ADC单极性供电测量负电压的解决方案
ADC单极性供电测量负电压的解决方案
如今，单片机上往往集成了ADC，但是没有负电压供电。1个没有负电压供电的ADC可以测量负电压吗？单极性供电的ADC要测量负电压该怎么解决？ADC的测量范围不足又该怎么解决？
单端信号是相对于差分信号而言的，单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成，参考端一般为地端。
MAX11044是MAXIM公司2011年推出的业内首款单极性电源供电却可以测量负电压的ADC
现在运放往往都可以单电源供电，通过图1所示电路，可以将输入电压偏置2.5V后再输入ADC，从而实现测量负电压的目的。
图1
图1中，可以将R2短路，这样，输出电压范围即是0V~+2.5V，相当于增大了测量范围，如果想再增加测量范围，可以再加个运放比例缩小电路即可，使用一个双运放就可完成这个工作。
对于图1，有人可能会怀疑既然运放是单电源供电的，怎么可以输入负电压了？其实不然，输入的还是正电压。运放正端的电压是经过R3和R4电阻分压衰减后的结果，运放正端输入电压范围是0V~+2.5V。
AD8275在ADC的器件分类中叫做ADC Driver。如今高性能的ADC往往供电电压低，测量范围窄，该器件专门用于解决传感器输出信号范围与ADC不符的问题。AD8275可以将-10V~10V的电压在单极性电源供电的情况下转换成0.048V~4.048V。其典型应用如图2所示。
图2
V out=Vin*1/6*6/5+4.096*(20*50/70)/(20*50/70+20)*6/5=V in/5+2.048
-10 谭彩铭 2011-10-3 南京理工大学基础实验楼 低频电子线路课程设计 ----电压有效值测量电路 姓名：小杰 专业班级：通信工程（4）班 学号：xxxxxxxxx 实验时间：2013.11.25-2013.11.26 电压有效值测量电路 摘要：采用通用运放LM 324和检波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量，先设计电路图用Multisim软件进行仿真，再根据仿真的电路图在面包板上连接电路，用信号发生器和万用表检验实际电路是否符合要求。 一、设计任务与技术指标 1.设计任务 采用通用运放LM 324和检波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量。 2.技术指标 输入信号频率范围：0~100mV 上限频率：5KHz 电压显示：万用表直流档 电源电压：12V范围内可任选 二、设计要求 1.熟悉电路的工作原理。 2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和参数元件。 3.画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化） 4.计算机仿真。 三、实验要求： 1、根据技术指标确定测试项目、测试方法和步骤。 2、确定实验所用仪器。 3、作出记录数据的表格。 4、完成实验。 四、实验原理 1、电路工作原理 下图为精密半波整流电路与电容滤波电路所组成的实验原理图，它属于反相型运放电路。当输入电压为正极性时，运放输出为负极性时，运放输出U o1 为负 极性，二极管D2导通、D1截止，输出电压U O 为零。当输入电压U I 为负极性时， U o1 为正极性，此时D1导通、D2截止，电路处于反相比例运算状态，输出电压 U O =-U I R f /R i。 图1. 仿真实验原理电路图 发电机轴电压监测 众所周知,大型汽轮发电机在正常运行中都会产生的轴电压,如果不采取有效的预防措施,或者预防措施失效,都将会导致轴瓦烧伤的严重后果。国内的发电机制造商都有消除轴电压危害的规范设计,就是在发电机大轴靠近汽轮机端处轴承外侧安装一个大轴接地碳刷,并在发电机大轴靠近励磁机端的轴承底座加装可靠 的绝缘垫片。这些装置只要正确地起作用,就可以解决大型汽轮发电机转子轴电压过高导致发电机轴瓦损坏的问题,但遗憾的是,国内众多发电厂实际运行情况显示,大型汽轮发电机轴瓦烧伤的事件仍时有发生,主要原因是缺少有效的在线监测手段来保证这些预防措施处于可靠的工作状态。只有采取了有效的在线监测手段,才可以彻底避免轴电压导致轴瓦烧伤事故的发生,为了寻求有效的监测方法,还得从分析轴电压的产生原因及危害途径入手。 发电机中轴电压主要有以下几个来源: (1) 由于汽轮发电机的轴封不好,沿轴向有高速蒸汽泄漏或汽缸内的高速喷射而使转轴本身带静电荷。 (2) 由于汽轮发电机的转子表面的不平整,毛刺、转轴上的螺栓、转轴上冷却风扇等在高速旋转时与周围气体(空气、氢气)发生摩擦而产生静电荷。上述两种轴电压有时很高,可以使人感到麻电。但在运行时已通过炭刷接地而被消除。 (3) 由汽轮机最后一级动叶上甩出的水珠所形成的静态电压。如没有提供其它更为便捷的电流通道,该电压会逐渐增大,并通过轴承的油层放电。高温蒸汽温度降低时会发生正负电荷分离,随着蒸汽冲击叶片,电荷就聚集在叶片上。 (4) 直流电压场(发电机转子电压)中的交流波,会通过直流场的线圈和绝缘的电容在轴上形成一个相对地面的交流电压。该电压包括了励磁系统中的二极管或半导体闸流管交变所产生的高频电压峰值(直流同轴励磁机也存在脉动分量,只不过由于整流子极数较多,显得相对比较平缓) 。上述两种电压都很弱,而且如果通过接地刷等允许电流流出,该电压将逐渐衰减。正因为这个原因,应使用一个高电抗仪表测量这些相对于大地的电压。 (5) 因发电机磁场回路的不对称性,在发电机轴的末端会形成一个电压。磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁阻较大(例如定子铁芯锈蚀) ,以及定、转子之间的气隙不均匀所致。该电压很强,如果不加以阻止,会形成一股强大的轴电流从轴的一端通过轴承框架流向轴的另一端。该电压有一个频率,主要是发电机的额定频率。 (6) 由于发电机定子绕组对转子铁心间存在耦合电容,转子对轴承间存在耦合电容。而由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡,发电机三相电压不平衡实际存在,即发电机定子中有零序分量存在。三相中性点电压将不可避免地产生位移。该电压将在由发电机定子—大轴—轴颈—轴瓦—轴承支架—机组底座组成的系统中产生零序电流,即轴承变为发电机零序回路的一部分。由轴承电容产生的发电机轴电压,虽然在数值上很低,但定子绕组对转子的耦合电容越大,轴电压越高。 轴电压监测系统工作原理 1 装置介绍 监测系统由安装在控制柜内的轴电压监控器、轴电流监控器和安装在发电机汽机联轴器端上发电机转子大轴接地装置组成,接地装置见图1,接地装置接线原理图见图2。 第5章数字测量方法 ?5.1 电压测量的数字化方法?5.2 直流数字电压表?5.3 多用型数字电压表?5.4 频率的测量 ?5.5 时间的测量 ?5.6 相位的测量 5.1 电压的数字化测量 ?DVM 的组成原理及主要性能指标 ?1）DVM 的组成 –数字电压表（Digital Voltage Meter ，简称DVM ）。–组成框图输入电路A/D 转换器数字 显示器 逻辑控制 电路 时钟发生器 模拟部分数字部分V x 5.1 电压的数字化测量 –DVM的应用 ?直流或慢变化电压信号的测量（通常采用高精度低 速A/D转换器）。 ?通过AC-DC变换电路，也可测量交流电压的有效值、平均值、峰值，构成交流数字电压表。 ?通过电流-电压、阻抗-电压等变换，实现电流、阻 抗等测量，进一步扩展其功能。 ?基于微处理器的智能化DVM称为数字多用表（DMM， Digital MultiMeter）。 ?DMM功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处理能力（平均、方差计算等）和通信接口(如GPIB)。 –2）主要性能指标 ?显示位数 –完整显示位：能够显示0-9的数字。 –非完整显示位(俗称半位)：只能显示0和1（在最 高位上）。 –如4位DVM，具有4位完整显示位，其最大显示数 字为9999 。 –而4位半DVM，具有4位完整显示位，有1位非完整 显示位，其最大显示数字为19999 。 ?量程 –基本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由 动态范围确定。 –通过对输入电压（按10倍）放大或衰减，可扩展 其他量程。 ?分辨力 –指DVM能够分辨最小电压变化量的能力。反映了DVM灵敏度。 –用每个字对应的电压值来表示，即V/字。 –不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不 同，显然，在最小量程上具有最高分辨力。 –例如，3位半的DVM，在200mV最小量程上，可以测量的最大输入电压为199.9mV，其分辨力为 0.1mV/字（即当输入电压变化0.1mV时，显示的 末尾数字将变化“1个字”）。 水轮发电机检修等级标准及检修项目 (讨论稿) 1.检修等级划分 1.1 A级检修 A级检修是指对发电机组进行全面的解体检查和修理，以保持、恢复或提高设备性能。 1.2 B级检修 B级检修是指针对机组某些设备存在问题，对机组部分设备进行解体检查和修理。B级检修可根据机组设备状态评估结果，有针对性地实施部分A 级检修项目或定期滚动检修项目。 1.3 C级检修 C级检修是指根据设备的磨损、老化规律，有重点地对机组进行检查、评估、修理、清扫。C级检修可进行少量零件的更换、设备的消缺、调整、预防性试验等作业以及实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目。 1.4 D级检修 D级检修是指当机组总体运行状况良好，而对主要设备的附属系统和设备进行消缺。D级检修除进行附属系统和设备消缺外，还可根据设备状态的评估结果，安排部分C 级检修项目。 1.5 状态检修 状态检修是指根据设备状态监测和故障诊断系统技术提供的设备状态信息，在设备可能发生故障前有目的安排的检修，属于预测性检修。检修项目和时间的确定取决于对设备状态诊断分析的结果。 2.检修内容 2.1 A级检修标准项目的主要内容： 2.1.1 制造厂要求的项目； 2.1.2 全面解体、检查、清扫、测量、调整和修理； 2.1.3 定期监测、试验、校验和鉴定； 2.1.4 按规定需要定期更换零部件的项目； 2.1.5 按各项技术监督规定检查项目； 2.1.6 消除设备和系统的缺陷和隐患。 2.2 B级检修标准项目 B级检修标准项目是根据设备状态评价及系统的特点和运行状况，有针对性地实施部分A级检修项目和定期滚动检修项目。 2.3 C级检修标准项目的主要内容： a）消除运行中发生的缺陷； b）重点清扫、检查和处理易损、易磨部件，必要时进行实测和试验； c）按各项技术监督规定检查项目。 2.4 D级检修主要内容是消除设备和系统的缺陷。 D级检修主要内容是消除设备和系统的缺陷。 2.5 特殊项目 特殊项目为标准项目以外的检修项目以及执行反事故措施、节能措施、技改措施等项目； 2.6 重大特殊项目 重大特殊项目是指技术复杂、工期长、费用高或对系统、设备结构有重大改变的项目。 