高压电机叠频试验方法及数据采集的研究何付明开题报告.docx
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高压电机叠频试验方法及数据采集的研究何付明开题报告
毕业设计（论文）开题报告
题目：
高压电机叠频试验方法及数据采集的研究
学 院：
电气信息学院
专业：
电气工程及其自动化
学生姓名：
何付明学号：
200701010527
指导教师：
施晓蓉
2011年3月１2日
开题报告填写要求
1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告
1．文献综述：
结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
一．前言
高压电机温升试验有直接负载法和等效负载法，等效负载法又分为降压负载法与叠频法。
采用直接负载法和降压负载法时，被试电机需要与陪试电机进行机械联接，而叠频法进行异步电动机温升试验时则不需要进行机械联接，所以该方法特别适用于难以对无合适的拖动电机如高压立式异步电动机、超设备容量的异步电机及没有合适陪试电机的低速异步电机的温升试验。
随着测试手段的不断进步，测试水平的不断提升及测试设备的精度越来越高，自动测试系统及工控计算机的通讯使电机测试技术中的测试数据的自动采集成为可能，大大减小了认为误差，提供了工作效率。
2．主题
叠频法温升试验仅适用于异步电机定子绕组的温升试验。
叠频法温升试验使用两组电源，即主电源和副电源。
两组电源都由同步发电机发电，电源频率不同，分别施于叠频变压器的原、次边绕组上，被试高压电机电源直接由叠频变压器原边输出而得到供电。
主电源的频率为额定频率，对50Hz的电动机，副电源的频率在38Hz～42Hz之间。
主电源电压与被试电机额定电压相同，用以保证被试电机在额定电压下运行；副电源的电压等级应与被试电机的相同，其额定电流应不小于被试电机的额定电流。
调节副电源发电机的励磁，用以保证被试电机在额定电流下运行。
被试电机在额定电压和额定电流的条件下进行温升试验，其铁耗和定子铜耗满足试验标准的要求。
转子铜耗和杂散损耗因转子导条中的集肤效应加大和被试电机的转速高于额定转速而引起的冷却效果不同而略高于直接负载法的温升值，但仍满足试验标准要求，故采用叠频法进行电机的温升试验符合试验标准。
1.叠频法的原理和方法
主、副电源可以由发电机组构成也可以使用变频电源，近年来，随着变频控制技术的发展，已经越来越多地开始采用变频试验电源作为主、副电源使用。
与一般变频器相比，这些新型变频器具备优秀的谐波消除能力，电压波形正弦性畸变率小于5%，输出波形接近完美无谐波，同时具备恒压、恒流、恒频率多种输出模式，完全符合国家对试验电源波形的要求。
机组电源叠频法试验原理如文献[6]中图1所示。
试验系统为5机组供电系统：
TF1可通过TD直接挂网发电，也可通过中间电源供ZF1发电。
TF1提供试验所需的主电源；TF2通过中间直流电源供ZF2发电，TF2提供试验所需的副电源。
主、副电源通过叠频变压器给被试机组供电。
调节TF1的励磁电流，可改变被试机的电压；调节TF2的励磁电流，可改变被试机的电流。
试验时，发电机
及
的相序必须一致，这可以在图2.1的接线状态下由
及
供电分别启动被试电动机，若在两种情况下被试电机的转向相同，则说明它们的相序是相同的。
确定
及
相序相同后，被试电动机即可由主发电机
供电启动。
将
调整到相当于额定频率的转速，并将
励磁调节到使其端电压约为被试电机的额定电压，再在辅助发电机
未加励磁的情况下，用电动机拖动
，将其转速调到相当于辅助频率的转速。
增大
的励磁电流时，被试电动机的电流随之增大，同时调节
及
的励磁电流，就可以将被试电机调节到额定电压和额定电流运转，进行温升试验。
此时辅助电源的电压
相对主电源电压
来说是较低的，约为
的15%～25%。
2各试验方法的比较
温升试验的方法有直接负载法和等效负载法，等效负载法又分为降压法和叠频法，查阅大量文献资料可知，影响定子叠频法与直接负载法温升不同的因素主要有转子铜耗的不同、机械损耗的不同和由于定子叠频法时被试电机的转速高于额定转速而引起的冷却效果的不同。
其中前两项使定子叠频法温升试验值高于直接负载法温升试验值，后一项使定子叠频法温升试验值低于直接负载法温升试验值，但三者中转子铜耗的影响最大，故定子叠频法温升试验值往往略高于直接负载法温升试验值。
而使用变频电源的叠频温升试验结果又会略高于使用机组电源的温升试验结果。
3数据采集系统
数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。
相应的系统称为数据采集系统。
数据采集是获取信息的基本手段，数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，与传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成了一门综合应用技术，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等作业，具有很强的实用性。
