变压器绕组直流电阻测试仪的结构设计概述

    变压器绕组直流电阻测试是变压器工作日常试验中的重要测试项目, 通过直流电阻的测量,可检查其线圈质量以及分接开关位置接触是否良好、线圈或引线有无损坏、各连接支路的正确性、有无短路现象,是确定短路损耗的重要数据.所以在预试、大修和调换分接开关后均需进行此项试验.

 

    近年来随着电力系统容量的越来越大, 变压器的容量也不断加大.变压器的容量越大,电压等级相对就会越高,电感与电阻的比值就越大.因此,大型变压器的绕组直流回 路的稳定时间可能长达数十分钟甚至更长,因此如何快速准确测量电力变压器绕组的直流电阻成为了电力工作者研究和追求的主要目标.

 

    直流电阻测试仪以80C196 单片机为核心组成单片机控制单元,通过数据存储器和I/O 口 扩展,完成测试与控制功能.电源部分是通过一个开关电源产生单片机工作电源 + 5 V 和± 1 2 V ,其中, 继电器工作电源 +12V 由变压器降压,整流桥整流产生.键 盘只有四个按键,通过按键来实现功能选 择,完成测试、存储和打印功能,测试结果通过LCD显示输出.

 

    单片机控制单元主要由80C196 单片机为 核心,外部扩展程序存储器EPROM27128, 数据存储器RAM6264 和E2PROM2864,译码电路由两片7 4 L S 1 3 8 实现.地址锁存由 74LS373 完成,I/O 口扩展由一片8255 实 现,实现对打印机的控制,输出继电器的 控制, 键盘的输入和液晶显示的控制.

 

    恒流源电路主要由恒流源的采样电路、比较电路等,将交流电通过整流桥将 交流电变为直流电,经电流调整和电流反 馈, 最后实现0 . 1 A~1 0 A 范围的稳流输出.

 

    由于绕组电感的存在, 残余电流对使 用者和测试设备将构成威胁,因此必须有 电流放电回路,电流放电回路由放电电阻 和一个反向二极管构成,充电时二极管关 断,电源对绕组充电,断电时二极管导通, 绕组通过二极管和放电电阻放电.

 

    测量回路主要由恒流源输出稳定电流 直接通过电力变压器绕组,不接入标准电 阻(将串入电阻用继电器短接),测量充电 电流,当充电电流达到设定值时将继电器 断开,将电阻串入测量回路中.为了保证 单片机供电稳定性,继电器控制电源单独 供电.

 

    测量结束时,将继电器K1 断开,因变 压器绕组具有大电感,电流不能立即降为 零,这样就会产生很大的电势,因此必须 加有放电回路,在本放电回路中,当继电 器K1 断开后,二极管D1 导通,绕组中电 流通过放电电阻R4 和二极管形成回路,完 成放电过程.放电电阻的选择要适当,放 电电阻越大.电阻上消耗的功率越,放电 时间越短,放电回路两端的电压越高.因 此放电电阻的选择既要控制放电电压值是 安全的, 又要使放电时间尽可能短.

 

    信号采集是针对80C196单片机而言 的, 为实现测量结果的显示及保护等功 能,必须有采样计算电路,一方面可利用80C196单片机8 路10 位A/D 转换器以及CPU的计算处理功能,另一方面可以使用 单独的A/D 转换器件,故选取了AD1674, 但是,进入A/D 转换器和单片机的信号必 须是经过调理的信号,它要求符合以下条 件:

 

    (1)信号幅值不能超过± 5V;

 

    (2)进 入AD1674 和单片机输入口的信号是电压 信号;

 

    (3)输入信号不能干扰系统的正常 工作.

 

    因此,对于进入AD1674 和单片机的信 号必须经过适当的处理.这个过程需要将 进入AD1674 和单片机的电流信号要转换 成电压信号,此过程可利用电阻实现;对 于高压、交变信号要转换成低压才能进入 单片机.

 

    在该设计中, 采用直流采样.被测变 压器绕组两端的电压通过滤波、放大和缓 冲等环节送入AD1674 的采集端口,滤波采用R 、C 滤波,缓冲采用电压跟随器. 转换电路是使用AD1674通过外部适 当连线可以实现单极性输入,也可以实现 双极型输入.输入信号均以模拟的AGND为基准,模拟输入信号的一端必须与AG相连, 并且接点尽量靠近AGND引脚,接线应短,片内10V基准电压输出引脚REFOUT也是以AGND为基准, 通常数字 地DGND与AGND连在一起.所有电位器(调增益和调零点用)均应采用低温度系数电位器.例如金属模陶瓷电位器.

 

    目前,为单片机应用系统配置的微型打印机中, 比较流行的选用TPP系列的点阵微型打印机.这种打印机整机体积 小,重量轻,功能完善,操作简单,连接 方便.故选用该系列中的一种面板式超小 型点阵通用打印机TPP-A40P.

 

    测试仪设计完成后, 经过计算机仿真,通过对仿真数据结果的计算,可以有效的减少直流电阻的测量时间,并且可保 证较高的准确性,验证了设计的合理性和 可行性.在今后的学习和研究中,工作的重点是更有效的减少测量时间,以应对变 压器不断增长的容量对绕组测量的影响.

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