3. A级标准检修项目及特殊项目 3.1水轮机 编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施(正 式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑 文件编号：KG-AO-4103-45 发电机轴电压产生的原因、危害及 处理措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行 具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常 工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起 电压及其测量 一、单选题(共10道，每道10分) 1.下列电源的电压为2V的是( ) A.一节干电池两端的电压 B.三只蓄电池串联成蓄电池组的电压 C.一节蓄电池两接线柱之间的电压 D.我国家庭照明电路的电压 答案：C 解题思路： A：一节干电池两端的电压为1.5V，该选项错误。 B：一节蓄电池两端的电压为2V，三节串联之后的电池组的电压应该为6V。该选项错误。C：正确。 D：家庭照明电路的电压我国为220V。该选项错误。 故选C。 试题难度：三颗星知识点：常见的电压值 2.下列说法不正确的是( ) A.电路中有电压就一定会有电流 B.人体安全电压不高于36V C.电路中有电流就一定有电压 D.我国工业用电电压为380V 答案：A 解题思路： 电压是形成电流的原因，所以电路中有电流时就一定有电压；电路中形成电流的条件有两个，一是要有电压，二是要形成完整的回路，故有电压时不一定有电流；人体安全电压应不高于36V，我国工业用电电压为380V。 故B、C、D选项正确，A选项错误，符合题意。故选A。 试题难度：三颗星知识点：电流与电压的关系 3.学生实验用的电压表有两种量程0～3V和0～15V，电压表上面一行示数看不清楚，而测量又必须用0～15V的量程，一同学见到指针指到小量程的1.7V，则实际的电压是( ) A.3.4V B.5.7V C.7.5V D.8.5V 答案：D 解题思路： 小量程和大量程对应的电表格数是一样的，由于大量程是小量程的5倍，故分度值也应该是5倍的关系。当指针指向小量程的1.7V时，大量程应该是1.7V×5=8.5V。故选D。 试题难度：三颗星知识点：电压表的使用方法 4.小宁在探究练习使用电压表时，把电压表接成了如图所示的电路。当闭合开关时所发生的现象是( ) A.灯泡亮、电压表有示数 B.灯泡亮、电压表无示数 C.灯泡不亮、电压表有示数 D.灯泡不亮、电压表无示数 答案：C 解题思路： 电压表对电流的阻碍作用非常大，即电阻非常大；电压表与灯泡串联后，电路中几乎没有电流，灯泡不会亮，电压表测量的是电源电压。故C选项正确。 试题难度：三颗星知识点：电路分析 5.在图所示的电路中，当开关S断开时，下列说法中正确的是( ) A.电源两端电压为零 B.电灯两端电压为零 C.开关两端电压为零 D.以上说法都不正确 答案：B 解题思路： A：电源是给电路提供电压的装置；电源两端的电压不为零；故A错误； B：开关S断开时，灯泡与电源的负极断开；故电灯两端电压为零；故B正确； C：开关S断开时，开关的两个接线柱分别与电源的正负极接通，故开关两端有电压，且电压值等于电源电压；故C错误； D：B正确，则D错误； 试题难度：三颗星知识点：电路分析 6.如图所示电路中，当开关S闭合时，电压表测的是( )的电压。 某某某电站2号机组启动试验方案 编写： 审核： 批准： 某某某电站机组设备检修项目部 二0一一年三月十八日 某某某电站2号机组启动试验方案为使某某某电站设备2号机组在大修后能准确迅速投入系统运行，预防弃水，根据招标文件中的相关内容，结合《立式水轮发电机检修技术规程》，修后启动试验分为：充水启动试验、空载扰动试验、机组过速试验、发电机零起升压试验、同期并网带负荷试验、甩负荷试验、事故低油压停机试验、24小时试运行试验。为保证试验工作安全有序进行，特编制以下试验方案，试验时要求把试验的数据完整的记录下来，所有试验项目合格后方可正式投入运行。 一、试验组织措施 现场负责人： 技术监督： 试验人员： 二、启动试验前的验收 1.检修完工要严格执行验收制度，加强质量管理； 2.检修质量验收要求实行检修工作人员自检与验收人员检验相结合； 3.各级验收人员应由工作认真负责、熟悉检修技术业务者担任； 4.机组检修完工，三级验收完成，各项检验数据合格，启动前的全面检查通过后，方可进 行启动试验。 三、本机试验 1.充水前的调整与试验 1.1.机械零位调整试验：要求5分钟零位漂移不超过1mm。 1.2.调速器接力器开启和关闭时间测试： 实测接力器开启时间为： 实测接力器关闭时间为： 1.3.紧急停机时间测定及调整： 将接力器开到全开位置，中控室或机旁给出紧急停机令，观察接力器是否快速全关到零，并记录接力器从全开到全关所用的时间。 实测紧急停机时间为： 1.4.调速器操作回路模拟试验 1.4.1.调速器处于自动、停机备用工况，各表头输出为零，停机联锁动作指示灯亮，接入 模拟机频信号、网频信号。中控室分别给出开机、合油开关、增减负荷、停机等操作指令。观察各种操作指令下表头的输出值是否符合其操作实际要求，必要时可进行调整，同时观察机、网频指示是否正确。 1.4. 2.压紧行程： 1.4.3.调速器油压装置压力整定值测试 1.5.机组PLC可编程控制器I/O测点核对，机组I/O所有测点均需核对，并观察显示是否 正确。 1.6.调速器静特性试验： 调速器处于自动工况，按实验要求设置Bp、Bt、Td、Tn值，开度限制100%，功率给定置零。