随着科学技术的发展，数据采集系统得到了越来越广泛的应用，在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。
在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。
数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能够识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得到所需的数据。
与此同时，将计算得到的数据进行显示和打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。
试验中电压电流的测量采用霍尔电压电流传感器，霍尔电流传感器是以霍尔效应原理为基础的电流信号变换器。
其中还要涉及到频率、功率、温度、转速等一系列参数的测量，在之后的设计中都需要进行研究探讨。
三．总结
高压电机叠频试验方法及数据采集的研究”这个课题的实验目的是要对高压电机的温升试验采用叠频试验方法进行分析和研究，对有关温升值进行自动数据采集、自动生成报表并打印，所以我们可以把课题分为两部分，第一部分为采用叠频试验方法对高压电机进行温升试验，第二部分为对温升试验的参数进行自动数据采集。
由于叠频法要随时调节主电源电压，并同时保持副电源频率不变，控制起来复杂；指针式仪表摆动较大，普通的数字式仪表跳动频繁。
国内外电机生产企业很少采用此方法进行温升试验。
现如今随着电力电子技术、电气控制技术及微机应用技术的迅速发展，为叠频试验方法提供了良好的研究和应用平台；高速采样仪表及高速采样数据卡的出现使测量数据的自动采集得以实现。
参考文献
[1]才家刚.电机试验手册[M]，北京：
中国电力出版社1998
[2]杨斌，崔正军.三相异步电动机半电压叠频温升实验探讨[J]2005
[3]周振安.范良龙.数据采集系统的设计与实践[M].北京:
地震出版社.2005
[4]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:
西安交通大学出版社.2005
[5]王建华。
电气工程手册（第三版）[M]，北京：
机械工业出版社2007
[6]施晓蓉，刘金泽.高压电机叠频温升实验方法及其数据采集研究[J]微电机2008年41卷7期
[7]胡虔生，胡敏强.电机学[M]，中国电力出版社2009
[8]杨斌，李晓庆，吴亚旗交流异步电机叠频法温升试验的探讨[J]电机技术2009年3月
[9]盛君,张敏，变频试验电源在电机试验中的应用[J].交流技术与电机牵引2007
[10]Generationofrotatingintensitybladesbysuperposingopticalvortexbeams2011
毕业设计（论文）开题报告
２．开题报告：
一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施
开题报告
一、课题的目的与意义
高压电机叠频试验方法及数据采集的研究”这个课题的实验目的是要对高压电机的温升试验采用叠频试验方法进行分析和研究，对有关温升值进行自动数据采集、自动生成报表并打印。
为了对被试高压电机在不能采用直接负载法或降压负载法时进行温升试验，介绍了叠频试验法；通过采用变频机组提供试验电源，实现电源电压与频率的调节。
叠频法温升试验可以减少对组装配的时间，减少试验时的能源消耗。
采用叠频法进行异步电动机温升试验时不需要被试电机与陪试电机进行机械联接，所以该法特别适用于高压立式异步电动机、超设备容量的异步电机及低速异步电机而又没有合适陪试电机的温升试验。
对于普通的异步电机，叠频法温升试验可以减少对组装配的时间及减少试验时的能源消耗，所以深受国内外电机制造行业的普遍重视，广泛应用于电机工业试验中。
二、课题发展现状和前景展望
传统的叠频试验是用两个发电机组，调电压，调频率及频差，二者叠加，稳定电机电流，设备复杂。
随着变频电源的发展，现在就简单多了，只需要一个变频电源就可以发出叠频后的波形。
而且主频、副频、主电压、副电压可任意调节。
变频电源可以很容易的输出各种频率和幅值的正弦波甚至是几个正弦波的叠加，所以完全可以采用变频电源完成叠频法温升试验。
本课题已在华中某大型电机生产厂的高压大、中型电机试验站中得到了实际应用，真正实现了智能化的试验操作与管理，保证了数据的客观性与准确性，为企业的自动化生产与信息化管理奠定了基础，并具有良好的应用前景。
当今随着计算机技术、通讯技术、智能仪表的不断发展，为电机试验及计算机软件系统的设计提供了硬件设备和方向。
与国外相比，我国电机自动测试技术的发展相对缓慢，测试手段相对落后，各个方面使我们感到很有必要研制这种智能自动测试系统。
