吴谢生

（汇能电机有限公司，广东潮州 521021）

0 引言

无刷励磁发电机是由同步发电机（以下简称同步机）和交流励磁机（以下简称交励机）两部分组成。交流励磁机为旋转电枢式同步发电机[1]，交励机的电枢在生产制作过程中，由于铁芯极间距窄，线圈数量多，容易造成极性接反的问题。检验方法的局限性以及缺乏复检校验设备，造成无法及时发现接线错误的线圈，从而影响生产进程以及产品质量。需要开发出一种能够快速校验检测交励机电枢线圈接线的设备。

1 电枢线圈极性检测仪的设计初衷

某单位原检验交励机电枢线圈的方法：线圈在装配至铁芯后，首先进行试连线，然后在每一相通入约50 A的直流电，使用指南针来判别各个线圈极性是否正确，由于交励机电枢线圈多，铁芯极间距小，而且50 A的电流比较大，通电时间不宜过长，否则会对线圈造成损伤。因此检测时要迅速，不过检测时就存在一定的误判率。

案例：2017年1～2月期间，生产SFW200-12/850-W发电机配套的TFLW14/327-140型交励机，采用的是一相14个线圈并联的形式，有两台都出现线圈极性接反的问题，在线圈极性检测中未能及时发现错误，进入下一道工序，直至在发电机整机校验时才被发现，继而返工修复，导致产品延误出厂，造成了一定的经济损失。

2 电枢线圈极性检测仪的设计

针对原交励机线圈极性检测方法存在的不足，对新设备提出的两点要求：

（1）能够快速检测交励机电枢线圈，正确判别各线圈的极性，检测线圈焊接接头是否良好，以及是否存在断线情况；

（2）适用于各种型号的交流励磁机。

2.1 检测仪的设计原理

三相交励机电枢线圈在接线正确以及接触良好的情况下，将其中一相通入20～60 A交流电流，此时短路另外两相，这两相的交流电流应完全一致，将这两相电流串入电流表，并引入自制专用的电流互感器（参考零序电流互感器的工作原理制作的专用电流互感器，零序电流互感器实质上是一种零序电流-电压变换器，可用作交流电子式漏电脱扣器的信号检测环节[2]，在中性点不直接接地系统中，零序电流互感器与接地继电器等构成单相接地保护装置。系统正常运行时，通过零序电流互感器一次线圈中的三相电流的矢量和等于零〔3〕），互感器初级线圈中电流方向相反，两相电流在互感器中产生的磁通相互抵消，互感器二次侧无感应电流信号输出。

如果这两相中出现极性错误或者断线情况时，两相电流之间会出现一定的偏差，互感器二次侧产生一定量的电流信号，对此电流信号进行放大并驱动声光指示器，发出报警信号，交替更换线圈输入端，完成整个电枢线圈各相的检查。这种方法通过电流表和声光指示器的指示情况可以快速判别各相电枢线圈是否存在错误。

电枢线圈极性检测仪的电气原理图如图1所示。

图1 电气原理图

2.2 检测仪的制作

为适用于某单位生产的各种型号的交励机线圈的校验检测，因此检测仪适用范围要广。测试时通入20～60 A的交流电流，是根据某单位生产的交励机各个机型的电流计算以及实际测试过程中得出。

首先要制作电源变压器，并且将变压器初、次级线圈制作为带抽头的，使之输出各级电流。初级抽头3个：分为强、中、弱三档，出线端用万能转换开关作为档位选择开关。次级抽头1个，分为A1档和A档，A1档一般适用于线圈并联路数在10路以上的，A档在10路以下的，这样输出测量端一共就有六档，在校验检测线圈时可以适用不同型号的交励机电枢线圈。次级线圈还有另外一组线圈输出12 V，作为信号检测放大插件的工作电源。电源变压器的铁芯选用E型截面积是11.2 cm2，初级线圈选用直径0.47 mm的漆包线，抽头3个；次级线圈选用截面积为4 mm2的铜芯塑料线11匝，5匝抽头1个；

专用电流互感器初级线圈选用截面积2.5 mm2的铜芯电缆线，绕两匝半两组，次级线圈选用直径0.47 mm的漆包线绕制520匝。

选用LW26-63A（0723/3）型万能转换开关作为档位选择开关；交流电流表采用44L1型5A电流表；YHAD-22SM/31声光指示器作为报警器；CJ-03检测放大插件则是某单位其它产品的配件，已经使用多年，性能可靠；检测放大电路中整流二极管选用1N5815肖基特二极管，正向电阻非常低，几乎不存在贮存电荷，因此它传输损耗小，开关速度高〔4〕，可以减少压降，提高灵敏度。

将所有器件安装至器件安装板，按照原理图接线完成后再将其固定于电气箱内。检测仪出线测量端选用截面积为4 mm2的铜芯电缆线，电源输入端选用截面积为6 mm2的铜芯电缆线。

2.3 检测仪的测量方法

（1）首先将导线N连接到交励机电枢线圈N点，将电源端导线A连接至电枢线圈U相，导线C1、C2接至电枢线圈的V、W相。接线牢固无误后，打开电源，将电流强度切换开关依次从弱、中、强，切换输出电流的强度，使被测量端C1、C2电流表电流显示在约3 A。3～4 A电流也是在多次实验测试中被确定为最合适的测量电流，电流太低没有信号输出，电流太高会影响线圈性能。

（2）观察故障指示器是否有报警，如果有报警信号发出，那么电流小的被测线圈存在问题，关闭电源后，更换电源端和被测量端电枢线圈的接线。用相同的方法进行检测，完成三相线圈的校验检查，找出存在问题的线圈，重新修改制作完成。

3 实践效果和取得的成效

电枢线圈极性检测仪于2017年4月制作完成，对某单位各种型号交励机电枢线圈进行测量，并人为制造极性接反、断线等错误，检测仪均能准确进行识别，发现错误，校验效果良好，并且适用于各个机型。检测仪测试的部分机型如表1所示。

表1 测试的部分机型

4 结论

自从电枢线圈极性检测仪投入使用后，由于能够及时发现线圈的接线错误，在随后的一年时间里，再未出现由于线圈接线出错漏检，继而进入下一个生产工序的情况。电枢线圈极性检测仪的使用，不仅增加质检部门检验线圈的方法，而且提高了检测效率，更重要的是能够准确发现问题产品，为产品质量提供了保障。