變壓器繞組直流電阻測試儀的結構設計概述

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

      近年來隨著電力系統(tǒng)容量的越來越大， 變壓器的容量也不斷加大。變壓器的容量越大，電壓等級相對就會越高，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)定時間可能長達數(shù)十分鐘甚至更長，因此如何快速準確測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。

      系統(tǒng)結構 
      直流電阻測試儀以80C196 單片機為核心組成單片機控制單元，通過數(shù)據(jù)存儲器和I/O 口 擴展，完成測試與控制功能。電源部分是通過一個開關電源產(chǎn)生單片機工作電源 + 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 盤只有四個按鍵，通過按鍵來實現(xiàn)功能選 擇，完成測試、存儲和打印功能，測試結果通過LCD顯示輸出。

      單片機控制單元主要由80C196 單片機為 核心，外部擴展程序存儲器EPROM27128， 數(shù)據(jù)存儲器RAM6264 和E2PROM2864，譯碼電路由兩片7 4 L S 1 3 8 實現(xiàn)。地址鎖存由 74LS373 完成，I/O 口擴展由一片8255 實 現(xiàn)，實現(xiàn)對打印機的控制，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，將交流電通過整流橋將 交流電變?yōu)橹绷麟姡?jīng)電流調(diào)整和電流反 饋， 后實現(xiàn)0 . 1 A～1 0 A 范圍的穩(wěn)流輸出。

      由于繞組電感的存在， 殘余電流對使 用者和測試設備將構成威脅，因此必須有 電流放電回路，電流放電回路由放電電阻 和一個反向二極管構成，充電時二極管關 斷，電源對繞組充電，斷電時二極管導通， 繞組通過二極管和放電電阻放電。

      測量回路主要由恒流源輸出穩(wěn)定電流 直接通過電力變壓器繞組，不接入標準電 阻（將串入電阻用繼電器短接），測量充電 電流，當充電電流達到設定值時將繼電器 斷開，將電阻串入測量回路中。為了保證 單片機供電穩(wěn)定性，繼電器控制電源單獨 供電。


      測量結束時，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，這樣就會產(chǎn)生很大的電勢，因此必須 加有放電回路，在本放電回路中，當繼電 器K1 斷開后，二極管D1 導通，繞組中電 流通過放電電阻R4 和二極管形成回路，完 成放電過程。放電電阻的選擇要適當，放 電電阻越大。電阻上消耗的功率越，放電 時間越短，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， 又要使放電時間盡可能短。

      信號采集是針對80C196單片機而言 的， 為實現(xiàn)測量結果的顯示及保護等功 能，必須有采樣計算電路，一方面可利用80C196單片機8 路10 位A/D 轉換器以及CPU的計算處理功能，另一方面可以使用 單獨的A/D 轉換器件，故選取了AD1674， 但是，進入A/D 轉換器和單片機的信號必 須是經(jīng)過調(diào)理的信號，它要求符合以下條 件：

（1）信號幅值不能超過± 5V；
（2）進 入AD1674 和單片機輸入口的信號是電壓 信號；
（3）輸入信號不能干擾系統(tǒng)的正常 工作。
      因此，對于進入AD1674 和單片機的信 號必須經(jīng)過適當?shù)奶幚怼＿@個過程需要將 進入AD1674 和單片機的電流信號要轉換 成電壓信號，此過程可利用電阻實現(xiàn)；對 于高壓、交變信號要轉換成低壓才能進入 單片機。

      在該設計中， 采用直流采樣。被測變 壓器繞組兩端的電壓通過濾波、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。 轉換電路是使用AD1674通過外部適 當連線可以實現(xiàn)單極性輸入，也可以實現(xiàn) 雙極型輸入。輸入信號均以模擬的AGND為基準，模擬輸入信號的一端必須與AG相連， 并且接點盡量靠近AGND引腳，接線應短，片內(nèi)10V基準電壓輸出引腳REFOUT也是以AGND為基準， 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)零點用）均應采用低溫度系數(shù)電位器。例如金屬模陶瓷電位器。

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

      總結
      測試儀設計完成后， 經(jīng)過計算機仿真，通過對仿真數(shù)據(jù)結果的計算，可以有效的減少直流電阻的測量時間，并且可保 證較高的準確性，驗證了設計的合理性和 可行性。在今后的學習和研究中，工作的重點是更有效的減少測量時間，以應對變 壓器不斷增長的容量對繞組測量的影響。