一、研发背景

近年来，我国电源建设发展势头迅猛，在建发电机组的单机容量不断攀升，发电机的额定励磁电压和励磁电流也随之大幅增大。在此背景下，励磁系统的安全性愈发关键，成为保障发电机组稳定运行的核心要素之一。

在早期的静态调试实验以及机组大修试验中，励磁系统开环小电流试验（以下简称“开环试验”）占据着举足轻重的地位。该试验能够模拟实际运行环境，对励磁系统的各项性能进行全面检测，为机组的安全稳定运行提供有力保障。

二、开环试验目的

开环试验旨在构建一个模拟环境，对励磁调节器的基本控制功能、脉冲可靠触发能力以及晶闸管的完好性等进行细致检查。具体而言，包括以下几个方面：

同步信号回路检查：精确检测同步信号回路的相序和相位，确保其准确无误，为励磁系统的正常运行提供基础信号支持。

触发脉冲验证：仔细查看调节器的触发脉冲是否正确，保证脉冲能够准确无误地触发晶闸管，实现励磁系统的稳定控制。

晶闸管功率桥检测：检查晶闸管功率桥是否均能可靠触发，确保每个晶闸管都能正常工作，避免因个别晶闸管故障导致整个励磁系统出现问题。

输出波形检查：检查晶闸管输出波形是否正确，通过分析输出波形可以判断励磁系统的工作状态是否正常，及时发现潜在的故障隐患。

三、传统试验局限与测试仪研发

传统的开环试验需要外接 380V 的交流电源、阻值恰当且功率合适的电阻负载以及录波器等设备。现场准备工作繁琐复杂，不仅需要耗费大量的时间和精力进行设备的连接和调试，而且对试验人员的专业技能要求较高。此外，传统试验设备的体积较大，搬运和安装不便，在一定程度上限制了试验的效率和灵活性。

为了解决上述问题，我们成功研发了励磁系统小电流开环测试仪。该测试仪集电源变换模块、负载电阻和显示存储装置于一体，实现了励磁系统开环测试的数字化、小型化和便携化。它不仅大大简化了现场试验的准备工作，提高了试验效率，而且具有更高的安全性和可靠性，为励磁系统的检测和维护提供了更加便捷、高效的解决方案。

四、测试仪适用范围

（一）全面检测与故障定位

励磁系统小电流开环测试仪适用于励磁控制系统的全面检测，能够对励磁系统的各项性能指标进行精确测量和分析。同时，它还具备强大的故障定位功能，可以快速、准确地定位励磁系统中的故障点，为维修人员提供有力的技术支持，大大缩短了故障排除时间，提高了设备的可用性。

（二）整流柜开环特性检测

本测试仪适用于各种型号的励磁控制系统整流柜开环特性的检测。它可以全面检测整流柜的同步信号回路的相位和相序、脉冲输出回路接线、控制角的范围、全控桥触发回路及主回路工作情况等。通过对这些关键参数的检测和分析，能够及时发现整流柜中存在的问题，确保整流柜的可靠、安全、稳定运行。

（三）事故分析

在发电机励磁系统中，测量回路、同步信号回路、脉冲回路干扰、可控硅触发回路等硬件回路的故障是较为典型的故障类型。励磁系统小电流开环测试仪可以对这些硬件回路进行详细检测和分析，快速定位故障原因，为事故分析提供准确的数据支持。使用本测试仪可以显著缩短发电机事故停机的时间，减少因事故造成的经济损失。

五、测试仪优势

（一）操作便捷

本测试仪操作简单方便，试验人员无需具备复杂的专业技能和丰富的经验，只需按照操作说明进行简单设置和操作即可完成试验。这大大降低了试验的难度和门槛，提高了试验的效率和准确性。

（二）安全可靠

测试仪在设计上充分考虑了安全因素，采用了多重保护机制，如过压保护、过流保护、短路保护等，能够有效防止在试验过程中因设备故障或操作不当而引发的安全事故，保障试验人员的人身安全和设备的正常运行。

（三）性能优良

测试仪具有较高的测量精度和稳定性，能够准确测量各种参数，为试验结果提供可靠的数据支持。同时，它还具备良好的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境下正常工作，确保试验结果的准确性和可靠性。

（四）维修方便

测试仪的结构设计合理，模块化程度高，各个部件之间的连接和拆卸方便快捷。当设备出现故障时，维修人员可以快速定位故障部件，并进行更换和维修，大大缩短了维修时间，降低了维修成本。

（五）减轻劳动强度

经现场使用验证，励磁系统小电流开环测试仪避免了现场试验准备的繁琐工作，无需再搬运和连接大量的外部设备，大大节约了励磁系统开环试验的时间。同时，提高了现场试验接线的安全可靠性，进一步降低了试验人员的劳动强度，使试验人员能够将更多的精力投入到试验数据的分析和处理中。

六、规格和技术特性

（一）输入电压

采用三相四线交流电源，线电压为 380V，频率为 50Hz，能够满足大多数工业现场的供电需求。

（二）输出电压

主输出：线电压为 50V 的三相交流电，为励磁控制器进行小电流试验提供稳定的电源支持。

辅助输出：提供线电压为 50V、70V、85V 和 100V 的三相交流电，四档可调，能够满足不同试验场景和被测设备的需求。

（三）波形显示

具备交流、直流和脉冲三种波形显示功能，试验人员可以通过显示屏直观地观察被测信号的波形特征，便于对试验结果进行分析和判断。

（四）波形存储

采用 U 盘进行试验波形的存储，方便试验人员将试验数据带回实验室进行进一步的分析和处理，同时也便于数据的长期保存和归档。

七、结构和工作原理

（一）工作原理

励磁系统小电流开环测试仪主要由测试电源、电阻负载和波形录波仪三部分组成。

测试电源：采用先进的电力变换技术，将输入的 380V 线电压转换为可供励磁控制器进行小电流试验的三相电压，并经过功率放大后输出，作为被测整流柜的输入电源。该测试电源具有输出电压稳定、波形质量好等优点，能够为试验提供可靠的电源保障。

电阻负载：电阻负载可以根据被测整流柜晶闸管的特性进行适当调整，以满足不同试验条件下的负载要求。通过合理选择电阻负载的阻值和功率，能够模拟实际运行中的负载情况，使试验结果更加准确可靠。

波形录波仪：波形录波仪可以实时录取被测整流柜的输出电压，并将录取的波形数据存储到 U 盘中。同时，它还可以将波形数据显示在显示屏上，方便试验人员实时观察和分析。通过对输出电压波形的分析，可以判断励磁系统的工作状态是否正常，及时发现潜在的故障隐患。

（二）面板组成

输出部分

ABC 三相交流主输出：线电压为 50V，为被测整流柜提供主要的试验电源。

辅助输出：线电压有 50、70、85 和 100V 四档可调，频率为 50Hz，可根据试验需要进行灵活选择。

输入部分

直流输入：即励磁调节器功率柜输出直流电压，用于检测直流侧的参数和性能。

脉冲输入：用于接收励磁调节器输出的触发脉冲信号，检测脉冲的准确性和可靠性。

USB 接口：U 盘插口，用于试验波形的存储和数据的传输，方便试验人员将试验数据带回实验室进行分析和处理。

电源接口：采用三相四线 AC380V 供电，为测试仪提供稳定的电源支持。

输出开关：交流输出开关，用于控制测试仪的输出电源的通断，方便试验人员进行操作和控制。