CN101477150A

CN101477150A - 利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法

Info

Publication number: CN101477150A
Application number: CNA2009100607333A
Authority: CN
Inventors: 程柏超; 李和平; 李德家
Original assignee: China First Metallurgical Group Co Ltd
Current assignee: China First Metallurgical Group Co Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: CN101477150B

Abstract

本发明是利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法，它是利用感性绕组直流电阻快速测量仪中的恒压源保持恒定工作电压，根据待测试感性设备绕组的阻值范围选择量程，通过改变量程电路的电阻值调节测量回路电流，实现快速测量；所述快速测量仪的电路组成包括供电装置、量程电路、毫伏表和恒压源的控制电路。本发明可以实现变压器、发电机、电动机、电抗器等感性设备绕组的直流电阻快速测量，适合于冶金企业施工阶段现场调试用。依据本方法可以制作重量轻、便于携带、操作简单和安全适用的感性负载设备绕组直流电阻快速测量仪；该快速测量仪能够取代双电桥及恒流源法测量感性绕组直流电阻，并且测速快，抗干扰强，读数稳定直观，精确度高。

Description

利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法

技术领域

本发明涉及感性绕组直流电阻测量的方法，特别是涉及一种利用恒压源实现感性负载设备绕组直流电阻快速测量的方法。

背景技术

变压器、电抗器、电动机等绕组直流电阻的测量作为《电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150-2006》所规定的国家标准试验项目，可以检查出绕组内部导线的焊接质量，引线与绕线的焊接质量，绕线所用导线的规格是否符合设计要求，分接开关、引线与套管等载流体的接触是否良好，三相电阻是否平衡等。但是由于这些负载的绕组呈感性，特别是大容量负载电感很大，由传统的双电桥进行直流电阻测量是一项耗时费力的工作。以往我们利用双电桥测量变压器等感性绕组直流电阻R_X的充电时间很长，根据被测设备的电压等级不同而充电时间(每测一次)少时几分钟，多则几十分钟，对一台变压器以五档位为例，那么少则2-4小时，多则8-24小时，存在测量数据不稳定、测试时间长、操作复杂和安全性不高的缺点。目前市场上销售的类似感性直流电阻快测仪产品，一般采取恒流源控制的方法进行检测，存在装置需预热、数据测量不稳定、大电流需交流工作电源等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用恒压源实现大、中、小型变压器、发电机、电动机、电抗器及其它感性负载设备绕组直流电阻快速测量的方法。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法，具体是：利用感性绕组直流电阻快速测量仪中的恒压源保持恒定工作电压，根据待测试感性设备绕组的阻值范围选择量程，通过改变量程电路的电阻值调节测量回路电流，实现快速测量，测速<100秒；所述快速测量仪的电路组成包括供电装置、量程电路、毫伏表和恒压源的控制电路。

本发明提供的利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法，其在冶金工业电气安装工程中对待测试感性设备绕组进行直流电阻快速测量的应用。

本发明与现有技术相比，具有以下的主要优点：

其一.应用广：可以实现大中小型的变压器、发电机、电动机、电抗器及其它感性负载设备绕组的直流电阻快速测量。适合于冶金企业施工阶段现场调试用。

其二.依据本方法所制作的感性负载设备绕组直流电阻快速测量仪，能够取代双电桥及恒流源法测量感性绕组直流电阻，并且测速快，测速<100秒。

其三.依据本方法所制作的感性负载设备绕组直流电阻快速测量仪，不仅克服了双电桥操作时间长、抗干扰性差的缺点，而且无须预热，无须交流电源供电，由蓄电池供电，对被试物无最短充电时间要求，能满足现阶段冶金施工工程中各种类型感性负载的直流电阻测量，符合国家新颁布电力行业标准《直流电阻测试仪通用技术条件DL/T 845.3-2004》要求。

其四.依据本方法可以制作重量轻，便于携带，操作简单，读数稳定直观，精确度高，以及安全适用的感性负载设备绕组直流电阻快速测量仪。

附图说明

图1为依据本方法制作的感性绕组直流电阻快速测量仪电气原理图。

图2为依据本方法制作的感性绕组直流电阻快速测量仪的工作原理示意图。

具体实施方式

本发明提供的利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法，是利用感性绕组直流电阻快速测量仪中的恒压源保持恒定工作电压，根据待测试感性设备绕组的阻值范围选择量程，通过改变量程电路的电阻值调节测量回路电流，实现快速测量，测速<100秒；所述快速测量仪的电路组成包括供电装置、量程电路、毫伏表和恒压源的控制电路。所述恒压源的型号为4NIC-DC75W。

