一种励磁系统和励磁系统的集电环换向方法与流程

本发明实施例涉及励磁系统集电环的技术领域，尤其涉及一种励磁系统和励磁系统的集电环换向方法。

背景技术：

现有技术中，300mw及以上发电机励磁系统集电环因励磁结构原因无法倒换极性。在电流作用下，发电机集电环存在着电气磨损和机械磨损，集电环的极性不同，电气磨损程度也不同。集电环长期不进行极性倒换，必将造成正、负极磨损不一致，从而产生集电环的振动、打火、过热甚至烧灼等现象，导致碳刷振动、跳动，与集电环接触不良。

技术实现要素：

本发明提供一种励磁系统和励磁系统的集电环换向方法，以实现在不对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能的前提解决了集电环倒极性的问题，降低了集电环正负极磨损不一致造成的集电环隐患。

第一方面，本发明实施例提供了一种励磁系统，包括励磁结构和集电环，还包括连接装置；

所述连接装置包括第一连接部、第二连接部、第三连接部和第四连接部；

所述第一连接部可拆卸电连接所述励磁结构的正电压输出端与所述集电环的第一输入端，并且所述第二连接部可拆卸电连接所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第二输入端；或者，所述第三连接部可拆卸电连接所述励磁结构的正电压输出端与所述集电环的第二输入端，并且所述第四连接部可拆卸电连接所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第一输入端。

具体地，所述连接装置还包括第五连接部和第六连接部，所述第一连接部包括第一连接子部和第二连接子部；所述第二连接部包括第三连接子部和第四连接子部；所述第三连接部包括第五连接子部和第六连接子部；所述第四连接部包括第七连接子部和第八连接子部；所述励磁结构的正电压输出端依次通过所述第一连接子部、所述第二连接子部和所述第五连接部与所述集电环的第一输入端电连接；所述励磁结构的负电压输出端依次通过所述第三连接子部、所述第四连接子部和所述第六连接部与所述集电环的第二输入端电连接，所述第二连接子部和所述第四连接子部不交叠；或者，所述励磁结构的正电压输出端依次通过所述第五连接子部、所述第八连接子部和所述第六连接部与所述集电环的第二输入端电连接，所述励磁结构的负电压输出端依次通过所述第七连接子部、所述第六连接子部和所述第五连接部与所述集电环的第一输入端电连接；所述第六连接子部和所述第八连接子部交叠。

具体地，所述连接装置还包括第五连接部和第六连接部，所述第一连接部包括第一连接子部和第二连接子部；所述第二连接部包括第三连接子部和第四连接子部；所述第三连接部包括第九连接子部和第十连接子部；所述第四连接部包括第十一连接子部和第十二连接子部；所述励磁结构的正电压输出端依次通过所述第一连接子部、所述第二连接子部和所述第五连接部与所述集电环的第一输入端电连接；所述励磁结构的负电压输出端依次通过所述第三连接子部、所述第四连接子部和所述第六连接部与所述集电环的第二输入端电连接；所述第二连接子部和所述第四连接子部不交叠；或者，所述励磁结构的正电压输出端依次通过所述第九连接子部、所述第十二连接子部和所述第六连接部与所述集电环的第二输入端电连接；所述励磁结构的负电压输出端依次通过所述第十一连接子部、所述第十连接子部和所述第五连接部与所述集电环的第一输入端电连接；所述第九连接子部和所述第十一连接子部交叠。

具体地，所述第一连接子部、所述第二连接子部、所述第三连接子部、所述第四连接子部、所述第五连接子部和所述第七连接子部为直线型结构；所述第六连接子部和所述第八连接子部为z型结构。

具体地，所述第一连接子部、所述第二连接子部、所述第三连接子部、所述第四连接子部、所述第十连接子部和所述第十二连接子部为直线型结构；所述第九连接子部和所述第十一连接子部为l型结构。