将油开关信号端子短接，机、网频输入端接入50.00Hz的信号。用增减按纽调节，使接力器单调上升或下降。记录频给和相应的接力器行程值。 1.7.励磁操作回路模拟试验 1.7.1.控制回路模拟：FMK控制、增减励磁控制、调节器联动、远方、现地控制。 1.7. 2.保护回路模拟：低速保护、过压保护、保护联动。 1.7.3.信号回路模拟。 2.机组充水试验: 2.1.充水启动应具备以下条件 2.1.1.机组检修工作已经全部结束，工作票已全部收回，机组充水前的各项调整试验均已 完成。 2.1.2.由检修项目经理负责，组织本次大修的机械、电气一次、电气二次等有关专职人员 进行一次最后的机组全面检查，压力钢管、尾水管内应清理完毕，尾水管、钢管排水阀均已关闭，水机转轮室、发电机空气间隙及发电机风洞内均无异物，进人孔均已可靠封堵。 2.1. 3.调速系统处于手动运行状态，渗漏水泵、低压气机等处于正常工作状态。 发电部关于#1发电机轴电压测量的说明 一、发电机轴电压测量目的： 发电机组由于某些原因引起发电机组轴上产生了电压，如果在安装或运行中，没有采取足够的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，便发生放电，会使润滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。所以在运行中，测量检查发电机组的轴及轴承间的电压是十分必要的，对于检修机组判定轴瓦绝缘是否良好具有重要意义。根据《电力设备预防性试验规程- DL/T 596—1996》，轴电压应小于10V。京海电厂#1发电机运行期间未进行轴电压测量，为了对近2年运行期发电机轴瓦绝缘情况准确判断，建议在B修前对#1发电机轴电压进行测量，发现问题，根据测量结果并在检修期内消除轴瓦隐患，有利于发电机长期稳定运行。 二、产生轴电压的原因 1.由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁阻较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致。 2.高速蒸汽产生的静电 由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。这种轴电压有时很高，可以使人感到麻手，但它不易传导至励磁机侧，在汽机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽机轴上接引接地碳刷来消除。 为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。 三、发电机结构特点 我厂330MW发电机由东方汽轮发电机厂生产。发电机冷却方式为水氢氢。在发电机进行轴瓦座绝缘测量，绝缘值要求最小不得低于0.5MΩ，否则要对轴瓦进行干燥处理，规范轴瓦安装工艺，直至轴瓦对地绝缘合格。 电压的测量 1. 电压测量的方法一般分为直接测量法与间接测量法两种。 直接测量法在测量过程中,能从仪器、仪表上直接读出被测参量的波形或数值。 间接测量就是先对各间接参量进行直接测量,再将测得的数值代入公式,通过计算得到待测参量。 2. 测量电压的仪器一般有电压表、示波器、交流毫伏表等。 电压表可以用来测量直流电压、低频交流电压,其测量方法简便,精度较高,就是测量电压的基本方法。 示波器测量法可以测量所有的电压信号。 交流毫伏表用于交流信号大小的测量。 3. 电表法模拟式直流电压测量 ● 动圈式电压表 图1就是动圈式电压表示意图。图中虚框内为一直流动圈式高灵敏度电流表,内阻为Re,满偏电流(或满度电流)为Im,若作为直流电压表,满度电压 另外增加了电阻,继而增加了三个电压量程 图1 ● 电子电压表 电子电压表中,通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗,后接放大器以提高电压表灵敏度,当需要测量高直流电压时,输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低,但只要分压电阻取值较大,仍然可以使输入电阻较动圈式电压表大得多。图2就是这种电子电压表的示意图。图中由于FET 源极跟随器输入电阻很大(几百MΩ以上),因此由Ux 测量端瞧进去的输入电阻基本上由R0,R1…等串联决定,通常使它们的串联与大于10MΩ ,以满足高输入阻抗的要求。同时,在这种结构下,电压表的输入阻抗基本上就是个常量,与量程无关。 m e m U R I =? 图2 4. 电表法交流电压的测量 测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。交流电压表分为模拟式电压表与数字式电压表两大类。模拟式电压表就是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后推动微安表头,由表头指针指示出被测电压的大小。检波器有三种类型,分别就是平均值检波器、峰值检波器、有效值检波器,故电压表有三种类型,分别就是平均值电压表、峰值电压表、有效值电压表。 ● 平均值电压表 平均值电压表的基本原理方框图 u(t) 先对被测电压进行放大,然后检波,最后由表头指示。这种构成方案的均值电压表的工作频率范围主要受放大器带宽的限制,而灵敏度受放大器噪声的限制,所以当测量小信号时,容易淹没到放大器的噪声中。因此主要用于低频与高频信号的测量,如高频毫伏表。 ● 峰值电压表 ? 