文档介绍：电抗器数据采集论文 1 硬件设计硬件设计包括温度与磁场探头、供电电源、多通道数据采集仪器、 PC 上位机的选型以及机柜设计。 温度检测温度探头类型为热电阻, 热电阻测温原理是给热电阻通小电流, 测量电阻上的电压, 得出热敏电阻的阻值, 对照热敏电阻的参数曲线得出温度。温度探头需要恒流源提供稳定的电流才可以保证读取电压的准确性,选择 lakeshore 公司生产的 121 系列恒流源可满足精度要求。该恒流源既提供固定档位电源供电也可以通过编程实现连续可调电流输出。由于超导线圈采用过冷液氮浸泡冷却[ 2] ,根据液氮温区(70K ~ 77K) 对探头型号进行选择。对于需要在 30K ~ 800 K 之间对温度测量的场合, 可选择 PT10 0 系列铂电阻温度计[3], 其额定电流为 1mA 。在这个温度范围内,铂电阻温度计具有很好的重复性和较高灵敏度, 同时满足在电抗器的磁场环境下使用的要求。 70K 以上铂电阻温度计具有通用的标准曲线, 如图 2 所示。相比较于其他种类温度探头具有更好的通用性, 而且具有互换性。另外, 在温度测量中, 探头需要贴近超导带材, 薄膜型的铂电阻温度计满足设计要求。探头的接线方式有二线制和四线制。采用二线制接线方法,会引入线路电阻,造成测量误差。因此在 35k V 电抗器的数据采集系统中,均采用四线制接线方法。 磁场检测测量磁场强度的原理是霍尔效应,在半导体薄片两端通以控制电流,并在薄片的垂直方向施加匀强磁场, 则在垂直于电流和磁场的方向上, 将产生霍尔电压, 根据产生的电压就可以知道磁场的大小[4]。在实际测量中需要在两个方向( 轴向场与垂直场)对磁场进行测量。在 35kV 电抗器设计中,根据电磁设计仿真得到磁场的最大值约为 2000 高斯, 并且该磁场探头的工作环境为液氮温区。 Lakeshore 公司生产的 HGCA3020 的轴向磁场探头与 HGCT3020 的径向磁场探头,可满足使用要求,其额定电流为 100mA 。 数据采集系统数据采集系统还需要对探头电压进行记录以及处理显示等一系列后续工作[5]。实验过程中实验对象需要监测的信号比较多, 采用数据采集仪器对各个数据进行采集记录, 节约人力成本而且可以减少由于人工录入所导致的错误。在该套数据采集系统中, 采集的信号有 54路, 温度采集精度为 1K , 电压精度为 10mV 。吉时利公司生产的 370 6 数字开关万用表作为数据采集仪器满足使用要求。数据采集仪器采集数据以后, 把数据传输到主机中通过程序对其进行处理, 然后显示在显示器上供人员监测电抗器的工作情况。在电抗器实际运行过程中, 主机工作环境可能较为恶劣, 对工控机的稳定性和数据的安全性有一定要求,需要对主机进行加固、防潮、防辐射、防尘等特殊设计。研祥工控机 IPC - 810 E 满足使用要求。 硬件布局及搭建(1) 温度探头布点方案 35kV 超导可控电抗器超导线圈分为内外两圈,各由 32 个双饼组成。工作在交流工况下,超导线圈存在交流损耗,根据仿真结果显示端部线圈交流损耗功率最大,需要对线圈端部重点监控。单个超导线圈上布点 25 个,总计 50 个铂电阻。铂电阻在安装时需要对其进行加固,防止被快速流动的液氮损坏。(2) 磁场探头布点方案电抗器中, 带材受垂直磁场影响较