具体地，所述连接装置的第一连接部、第二连接部、第三连接部和第四连接部分别包括至少一段铜排，所述连接装置的多段所述铜排之间采用软连接。

具体地，所述软连接为采用多层铜皮连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种励磁系统的集电环换向方法，用于操作本发明实施例提供的励磁系统，其特征在于，包括：

提供连接装置；

所述连接装置包括第一连接部、第二连接部、第三连接部和第四连接部；

所述第一连接部可拆卸电连接所述励磁结构的正电压输出端与所述集电环的第一输入端，并且所述第二连接部可拆卸电连接所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第二输入端；或者，所述第三连接部可拆卸电连接所述励磁结构的正电压输出端与所述集电环的第二输入端，并且所述第四连接部可拆卸电连接所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第一输入端；

在第一阶段，通过所述第一连接部将所述励磁结构的正电压输出端与所述集电环的第一输入端电连接，并且通过所述第二连接部将所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第二输入端电连接；

在第二阶段，通过所述第三连接部将所述励磁结构的正电压输出端与所述集电环的第二输入端电连接，并且通过所述第四连接部将所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第一输入端电连接。

具体地，所述第一阶段和所述第二阶段的分隔时间为所述励磁系统的集电环对应的电机进行检修的时间。

具体地，所述第一阶段的时间与所述第二阶段的时间相等。

本发明通过设置第一连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，第二连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端。或者第三连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端，第四连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端，使得集电环的第一输入端和第二输入端在不同的时间段内实现电压极性的倒换，从而实现在不对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能的前提解决了集电环倒极性的问题，同时降低了集电环正负极磨损不一致造成的集电环隐患。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种励磁系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种励磁系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种励磁系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种励磁系统的集电环换向方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种励磁系统，该励磁系统包括励磁结构、集电环和连接装置；连接装置包括第一连接部、第二连接部、第三连接部和第四连接部；第一连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，并且第二连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端；或者，第三连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端，并且第四连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端。

具体地，在同一时间段内，第一连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，第二连接部电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端，集电环的第一输入端接收的是正电压，第二输入端接收的是负电压，此时，集电环的第一输入端的电气磨损为正极表面在电弧的作用下局部灼热而蒸发出“金属蒸汽”，而集电环的第二输入端因受正离子装机和高温作用发射电子，即“负极粉化”。因此集电环的第一输入端和第二输入端的电气磨损程度不同。在另一时间段内，第三连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端，第四连接部电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端，集电环的第一输入端接收的是负电压，第二输入端接收的是正电压，此时，集电环的第二输入端的电气磨损为正极表面在电弧的作用下局部灼热而蒸发出“金属蒸汽”，而集电环的第一输入端因受正离子装机和高温作用发射电子，即“负极粉化”。因此集电环的第一输入端和第二输入端的电气磨损程度不同。而且，两个时间段内，集电环的第一输入端和第二输入端的电气磨损恰好相反。因此，通过在不同的时间段内采用不同的连接部连接励磁结构和集电环，使集电环的第一输入端和第二输入端输入的电压极性倒换，从而可以使集电环的第一输入端和第二输入端的磨损均匀，降低了集电环的第一输入端的和第二输入端磨损不一致造成的集电环隐患。并且，由上述过程可知，集电环的第一输入端和第二输入端输入的电压极性倒换不涉及对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能。

需要说明的是，第一连接部和第二连接部与第三连接部和第四连接部不能同时与励磁结构和集电环电连接。示例性地，当第一连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，第二连接部电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端时，第三连接部和第四连接处于拆卸状态。当第三连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端，第四连接部电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端时，第一连接部和第二连接部处于拆卸状态。

本实施例的技术方案，通过设置第一连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，第二连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端。或者第三连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端，第四连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端，使得集电环的第一输入端和第二输入端在不同的时间段内实现电压极性的倒换，从而实现在不对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能的前提解决了集电环倒极性的问题，同时降低了集电环正负极磨损不一致造成的集电环隐患。