峰值检波器 串联式峰值检波器 D R C R s +-u x (t)i充 i放Vo ～ 可变量程 分压器 宽带 交流放大器 检波器 压板电压测量 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】 压板电压测量 在机组运行时，有时会投退一些保护压板，比如更换变压器硅胶时，需投退重瓦斯保护；#2机组CT根部回路绝缘不良投退差动保护压板；发电机转子绝缘数据波动后经常会投退转子一点接地保护压板等，对于运行中保护设备，投退压板是较频繁的操作，正确测量投入前压板两侧电压可以判断压板是否能够投入。 现场保护压板一般分三种，包括功能压板、跳闸出口压板、备用压板，分别用黄色、红色、绿色表示，发变组、线路等重要设备都是这么标记。 1、跳闸出口压板两端电压测量 跳闸出口压板涉及到操作回路，一般的简易图如示： 压板电压两侧的电压和断路器位置有关。 第一种情况开关合闸 开关在合闸位置时，图中“断路器辅助接点”闭合，“监视继电器”电阻3KΩ左右，“合闸线圈”电阻为Ω左右，简单的分压原理，节点A的电压为-55V左右。又分两种情况， 1）保护出口不动作，压板上口“1”对地电压为-55V，压板下口“2”对地电压为0V，测量到这样的电压值说明可以投入“保护出口压板”； 2）保护出口动作，“保护出口接地”闭合，压板上口“1”对地电压为-55V，压板下口“2”对地电压为+55V，测量到这样的电压值说明不可以投入“保护出口压板”； 第二种情况开关分闸 开关在分闸位置时，图中“断路器辅助接点”断开，由于节点A与101之间是等电位，节点A的电压为+55V左右，同样分两种情况 1）保护出口不动作，压板上口“1”对地电压为+55V，压板下口“2”对地电压为0V，测量到这样的电压值说明可以投入“保护出口压板”； 2）保护出口动作，“保护出口接地”闭合，压板上口“1”对地电压为+55V，压板下口“2”对地电压为+55V，测量到这样的电压值说明不可以投入“保护出口压板”。 如果只是简单的记忆，保护出口压板下口“2”如果电压为0V就可以投入。 其他保护设备跳闸出口压板电压测量方法相同。 2、功能压板电压测量 水轮发电机组轴电流异常原因分析及处理 摘要：本文简要介绍了轴电流保护的功用和原理；通过采用排除法找到了轴电流异常超标的原因，得出了机组一次轴电流并无异常，而其以转频为主的二次轴电流异常问题与机组励磁电流和机组转速有关，其产生原因系转子上部的励磁空间磁场在轴CT中产生电磁感应所致；提出了行之有效的处理对策解决了机组轴电流异常超标问题。 关键词：水轮发电机组轴电流空间磁场原因分析处理对策 引言 闽东水电开发公司周宁水电站位于福建省周宁县境内，是穆阳溪梯级开发的第二级电站，装有2台设计水头为400m的混流式水轮发电机组，其单机容量为125MW，额定转速为428.6r/min。其发电机型号为SF125-14/5380，采用具有上下两个导轴承的立轴悬式结构，其推力轴承位于转子上方并布置在上机架中心体上部，上导轴承布置在上机架中心体内。 轴CT采用哈尔滨市华新电力电子设备厂生产的专用穿心式轴电流互感器，其变比为 2/0.005，饱和倍数为10倍，二次输出绕组共有2组，分别为工作绕组和试验绕组。轴CT安装在上机架中心体下部，亦即转子和上机架中心体之间。据发电机组厂家推荐，轴电流二次输出报警整定值为5mA，即对应一次轴电流为2A。 轴电流保护作为水轮发电机的一套后备保护，对机组的安全运行起着不可或缺的作用。周宁水电站两台机组自2005年4月投产以来，一直存在轴电流严重超标问题。轴电流保护装置一直在误发报警信号，根本无法起到轴电流保护作用。 1 轴电流保护的原理 由于定、转子之间的气隙不均匀以及定子铁芯的局部磁阻较大、磁路不对称等原因，导致发电机的定子磁场存在不平衡，这会使得水轮发电机的转子上产生与轴相交的交变磁通和轴向的感应电势即轴电压。在轴承绝缘良好时，轴电流是相当小的，而当轴承某一部位绝缘不良或轴电压大于油膜的击穿值时，轴电流将明显增大，该轴电流将使轴瓦发生电蚀而损伤甚至毁坏，并加速轴承润滑油的变质老化。 轴电流保护装置由轴CT和轴电流信号装置组成，主要用于监测轴电流中的工频基波50Hz 分量及其三次谐波150Hz分量。当机组运行时，如果发电机大轴中产生了轴电流，套在发电机大轴上的轴CT将该电流检测出来，送人信号装置，经过整流、滤波、放大后，当轴电流超 随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停机。【文献12】 发电机轴电压一直是存在的，但一般不高，通常不超过几V~十几V，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。 1、发电机轴电压产生的原因 （1）、磁不对称引起的轴电压它是存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。由于定子铁芯采用扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率不同,以及冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造和运行原因引起的磁不对称,结果产生包括轴、轴承和 《现代信息终端》实验报告实验二：双工器及工作电压测试系别： 专业班级： 学生姓名： 同组学生： 成绩： 指导教师： （实验时间：2011-11-16） 实验二双工器及工作电压测试 一、实验目的 1、双工器的工作原理及测量方法，验证双工器的特性。 2、测量机内集成电路的工作电压。 二、实验内容 1、测量双工器的传输特性。 2、测量座机MCU的部分引脚电压及信号波形。 3、测量座机KB8528的引脚电压及部分引脚的信号波形。 