电容的作用，使分压后的电压值保持稳定，提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其包括高压源、处理器，还包括阻容分压器；
6.处理器控制高压源向水内冷发电机的绝缘电阻的一端施加电压，阻容分压器的输入端与高压源电性连接，阻容分压器的输出端与处理器的模拟输入端电性连接。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，阻容分压器包括电阻r1
‑
r5、电容c9
‑
c12和可调电容c13；
8.高压源分别与电阻r1的一端、电容c9的一端电性连接，电阻r1的另一端通过顺次连接的电阻r2、电阻r3与电阻r4的一端电性连接，电阻r4的另一端与电阻r5的一端电性连接，电容c9的另一端分别与电容c10的一端、电容c11的一端、电容c12的一端、电阻r5的一端、可调电容c13的一端和处理器的模拟输入端电性连接，电容c10的另一端、电容c11的另一端、电容c12的另一端、电阻r5的另一端和可调电容c13的另一端均接地。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括滤波电路；
10.阻容分压器的输出端通过滤波电路与处理器的模拟输入端电性连接。
11.更进一步优选的，滤波电路包括电阻r6、电阻r7、电容c21
‑
c23、电感l3和电感l4；
12.阻容分压器的输出端通过电阻r6分别与电容c21的一端、电感l3的一端电性连接，电感l3的另一端通过电容c22接地，电容c21的另一端分别与电阻r7的一端、电感l4的一端电性连接，电阻r7的另一端与处理器的模拟输入端电性连接，电感l4的另一端通过电容c23接地。
13.更进一步优选的，还包括缓冲电路；
14.阻容分压器的输出端通过顺次连接的滤波电路和缓冲电路与处理器的模拟输入端电性连接。
15.更进一步优选的，还包括电流采样电路；
16.电流采样电路采集水内冷发电机的绝缘电阻的另一端输出的电流，并将该电流对应的电信号输入至处理器的模拟输入端。
17.更进一步优选的，还包括显示单元；
18.处理器通过数据总线与显示单元电性连接。
19.本实用新型的水内冷发电机绝缘电阻测试仪相对于现有技术具有以下有益效果：
20.(1)通过设置阻容分压器，具有三方面的作用，一是用于采集水内冷发电机的绝缘电阻上的电压，并将该电压对应的电信号输入至滤波电路；二是用于分压，防止高压源输出电压过大损坏处理器；三是用于减小对地杂散电容的作用，使分压后的电压值保持稳定，提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度；
21.(2)通过设置滤波电路，用于滤除电阻串联分压过程中产生的电噪干扰，使阻容分压器输出的电信号更稳定，进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度；
22.(3)通过设置缓冲电路，用于隔离电压抖动，使输入至处理器的信号保持稳定，更进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为现有水内冷发电机绝缘电阻测试仪常规使用的高压取样电路的电路图；
25.图2为本实用新型的水内冷发电机绝缘电阻测试仪的结构框图；
26.图3为本实用新型的水内冷发电机绝缘电阻测试仪中阻容分压器的电路图；
27.图4为本实用新型的水内冷发电机绝缘电阻测试仪中滤波电路的电路图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图2所示，本实用新型的水内冷发电机绝缘电阻测试仪，其包括高压源、处理器、阻容分压器、滤波电路、缓冲电路、电流采样电路和显示单元。
30.高压源，用于给水内冷发电机绝缘电阻测试仪测试水内冷发电机绝缘电阻的阻值提供测试电压，由于水内冷发电机绝缘电阻测试仪的功率较大，在本实施例中，高压源的输入可以为ac220v，输出额定电压可以为2500v、5000v或者10000v，最大输出电流可达150ma，高压源的启停由处理器控制。本实施例中，高压源在处理器的指示下向水内冷发电机的绝缘电阻的一端施加电压，高压源与阻容分压器的输入端电性连接。本实施例中，不涉及高压源结构的改进，因此，在此不再累述。
31.阻容分压器，现有通常采用如图1所示的高压取样电路采集高压源的电压，由于高压取样电路内阻较大，带负载能力差，导致分压后的电压值不稳定，从而使水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度降低，因此，为了解决上述问题，本实施设置了阻容分压器，具有三方面的作用，一是用于采集水内冷发电机的绝缘电阻上的电压，并将该电压对应的电信号输入至滤波电路；二是用于分压，防止高压源输出电压过大损坏处理器；三是用于减小对地杂散电容的作用，使分压后的电压值保持稳定，提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。本实施例中，阻容分压器的输入端与高压源电性连接，阻容分压器的输出端与滤波电路的输入端电性连接。优选的，如图3所示，阻容分压器包括电阻r1
‑
r5、电容c9
‑
c12和可调电容c13；具体的，高压源分别与电阻r1的一端、电容c9的一端电性连接，电阻r1的另一端通过顺次连接的电阻r2、电阻r3与电阻r4的一端电性连接，电阻r4的另一端与电阻r5的一端电性连接，电容c9的另一端分别与电容c10的一端、电容c11的一端、电容c12的一端、电阻r5的一端、可调电容c13的一端和滤波电路的输入端电性连接，电容c10的另一端、电容c11的另一端、电容c12的另一端、电阻r5的另一端和可调电容c13的另一端均接地。如图3所示，电容c9的另一端为阻容分压器的输出端，vi为高压源输出的电压，vo1为阻容分压器输出的电压，其中，电阻r1
‑