图1为本发明实施例提供的一种励磁系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的另一种励磁系统的结构示意图，如图1和图2所示，励磁系统包括励磁结构(图中未示出)、集电环10和连接装置20，连接装置20包括第一连接部21、第二连接部22、第三连接部23、第四连接部21、第五连接部25和第六连接部26。第一连接部21包括第一连接子部211和第二连接子部212；第二连接部22包括第三连接子部221和第四连接子部222；第三连接部23包括第五连接子部231和第六连接子部232；第四连接部24包括第七连接子部241和第八连接子部241。如图1所示，当通过第一连接部21和第二连接部22实现励磁结构和集电环10之间的电连接时，励磁结构的正电压输出端v+依次通过第一连接子部211、第二连接子部212和第五连接部25与集电环10的第一输入端in1电连接；励磁结构的负电压输出端v-依次通过第三连接子部221、第四连接子部222和第六连接部26与集电环10的第二输入端in2电连接，第二连接子部212和第四连接子部222不交叠。此时，集电环10的第一输入端in1输入的电压为正电压，第一输入端in1为阳极，其电气磨损为正极表面在电弧的作用下局部灼热而蒸发出“金属蒸汽”。集电环10的第二输入端in2输入的电压为负电压，第二输入端in2为阴极，其电气磨损为受正离子装机和高温作用发射电子，即“负极粉化”。

如图2所示，当通过第三连接部23和第四连接部24实现励磁结构和集电环10的电连接时，励磁结构的正电压输出端v+依次通过第五连接子部231、第八连接子部242和第六连接部26与集电环10的第二输入端in2电连接，励磁结构的负电压输出端v-依次通过第七连接子部241、第六连接子部232和第五连接部25与集电环10的第一输入端in1电连接。第六连接子部232和第八连接子部242交叠。此时，集电环10的第二输入端in2输入的电压为正电压，第二输入端in2为阳极，其电气磨损为正极表面在电弧的作用下局部灼热而蒸发出“金属蒸汽”。集电环10的第一输入端in1输入的电压为负电压，第一输入端in1为阴极，其电气磨损为受正离子装机和高温作用发射电子，即“负极粉化”。由此可知，通过第一连接部21和第二连接部22实现励磁结构和集电环10之间的电连接与通过第三连接部23和第四连接部24实现励磁结构和集电环10的电连接对集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2的电压极性相反，电气磨损程度恰好也相反，因此可以通过可拆卸的电连接第一连接部21和第二连接部22或可拆卸的电连接第三连接部23和第四连接部24实现集电环10的电压极性倒换，从而可以使集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2的磨损均匀，降低了集电环10的第一输入端in1的和第二输入端in2磨损不一致造成的集电环10隐患。并且，由上述过程可知，集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2输入的电压极性倒换不涉及对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能。

需要说明的是，第一连接部21、第二连接部22、第三连接部23和第四连接部24均是根据不同的连线方式进行测量制作的。例如，第一连接部21和第二连接部22可以采用直线连接，其尺寸可以是根据距离制作。而第三连接部23和第四连接部24包括交叠部分，因此，第三连接部23和第四连接部24不仅需要符合交叠的连线方式测量制作，而且需要避免第三连接部23和第四连接部24之间的短路，即第三连接部23和第四连接部24在空间上不接触。

在上述各技术方案的基础上，继续参考图2，第一连接子部211、第二连接子部212、第三连接子部221、第四连接子部222、第五连接子部231和第七连接子部241为直线型结构，第六连接子部232和第八连接子部242为z型结构。

具体地，励磁结构和集电环10的位置固定，并且与集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2电连接的连接部(如图1和图2中的第五连接部25和第六连接部26)固定，因此，在图1中，通过第一连接部21和第二连接部22实现励磁结构和集电环10之间的电连接后，在进行集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2的电压极性倒换时，可以通过变换第六连接子部232和第八连接子部242的形状，例如使其具有z型结构，如图2所示，第六连接子部232和第八连接子部242包括交叠部分，从而可以实现在励磁结构的正电压输出端v+、负电压输出端v-、第五连接部25和第六连接部26的位置不变的情况下实现集电环10的电压极性倒换。