三、实验器材 1、无绳电话机1部，手机1部，充电座1个，电源2个 2、数字示波器 3、电话测试仪 4、万用表 四、实验原理 1、集成电路 HW（25C）（LED）无绳电话机采用了最新的大规模集成电路，微控制器（MCU）、射频模块（8528），这些集成电路组成了无绳电话机的核心。座机和手机使用了四块大规模集成电路。 （1）PT009（MCU）。它是座机的微处理控制器，见图2-1。 （2）KB8528射频集成电路 KB8528的集成度很高，是现代无绳电话机射频处理使用最广泛的IC之一，见图2-2。它内部包括有：超外差FM接收机、FSK数据比较器、压缩—扩展器、接收和发送鉴相器噪声监测电路和低电压检测电路等。 图2-1 座机MCU 图2-2 KB8528射频集成电路 2、双工器 移动通信都采用无线信道方式传输，信号的发送和接收公用一根天线，无绳电话机也属于移动通信设备范畴，它通过双工器将接受和发射通路互不干扰地连接起来。 图2-3 双工器DUP与接收机RX、发射机TX及天线连接图HW25C无绳电话机采用声表面波器件作双工器，声表面波器件是一种新型的元器件，简称为SAWF，性能稳定，不需调整，在电视中也用作中放滤波器件。 双工器的原理与上述原理类似，T X信号可通过声表面波到达R F，R F接收的信号可通过声表面波到达R X。在双工通信中收发频率之间有规定的频率间隔， 仅供参考[整理] 安全管理文书 发电机轴电压产生的原因、危害及消除措施 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共4 页 发电机轴电压产生的原因、危害及消除措施 ①磁通不对称。造成磁通不对称的原因，可能是由于定子铁芯局部磁阻较大、定子与转子气隙不均匀、分数槽电机(多为水轮发电机)电枢反应不均匀等所引起。 ②电机大轴被磁化。 ③高速蒸汽产生静电。 由于与发电机同轴相连的汽轮机的轴封不好，沿轴的高速蒸汽泄漏或蒸汽在汽缸内高速喷射等原因使轴带电荷，这种性质的轴电压有时很高，当人触及时感到麻手。 (2)危害及消除措施 高速蒸汽产生的静电荷，不易传导到励磁机侧，在汽轮机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽轮机轴上装设接地炭刷来消除。 对于其他原因所产生的轴电压，如果在安装时和运行中不采取有效的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，将产生一个由发电机大轴、轴颈、轴瓦、轴承支架及机组底座为回路的轴电流，虽然轴电压不高，通常在1V以下，个别机组为23V，但由于回路的电阻非常小，因此产生的轴电流可能很大，有时可达数百安培，轴电流会使轴承油的油质劣化，严重时会将轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。 为了防止轴电流的产生，设计安装时，在位于发电机励磁机侧的轴承支架与底座之间己加装绝缘垫，同时将所有螺杆、螺钉(控制销)及油管等均已采取绝缘措施。 (3)测量轴电压的意义 由以上分析可知，发电机一侧的轴承支架与底座之间的绝缘垫是否保持良好的绝缘性能，对于防止发电机的轴和轴瓦的损坏以及轴承油质 第 2 页共 4 页 的劣化，保证机组的安全运行起着重要作用。因此，机组在安装时和运行中，通过测量比较发电机两端的电压和轴承与底座的电压，检查判断发电机轴承支架和底座之间的绝缘好坏是十分必要的，所以，交接试验标准和预防性试验规程中都把发电机轴电压的测量列为必做的试验项目。 第 3 页共 4 页 YF-ED-J2993 可按资料类型定义编号 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐 渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并 励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴 电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复 杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴 电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。 若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上 形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对 称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励 磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停 第12卷第3期2016年7月沈阳工程学院学报（自然科学版） Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ） Vol.12No.3Jul．2016 收稿日期：2016－05－05 作者简介：孙莉君（1991－），女，辽宁大连人，硕士研究生。通讯作者：许晓峰（1960－），男，辽宁康平人，教授，硕士生导师，主要从事智能电网、配电网综合自动化及无功补偿等方面的研究。 DOI ：10．13888/j．cnki．jsie （ns ）．2016．03．