近年来，微型计算机技术应用的大量推广，为自动测试系统开拓了发展的新途径。
计算机技术和传感技术的发展，会使得交流电机型式试验的软件系统进一步的完善，使得测试的各种性能参数更加精确，分析的结果更加准确；随着电机技术的不断成熟和电机性能的不断提高，自动测试技术取代传统的测试技术势在必行。
而自动测试系统具体实施过程就是以微型计算机与该系统的连接实现自动通讯监控，通过高性能的传感器对高压电机试验的各项参数自动进行现场数据采集并通过可视化软件对试验数据进行计算，它的突出优点主要表现在：
首先它缩短了试验时间，提高了试验效率，减少试验工作量；其次它的试验可靠性更高，测试的数据更精确，能自动对现场物理量进行实时采集、保存、处理与显示；再次，因为它是通过各种先进的传感器，所以能轻易获得一些不可直接测量或很难人工测量的技术参数；最后由于该系统能实时的自动生成试验报告显示并打印，因而就省去了人工记录试验结果这一过程，这也有利于工作效率的提高。
自行研制的软件方便地实现试验控制、试验数据采集、试验曲线自动生成、报表打印以及试验结论查询，真正实现智能化的试验操作与管理，保证数据的客观与准确性，为企业的自动化生产与信息化管理奠定基础。
三、课题主要内容和要求
1、基本要求：
本课题对高压电机的温升试验采用叠频试验方法进行分析和研究，对有关温升值进行自动数据采集、自动生成报表并打印。
2、主要内容：
“高压电机叠频试验方法及数据采集的研究”这个课题的主要研究内容是要对高压电机的温升试验采用叠频试验方法进行分析和研究，对有关温升值进行自动数据采集、自动生成报表并打印。
高压电机温升试验法一般有直接负载法和等效负载法。
高压电机的温升试验，由于受试验设备容量、陪试电机（即负载电机）诸多因素的限制，很难采用直接负载法进行温升试验，而是采用等效负载法。
其中等效负载法又分为降低电压负载法与叠频法。
采用叠频法进行异步电动机温升试验时不需要被试电机与陪试电机进行机械联接，所以该法特别适用于高压立式异步电动机、超设备容量的异步电机及低速异步电机而又没有合适陪试电机的温升试验。
对于普通的异步电机，叠频法温升试验可以减少对组装配的时间及减少试验时的能源消耗，所以深受国内外电机制造行业的普遍重视，广泛应用于电机工业试验中。
4、研究方法、步骤和措施
高压电机叠频试验方法及数据采集的研究”这个课题的实验目的是要对高压电机的温升试验采用叠频试验方法进行分析和研究，对有关温升值进行自动数据采集、自动生成报表并打印。
所以我们可以把课题分为两部分，第一部分为采用叠频试验方法对高压电机进行温升试验，第二部分为对温升试验的参数进行自动数据采集。
由于叠频法要随时调节主电源电压，并同时保持副电源频率不变，控制起来复杂；指针式仪表摆动较大，普通的数字式仪表跳动频繁。
国内外电机生产企业很少采用此方法进行温升试验。
现如今随着电力电子技术、电气控制技术及微机应用技术的迅速发展，为叠频试验方法提供了良好的研究和应用平台；高速采样仪表及高速采样数据卡的出现使测量数据的自动采集得以实现。
主要设计过程包括以下几步：
（1）采用叠频试验方法对高压电机进行温升试验的基本原理；
（2）分析研究叠频试验法的实现；
（3）对温升试验时的有关试验参数进行自动数据采集；
（4）撰写毕业设计说明书。
首先，第一部分为采用叠频试验方法对高压电机进行温升试验，在这部分，我主要将要研究温升试验的测量方法以及高压电机各温升试验的比较，然后重点来研究叠频试验方法的原理以及试验方法的实现。
第二部分为对温升试验的参数进行自动数据采集，首先要明确自己数据采集的对象，然后选取合适的数据采集器，才能实现数据的自动采集。
叠频试验采用机组电源试验方法，使用两组电源，即主电源和副电源。
两组电源都由同步发电机发电，电源频率不同，分别施于叠频变压器的原、次边绕组上，被试高压电机电源直接由叠频变压器原边输出而得到供电。
主电源的频率为额定频率，对50Hz的电动机，副电源的频率在38Hz～42Hz之间。
主电源电压与被试电机额定电压相同，用以保证被试电机在额定电压下运行；副电源的电压等级应与被试电机的相同，其额定电流应不小于被试电机的额定电流。
调节副电源发电机的励磁，用以保证被试电机在额定电流下运行。
被试电机在额定电压和额定电流的条件下进行温升试验，其铁耗和定子铜耗满足试验标准的要求。
转子铜耗和杂散损耗因转子导条中的集肤效应加大和被试电机的转速高于额定转速而引起的冷却效果不同而略高于直接负载法的温升值，但仍满足试验标准要求，故采用叠频法进行电机的温升试验符合试验标准。
试验中电压电流的测量采用霍尔电压电流传感器，霍尔电流传感器是以霍尔效应原理为基础的电流信号变换器。
其中还要涉及到频率、功率、温度、转速等一系列参数的测量，在之后的设计中都需要进行研究探讨。
毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
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