需要说明的是，第六连接子部232和第八连接子部242还可以是l型结构，只要能够实现集电环10的电压极性倒换即可。

在上述各技术方案的基础上，图3为本发明实施例提供的另一种励磁系统的结构示意图，如图3所示，第三连接部包括第九连接子部233和第十连接子部234；第四连接部包括第十一连接子部243和第十二连接子部244；励磁结构的正电压输出端v+依次通过第九连接子部233、第十二连接子部244和第六连接部26与集电环10的第二输入端in2电连接；励磁结构的负电压输出端v-依次通过第十一连接子部243、第十连接子部234和第五连接部25与集电环10的第一输入端in1电连接；第九连接子部233和第十一连接子部243交叠。

具体地，第三连接结构包括的第九连接子部233通过第十二连接子部244与集电环10的第二输入端in2电连接，第四连接部包括的第十一连接子部243通过第十连接子部234与集电环10的第一输入端in1电连接，因此，可以实现图1中集电环10的电压极性倒换，从而可以使集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2的磨损均匀，降低了集电环10的第一输入端in1的和第二输入端in2磨损不一致造成的集电环10隐患。并且，由上述过程可知，集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2输入的电压极性倒换不涉及对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能。

另外，与图2相比，图3的变化在于第三连接部和第四连接部中邻近励磁结构的连接子部具有交叠部分，即可以通过使第三连接部和第四连接部中对应的不同子部有交叠，均实现集电环10的电压极性倒换。而且，第三连接部和第四连接部的交叠部分在空间上不接触。

在上述技术方案的基础上，第一连接子部211、第二连接子部212、第三连接子部221、第四连接子部222、第十连接子部234和第十二连接子部244为直线型结构，第九连接子部233和第十一连接子部243为l型结构。

具体地，在图1中，通过第一连接部21和第二连接部22实现励磁结构和集电环10之间的电连接后，在进行集电环10的第一输入端in1和第二输入端in2的电压极性倒换时，可以通过变换第九连接子部233和第十一连接子部243的形状，例如使其具有l型结构，如图3所示，第九连接子部233和第十一连接子部243包括交叠部分，从而可以实现在励磁结构的正电压输出端v+、负电压输出端v-、第五连接部25和第六连接部26的位置不变的情况下实现集电环10的电压极性倒换。

需要说明的是，第九连接子部233和第十一连接子部243还可以是z型结构，只要能够实现集电环10的电压极性倒换即可。

在上述技术方案的基础上，连接装置的第一连接部、第二连接部、第三连接部和第四连接部分别包括至少一段铜排，连接装置的多段铜排之间采用软连接。

具体地，组成连接装置的多个连接部均可以由至少一段铜排构成，示例性地，第一连接部包括的第一连接子部和第二连接子部均为一段铜排，第二连接部包括的第三连接子部和第四连接子部均为一段铜排。并且铜排之间采用软连接，可以实现第一连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，并且所述第二连接部可拆卸电连接所述励磁结构的负电压输出端与所述集电环的第二输入端。例如，当第三连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端时，可以通过第一连接部中的软连接进行拆卸。软连接可以采用多层铜皮连接，可以在外界环境温度变化时具有一定的热胀冷缩效果，从而实现连接装置之间更好的电连接。

本发明实施例还提供一种励磁系统的集电环换向方法，用于操作本发明实施例提供的励磁系统，图4为本发明实施例提供的一种励磁系统的集电环换向方法的流程图，如图4所示，该方法具体包括：

s110、提供连接装置。

连接装置包括第一连接部、第二连接部、第三连接部和第四连接部；

第一连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端，并且第二连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端；或者，第三连接部可拆卸电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端，并且第四连接部可拆卸电连接励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端。

s120、在第一阶段，通过第一连接部将励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端电连接，并且通过第二连接部将励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端电连接。