011 汽轮发电机组轴电压在线监测与分析 孙莉君，许晓峰，徐彦嵩 （沈阳工程学院电力学院，辽宁沈阳110136） 摘 要：介绍了一种轴电压的测量原理，根据该原理设计了一种对轴电压和轴电流进行在线监 测的装置，阐述了该装置的监测原理以及信号处理方法，并对基于VC ++．NET 的上位机软件进行了介绍。最后，利用该装置在现场进行监测以及轴电压仿真实验，得出了在空载与并网时，轴电压与转子匝间短路故障的关系。关键词：汽轮发电机；轴电压；在线监测中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1673－1603（2016）03－0243－05 随着我国电力系统的发展，汽轮发电机组的单机容量不断增加，静止励磁在其中的应用越来越广泛，轴电压在汽轮发电机组中带来的问题也随之变多。因此， 为了避免轴电压过大造成的电机轴承、轴瓦以及齿轮等部件的损伤，减少检修和发电的损失，避免相关事故的发生，对汽轮发电机组轴电压的监测与分析变得十分必要。 1 轴电压测量 1.1 轴电压测量原理 采取IEEE 标准112－1991中规定的轴电压标 准测量方法，该方法是采用高阻值的电压表来测量轴端电压， 选用高阻值电压表是为了降低电刷与大轴之间的接触电阻对测量造成的影响 ［1］ 。 该方法的轴电压测量原理如图1所示。U 1为轴两端电压， U 2为轴对地电压。通过对发电机大轴电压以及励磁机侧电压的测量，可以了解油膜是 否可以承受当前的轴电压以及绝缘垫片是否已经受损等相关绝缘信息。为了使得对轴电压的测量更加灵敏，探头A 和探头B 选取Y 型探针；为了减小轴向磁通的影响， 将探测点选在两端轴承的内侧。该种测量方法适合在发电机各种工况下进行，可以测得空转无励磁、空载额定电压、短路额定电压以及各种负荷情况下轴电压的情况 。 图1 轴电压测量电路 摘要 模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。 本课程设计的思路是将交流信号经过电阻分压后送至由TL062和电容、电阻组成的AC-DC转换模块，将直流信号送至ICL7107数码管显示，完成交流电压有效值的测量。 关键词：电阻分压、TL062、ICL7107、交直流转换、有效值测量 1 电路方案论证与选择 1.1 系统基本方案 设计电路分为直流稳压电源模块、电压衰减模块、AC-DC模块、数码管显示模块，即可完成题目对交流电压有效值进行测量，并显示的设计要求。 1.2 各模块方案论证与选择 1.2.1 直流稳压可调电源模块 设计图1.1为采用7805设计的直流稳压源。该稳压源可稳定输出+5V电压，电路简单，应用广泛。该稳压源由以下五部分组成。 (1) 降压：通过变压器将输入的220V，50HZ交流电降为+5V输出。 (2) 整流：通过桥式整流电路，将输入的交流电压信号变为脉动信号。 (3) 滤波：通过C1及C2等滤波电容将输入的电压信号转变为波形更为平缓 的电压信号。 (4) 稳压：通过集成稳压芯片7805将不稳定的电压信号变为稳定的直流电 压。 图1-1 直流稳压电源电路 1.2.2 电压衰减模块 由于AC-DC模块的输入电压为200mV，而题目要求的测量电压是V>10V，因此要对输入电压进行衰减。此处采用了电阻分压的方式对电压进行衰减，同时设计参数，使模块能输入200mV~2000V范围内的电压。 发电机绝缘电阻的测试 1发电机在起动前或停机后，应测量发电机及励磁回路各部分绝缘电阻值，并记入绝缘登记台帐中。如果电气回路无工作，且停机时间不超过24小时，起动前可不测绝缘电阻，但停机后必须测量，以便与上一次阻值相比较。如果阻值出现异常，应立即汇报领导。 2定子绝缘电阻由检修测量。在定子不通水的情况下，定子绕组绝缘应用2500V摇表进行测量；不同温度所测的绝缘值应换算到75℃时，绝缘电阻R(75℃)≥4.4MΩ，在不同温度下其 绝缘电阻可使用下面的公式换算： R1 = R2 ×1.5 (t1－t2) /10 R1— t1℃时实测所得的发电机绝缘电阻值(单位是MΩ)； R2—换算成规定温度下的发电机绝缘电阻值(单位是MΩ)； t1—实测时的测量温度(单位是℃)。 t2—规定的换算温度(单位是℃)。 3在定子通水状态下，用水内冷电机绝缘电阻测定仪测量，其值不做具体规定，但必须与上次的测量值进行比较，在相同的情况下应不低于上次的1/5～1/3，最低不低于每千伏1兆欧， 即：20 MΩ。 4发电机转子绕组绝缘电阻应由检修用500V摇表测量，在25℃时不应小于10MΩ。 5 无刷励磁系统的绝缘电阻测定：断开F10、F20、Q10、Q20，退出主励磁机磁场接地检测 装置和发电机磁场接地检测装置。用500V摇表进行测量，其绝缘电阻规定如下： (1).副励磁机定子线圈对地绝缘电阻不低于0.5 MΩ。 (2).主励磁机定子励磁线圈对地绝缘电阻不低于0.5 MΩ。 (3).旋转部分(包括发电机转子励磁线圈、旋转整流盘、主励磁机转子线圈及引线)的对地绝缘电阻不低于0.5 MΩ。 6发电机集电环绝缘电阻用500V摇表测量，在25℃时不应小于10MΩ。 7机械系统的绝缘电阻测定：用1000V摇表进行测量发电机、主励磁机轴承座对地绝缘电阻及进出油管道、拾振装置、测温装置等设备对轴承座绝缘电阻不低于1.0 MΩ。 8定子绕组绝缘吸收比R60〞／R15〞≥1.3 ，阻值与上次比较不应低于上次的1/5～1/3。 9励磁调节柜只测对地绝缘，各阻值应不小于0.5MΩ， 10励磁系统不允许用摇表测量直流“＋”“－”极间的绝缘电阻及交流相间绝缘电阻，防止整流二极管或可控硅整流三极管反向击穿而造成设备损坏的故障。 11以上测量结果若有问题时必须查明原因，在未查明原因时不能启动并网，应汇报值长联系有关部门处理。 