變壓器繞組直流電阻測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

    概述
      變壓器繞組直流電阻測(cè)試是變壓器工作日常試驗(yàn)中的重要測(cè)試項(xiàng)目， 通過(guò)直流電阻的測(cè)量，可檢查其線圈質(zhì)量以及分接開關(guān)位置接觸是否良好、線圈或引線有無(wú)損壞、各連接支路的正確性、有無(wú)短路現(xiàn)象，是確定短路損耗的重要數(shù)據(jù)。所以在預(yù)試、大修和調(diào)換分接開關(guān)后均需進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。

      近年來(lái)隨著電力系統(tǒng)容量的越來(lái)越大， 變壓器的容量也不斷加大。變壓器的容量越大，電壓等級(jí)相對(duì)就會(huì)越高，電感與電阻的比值就越大。因此，大型變壓器的繞組直流回 路的穩(wěn)定時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)十分鐘甚至更長(zhǎng)，因此如何快速準(zhǔn)確測(cè)量電力變壓器繞組的直流電阻成為了電力工作者研究和追求的主要目標(biāo)。

      系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 
      直流電阻測(cè)試儀以80C196 單片機(jī)為核心組成單片機(jī)控制單元，通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O 口 擴(kuò)展，完成測(cè)試與控制功能。電源部分是通過(guò)一個(gè)開關(guān)電源產(chǎn)生單片機(jī)工作電源 + 5 V 和± 1 2 V ，其中， 繼電器工作電源 +12V 由變壓器降壓，整流橋整流產(chǎn)生。鍵 盤只有四個(gè)按鍵，通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)功能選 擇，完成測(cè)試、存儲(chǔ)和打印功能，測(cè)試結(jié)果通過(guò)LCD顯示輸出。

      單片機(jī)控制單元主要由80C196 單片機(jī)為 核心，外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器EPROM27128， 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM6264 和E2PROM2864，譯碼電路由兩片7 4 L S 1 3 8 實(shí)現(xiàn)。地址鎖存由 74LS373 完成，I/O 口擴(kuò)展由一片8255 實(shí) 現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)打印機(jī)的控制，輸出繼電器的 控制， 鍵盤的輸入和液晶顯示的控制。

      恒流源電路主要由恒流源的采樣電路、比較電路等，將交流電通過(guò)整流橋?qū)?交流電變?yōu)橹绷麟姡?jīng)電流調(diào)整和電流反 饋， 后實(shí)現(xiàn)0 . 1 A～1 0 A 范圍的穩(wěn)流輸出。

      由于繞組電感的存在， 殘余電流對(duì)使 用者和測(cè)試設(shè)備將構(gòu)成威脅，因此必須有 電流放電回路，電流放電回路由放電電阻 和一個(gè)反向二極管構(gòu)成，充電時(shí)二極管關(guān) 斷，電源對(duì)繞組充電，斷電時(shí)二極管導(dǎo)通， 繞組通過(guò)二極管和放電電阻放電。

      測(cè)量回路主要由恒流源輸出穩(wěn)定電流 直接通過(guò)電力變壓器繞組，不接入標(biāo)準(zhǔn)電 阻（將串入電阻用繼電器短接），測(cè)量充電 電流，當(dāng)充電電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)將繼電器 斷開，將電阻串入測(cè)量回路中。為了保證 單片機(jī)供電穩(wěn)定性，繼電器控制電源單獨(dú) 供電。


      測(cè)量結(jié)束時(shí)，將繼電器K1 斷開，因變 壓器繞組具有大電感，電流不能立即降為 零，這樣就會(huì)產(chǎn)生很大的電勢(shì)，因此必須 加有放電回路，在本放電回路中，當(dāng)繼電 器K1 斷開后，二極管D1 導(dǎo)通，繞組中電 流通過(guò)放電電阻R4 和二極管形成回路，完 成放電過(guò)程。放電電阻的選擇要適當(dāng)，放 電電阻越大。電阻上消耗的功率越，放電 時(shí)間越短，放電回路兩端的電壓越高。因 此放電電阻的選擇既要控制放電電壓值是 安全的， 又要使放電時(shí)間盡可能短。

      信號(hào)采集是針對(duì)80C196單片機(jī)而言 的， 為實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的顯示及保護(hù)等功 能，必須有采樣計(jì)算電路，一方面可利用80C196單片機(jī)8 路10 位A/D 轉(zhuǎn)換器以及CPU的計(jì)算處理功能，另一方面可以使用 單獨(dú)的A/D 轉(zhuǎn)換器件，故選取了AD1674， 但是，進(jìn)入A/D 轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)的信號(hào)必 須是經(jīng)過(guò)調(diào)理的信號(hào)，它要求符合以下條 件：

（1）信號(hào)幅值不能超過(guò)± 5V；
（2）進(jìn) 入AD1674 和單片機(jī)輸入口的信號(hào)是電壓 信號(hào)；
（3）輸入信號(hào)不能干擾系統(tǒng)的正常 工作。
      因此，對(duì)于進(jìn)入AD1674 和單片機(jī)的信 號(hào)必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚怼＿@個(gè)過(guò)程需要將 進(jìn)入AD1674 和單片機(jī)的電流信號(hào)要轉(zhuǎn)換 成電壓信號(hào)，此過(guò)程可利用電阻實(shí)現(xiàn)；對(duì) 于高壓、交變信號(hào)要轉(zhuǎn)換成低壓才能進(jìn)入 單片機(jī)。

      在該設(shè)計(jì)中， 采用直流采樣。被測(cè)變 壓器繞組兩端的電壓通過(guò)濾波、放大和緩 沖等環(huán)節(jié)送入AD1674 的采集端口，濾波采用R 、C 濾波，緩沖采用電壓跟隨器。 轉(zhuǎn)換電路是使用AD1674通過(guò)外部適 當(dāng)連線可以實(shí)現(xiàn)單極性輸入，也可以實(shí)現(xiàn) 雙極型輸入。輸入信號(hào)均以模擬的AGND為基準(zhǔn)，模擬輸入信號(hào)的一端必須與AG相連， 并且接點(diǎn)盡量靠近AGND引腳，接線應(yīng)短，片內(nèi)10V基準(zhǔn)電壓輸出引腳REFOUT也是以AGND為基準(zhǔn)， 通常數(shù)字 地DGND與AGND連在一起。所有電位器（調(diào)增益和調(diào)零點(diǎn)用）均應(yīng)采用低溫度系數(shù)電位器。例如金屬模陶瓷電位器。

      目前，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)配置的微型打印機(jī)中， 比較流行的選用TPP系列的點(diǎn)陣微型打印機(jī)。這種打印機(jī)整機(jī)體積 小，重量輕，功能完善，操作簡(jiǎn)單，連接 方便。故選用該系列中的一種面板式超小 型點(diǎn)陣通用打印機(jī)TPP-A40P。

      總結(jié)
      測(cè)試儀設(shè)計(jì)完成后， 經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，通過(guò)對(duì)仿真數(shù)據(jù)結(jié)果的計(jì)算，可以有效的減少直流電阻的測(cè)量時(shí)間，并且可保 證較高的準(zhǔn)確性，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和 可行性。在今后的學(xué)習(xí)和研究中，工作的重點(diǎn)是更有效的減少測(cè)量時(shí)間，以應(yīng)對(duì)變 壓器不斷增長(zhǎng)的容量對(duì)繞組測(cè)量的影響。