具体地，第一连接部包括第一连接子部和第二连接子部；第二连接部22包括第三连接子部和第四连接子部，连接装置还可以包括第五连接部和第六连接部。励磁结构的正电压输出端依次通过第一连接子部、第二连接子部和第五连接部与集电环的第一输入端电连接，励磁结构的负电压输出端依次通过第三连接子部、第四连接子部和第六连接部与集电环的第二输入端电连接。此时集电环的第一输入端输入的电压为正电压，第一输入端为阳极，集电环的第二输入端输入的电压为负电压，第二输入端为阴极。

s130、在第二阶段，通过第三连接部将励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端电连接，并且通过第四连接部将励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端电连接。

具体地，第三连接部包括第五连接子部和第六连接子部；第四连接部包括第七连接子部和第八连接子部。励磁结构的正电压输出端依次通过第五连接子部、第八连接子部和第六连接部与集电环的第二输入端电连接，励磁结构的负电压输出端依次通过第七连接子部、第六连接子部和第五连接部与集电环的第一输入端电连接。此时集电环的第二输入端输入的电压为正电压，第二输入端为阳极，集电环的第一输入端输入的电压为负电压，第一输入端为阴极。由此可知，在第一阶段和第二阶段中，集电环的第一输入端和第二输入端的电压极性实现了倒换，因此可以使集电环的第一输入端和第二输入端的磨损均匀，降低了集电环的第一输入端的和第二输入端磨损不一致造成的集电环隐患。并且，由上述过程可知，集电环的第一输入端和第二输入端输入的电压极性倒换不涉及对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能。

需要说明的是，第一阶段和第二阶段可以循环，即集电环的第一输入端和第二输入端的电压极性可以循环性的倒换。

本实施例的技术方案，在第一阶段内，通过第一连接部将励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端电连接，并且通过第二连接部将励磁结构的负电压输出端与集电环的第二输入端电连接，使集电环的第一输入端为阳极，第二输入端为阴极。在第二阶段内，通过第三连接部将励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端电连接，并且通过第四连接部将励磁结构的负电压输出端与集电环的第一输入端电连接，使集电环的第一输入端为阴极，第二输入端为阳极，从而可以实现第一阶段和第二阶段中集电环的第一输入端和第二输入端的电压极性倒换，因此可以使集电环的第一输入端和第二输入端的磨损均匀，降低了集电环的第一输入端的和第二输入端磨损不一致造成的集电环隐患。并且，由上述过程可知，集电环的第一输入端和第二输入端输入的电压极性倒换不涉及对励磁结构本身进行改变以及不影响励磁结构性能。

在上述技术方案的基础上，第一阶段和第二阶段的分隔时间为励磁系统的集电环对应的电机进行检修的时间。

具体地，当励磁系统对应的机组正常运行时，不允许对集电环的输入端进行电压极性倒换，因此，可以在每年机组检修时，定期的对集电环的电压极性进行倒换，从而确保集电环的第一输入端和第二输入端磨损均匀。因此，第一阶段和第二阶段的分隔时间可以为励磁系统的集电环对应的电机进行检修的时间，以便对集电环的电压极性进行倒换。

另外，第一阶段和第二阶段的时间可以相等。即第一连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第一输入端的时间可以和第三连接部电连接励磁结构的正电压输出端与集电环的第二输入端的时间相等。通过设置第一阶段和第二阶段的时间相等，可以实现集电环的电压极性倒换前后的时间相等，从而可以使集电环的第一输入端和第二输入端的磨损更加均匀。

需要说明的是，当连接装置处于拆卸状态时，可以对拆卸下的连接部进行封存处理。例如，可以对拆卸下的连接部涂导电膏封存入库，备下次切换电压极性时使用，避免空气对连接部的腐蚀。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。