r4组成分压电阻，一是用于采集水内冷发电机的绝缘电阻上的电压，并将该电压对应的电信号输入至滤波电路；二是用于分压，防止高压源输出电压过大损坏处理器；可调电容c13用于减小对地杂散电容的作用，提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度；电容c9为补偿电容，用于补偿分压过程中的相位偏移；电阻r5、电容c10
‑
c12组成滤波电路，用于滤除高压源输出信号中的高频纹波干扰；常规的阻容分压器由于电阻串联分压导致分压后的信号相位偏移，造成测量精度降低的问题，本实施例中通过设置补偿电容c9，补偿电阻串联分压过程中的相位偏移，进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。
32.滤波电路，阻容分压器输出的电信号可以直接输入至处理器进行处理，由于电阻串联分压过程中会产生电噪干扰，导致阻容分压器输出的电信号掺杂有电噪干扰，会影响阻容分压器输出的电信号的稳定性，因此，为了使阻容分压器输出的电信号更稳定，在阻容分压器的输出端后级设置了滤波电路，用于滤除电阻串联分压过程中产生的电噪干扰。本实施例中，滤波电路串联在阻容分压器的输出端与缓冲电路的输入端之间的线路中。优选的，本实施例中，如图4所示，滤波电路包括电阻r6、电阻r7、电容c21
‑
c23、电感l3和电感l4；具体的，阻容分压器的输出端通过电阻r6分别与电容c21的一端、电感l3的一端电性连接，电感l3的另一端通过电容c22接地，电容c21的另一端分别与电阻r7的一端、电感l4的一端电性连接，电阻r7的另一端与缓冲电路的输入端电性连接，电感l4的另一端通过电容c23接地。如图4所示，电阻r7的另一端为滤波电路的输出端，vo为滤波电路输出的电信号，其中，电阻r6、电阻r7为限流电阻，用于保护电路不被烧坏；与常规的rc滤波电路相比，本实施例
通过电容c21
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c23、电感l3和电感l4组成双π型滤波电路，电路谐振点稳定，品质因数高，能稳定滤除电阻串联分压过程中产生的电噪干扰，进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。
33.缓冲电路，因为高压源输出电压较大，经过阻容分压器和滤波电路处理后的电压可能存在电压抖动现象，因此，在滤波电路的输出端与处理器的模拟输入端之间的线路中设置了缓冲电路，用于隔离电压抖动，使输入至处理器的信号保持稳定，更进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。本实施例中，阻容分压器的输出端通过顺次连接的滤波电路和缓冲电路与处理器的模拟输入端电性连接。本实施例中，不涉及对缓冲电路结构的改进，因此，在此不再累述缓冲电路的结构，优选的，缓冲电路可以选用电压跟随器。
34.电流采样电路，用于采集水内冷发电机的绝缘电阻上流过的电流，并将该电流对应的电信号输入至处理器的模拟输入端。本实施例中，电流采样电路采集水内冷发电机的绝缘电阻的另一端输出的电流，并将该电流对应的电信号输入至处理器的模拟输入端。本实施例中，不涉及对电流采样电路结构的改进，采用常规的i/v转换电路即可实现对流过水内冷发电机的绝缘电阻上电流的采样，因此，在此不再累述。
35.处理器，用于接收缓冲电路输出的电信号和电流采样电路输出的电信号，并对两路电信号分析处理，得到水内冷发电机绝缘电阻的阻值，对于本领域技术人员而言，针对缓冲电路输出的电信号和电流采样电路输出的电信号，处理器采用一定的算法来得到水内冷发电机绝缘电阻的阻值是成熟的现有技术，故在此不再赘述，优选的，本实施例的处理器可以为stm32系列的单片机，stm32系列的单片机内部集成有a/d，缓冲电路的输出和电流采样电路的输出送至stm32系列的单片机a/d的不同模拟输入通道中，进行a/d转换，最后由stm32系列的单片机进行后续的处理。本实施例中，处理器的模拟输入端与缓冲电路的输出端电性连接，处理器的模拟输入端接收电流采样电路输出的电信号。
36.显示单元，用于显示处理器获取的水内冷发电机绝缘电阻的阻值，优选地，所述显示单元可以采用触摸屏，从而能够实现人机交互，以提升用户体验。本实施例中，处理器通过数据总线与显示单元电性连接。
37.本实用新型的工作原理为：高压源在处理器的控制下输出测试电压至水内冷发电机的绝缘电阻，同时，阻容分压器采集高压源输出的测试电压并对该测试电压进行分压处理，输出电信号至滤波电路，滤波电路滤除阻容分压器电阻串联分压过程中产生的电噪干扰，并将滤波后的电信号输入至缓冲电路，缓冲电路隔离电压抖动并将电信号输入至处理器；当水内冷发电机的绝缘电阻被施加测试电压，电流采集电路对水内冷发电机的绝缘电阻上流过的电流进行采集，并输出该电流对应的电信号至处理器，处理器根据缓冲电路输出的电信号和电流采集电路输出的电信号得出水内冷发电机的绝缘电阻阻值，并将该阻值发送至显示单元，由显示单元对该阻值进行显示。
38.本实施例的有益效果为：通过设置阻容分压器，具有三方面的作用，一是用于采集水内冷发电机的绝缘电阻上的电压，并将该电压对应的电信号输入至滤波电路；二是用于分压，防止高压源输出电压过大损坏处理器；三是用于减小对地杂散电容的作用，使分压后的电压值保持稳定，提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度；
39.通过设置滤波电路，用于滤除电阻串联分压过程中产生的电噪干扰，使阻容分压器输出的电信号更稳定，进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度；
40.通过设置缓冲电路，用于隔离电压抖动，使输入至处理器的信号保持稳定，更进一步提高水内冷发电机绝缘电阻测试仪的测量精度。
41.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。