水轮发电机轴承电流和轴电流的产生、防止与检测 摘要： 本文主要论述了发电机产生轴承电流和轴电流的机理、原因；防止轴承电流和轴电流的措施以及轴承电流与轴电流的检查与监测。 关键词： 水轮发电机、轴承电流、轴电流 发电机由于设计、制造和安装不当以及运行中的一些故障，可能产生轴承电流和轴电流。当这些电流流过轴承并且数值足够大时，就会灼伤轴头和轴承表面，还会使周围的润滑油炭化，破坏轴承的润滑性和绝缘性，进而使轴承表面烧损酿成事故。水轮发电机容量比较大，又是电力能源的关键设备，因此研究水轮发电机轴承电流和轴电流产生的原因，采取可行的防止措施和监测检查方法对于发电机安全、可靠地运行是至关重要的。 一、产生轴承电流和轴电流的机理： 1.轴承电流：水轮发电机的转轴（包括与转轴直接相连的推力头 等部件）及轴承座都是由磁性材料钢（铁）制造的，尤其是卧 式电机的轴承座多采用较大矫顽磁力的生铁制造。当存在环轴 电压时，这些部件很容易被磁化。在图1所示的回路中就会流 有剩磁。只要受到一次磁化，在图1所示的回路中就会留有剩 磁。负载时，由于其它原因又可能使转轴受到更严重的磁化， 在图1回路中就会有磁通流过。由转轴流向轴瓦的磁力线与轴 承表面相交，轴转动时其表面切割这些磁力线，沿轴表面长度 方向上产生感应电势，其大小与转轴周速和流经轴经的磁密成正比，这就是通常所说的“单极效应”，在轴瓦与转轴之间形成涡流，如图2所示。这种电流我们称之为轴承电流。 2.轴电流：当发电机存在与转轴交连的交变磁场时，会在转轴上 产生感应交变电势（轴电压），这样在图1的闭合回路中会有 交变电流流过，这就是轴电流。 二、产生轴承电流的原因： 1.水轮发电机转子磁极线圈通常采用单路正反接交替形式，如图 GE发电机轴电压在线监测装置原理与应用 吴书泉周屹民 杭州华电半山发电有限公司（310015） 摘要：通过对发电机轴电压、轴电流产生的原因的分析，说明对轴电压防护的必要性，并介绍了国外GE公司的在线监测装置。 关键词轴电压轴电流接地碳刷轴承绝缘防护监测装置 Theory and application of GE shaft voltage monitor Wu shuquan Zhou Yimin Hangzhou Banshan Power Generation Co,.Ltd Abstract: Through making an analysis of causes of the axial voltage of a generator, it is shown that the axial voltage should be protected. And also gives the introduction of on-line protective devices-shaft voltage monitor of GE companies. Key words: axial voltage; shaft current ; grounding block brush ; bearing insulation ; protection ; monitor. 发电机组在运行过程中会在发电机轴上产生了电压，如果没有对其关注和采取措施，任其恶化发展，当轴电压大到足以击穿轴与轴承（包括推力轴承）之间的油膜时，便发生了放电，反复的放电和灭弧将会导致轴承表面起凹点并变得粗糙，最终加速机械磨损，严重时导致轴瓦烧坏。所以，电站运行和检修人员对轴电压产生的机理有必要了解，并对其进行监测和防护。 1、产生轴电压的原因 透平发电机组轴电压主要有三个来源： a)沿轴高速流动的湿蒸汽会在低压透平叶片和静止部件之间建立直流静电，末级叶片越长，越容易建立较高的静电电压。该电压随着运行工况的不同而变化，在极端的情况下可能达到120V（直流）以上。如果不采取措施将这部分静电电荷放走，它将会在轴承油膜上聚集并最终在油膜上放电导致轴承损坏。 b)励磁系统在透平和发电机轴上产生的交流耦合电容电压。如果励磁系统采用的是静态励磁系统，则励磁系统是将交流电压通过静态可控硅整流输出直流电压工作，因此不可避免在励磁系统的输出中有脉动电压。该脉动电压通过发电机的励磁线圈和转子本体之间的电容耦合而在轴对地之间产生交流电压 c)发电机组内部磁通不对称而在发电机两端产生交流电压。磁通的不对称产生主要是发电机本体出现问题。如：定子铁芯局部磁阻较大（定子铁芯的锈蚀导致局部磁阻过大）；定子和转子之间气隙不均匀造成磁通不对称；分数槽电机的电枢反应不均匀，引起转子磁通的不对称。 该交流电压比a和b轴电压能量大，破坏大。一般交流电压有1~30V，如果在发电机两端通过地提供了回路，则该电压将在转子的一端通过轴承到外壳或地再到另外一端上产生非常大的轴电流。因此大轴电流的出现标志着交流轴电压对轴承破坏的开始。 2、现有的轴电压的防护电压有效值测量
发电机轴电压监测
第5章数字测量方法-电压
水轮发电机组检修等级标准及检修项目
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施(正式)
电压及其测量(含答案)
水轮发电机组启动试验方案
轴电压测量及注意事项
电压的测量方法
压板电压测量完整版
水轮发电机组轴电流异常原因分析及处理
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施
双工器及工作电压测试
发电机轴电压产生的原因、危害及消除措施
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版
汽轮发电机组轴电压在线监测与分析_孙莉君
交流电压有效值测量
发电机轴承绝缘电阻和轴电压测量
水轮发电机轴承电流和轴电流的产生
GE发电机轴电压在线监测装置原理与应用