所述待测试感性设备绕组包括大、中、小型变压器，发电机，电动机，电抗器以及互感器。

下面以制备的一套感性绕组直流电阻快速测量仪(图1)为例，对本发明作进一步说明。

1.蓄电池充/放电控制电路部分：

装置外附充电器，通过充电插座CA向蓄电池充电。1.5A熔断器F1一端接入充电插座CA的“+”插孔，另一端与充电/测量选择开关K2的1号端子相连。充电插座CA的“-”插孔分别与电源开关K1的2号端子、24V电源指示灯XD1的负极、直流变换器电源输入端负极相连。24V蓄电池BT的正极接电源开关K1的a1端子，负极接电源开关K1的a2端子。24V电池电压指示表V1的负极接电源开关K1的2号端子，正极接电源开关K1的1号端子。电池充/放电电流指示表A1正极接充电/测量选择开关K2的5号端子，负极与充电/测量选择开关K2的2号端子相连。电源开关K1的1号端子分别与充电/测量选择开关K2的3号、4号端子短接。2.5A熔断器F2的一端与充电/测量选择开关K2的1号端子相连，另一端分别与24V电源指示灯XD1的正极、直流变换器电源HYY输入端正极相连。

2.恒压源控制电路部分：

多圈电位器W的1号、2号端子短接后与直流变换器HYY的一个ADJ端子相连，多圈电位器W的3号端子与直流变换器HYY的另一个ADJ端子相连。直流变换器HYY输出电源正极分别与电阻R1的一端、二极管D的阴极、6V电源稳压指示灯XD2的正极、电容器C的正极、量程选择(电流粗调)开关K3的公共端COM相连；直流变换器HYY输出电源负极分别与电阻R1的另一端、二极管D的阳极、6V电源稳压指示灯XD2的负极、电容器C的负极和电流输出测量端子C2相连。

3.量程选择电阻测量回路部分：

量程选择(电流粗调)开关K3的公共端COM通过量程选择可分别与1档(100uA)、2档(1mA)、3档(10mA)、4档(100mA)、5档(1A)、6档(10A)端子相连。电阻R3的一端与量程选择(电流粗调)开关K3的1档端子相连，另一端分别与电阻R2、R3的一端相连；电阻R4的一端与量程选择(电流粗调)开关K3的2档端子相连，另一端分别与电阻R9的另一端、R10的一端相连；电阻R5的一端与量程选择(电流粗调)开关K3的3档端子相连，另一端分别与电阻R10的另一端、R11的一端相连；电阻R6的一端与量程选择(电流粗调)开关K3的4档端子相连，另一端分别与电阻R11的另一端、R12的一端相连；电阻R7的一端与量程选择(电流粗调)开关K3的5档端子相连，另一端分别与电阻R12的另一端、R13的一端相连；电阻R8的一端与量程选择开关K3的6档端子相连，另一端分别与电阻R13的另一端、R14的一端相连。毫伏表mV1的正极与电阻R2的另一端相连，负极分别与电阻R14的另一端、电流输出测量端子C1相连。毫伏表mV2的正极与测量按钮TA的常开接点一端相连，负极与电压输出测量端子P2相连；测量按钮TA的常开接点另一端与电压输出测量端子P1相连。

本发明涉及的感性绕组直流电阻快速测量仪的工作原理是：根据欧姆定律R＝U/I，当保持电压U不变时，通过改变测量回路的电阻调节测量回路电流，测出被测绕组的直流电阻。恒压源法能够实现电阻快测的理论依据是：绕组电阻测量时间的长短取决于电路的时间常数τ(τ＝L/(r+r1+r2)，因r>>r1+r2，τ可认为是电感量L与电阻r的比值)。如大型变压器的τ值比小变压器的大得多，所以大型变压器测量的时间相当长，即τ越大，测量所需时间越长，反之则越短。为了减小时间常数τ，可在回路中增加附加电阻r(见图2)，从而达到快速测量的目的。

感性绕组直流电阻快速测量仪设计采用24V蓄电池为直流变换器供电。24V/5V直流变换器是高精度低纹波电源，当输入电压在18V～36V之间波动时，可恒定地提供直流5V的电压输出和最大15A的电流输出。直流变换器输出的电流受其量程切换控制电路的控制。参照各种电阻测量仪的使用惯例，为了方便各种阻值的测量，RKC-10AH型快测仪在设计上以10倍为一个量程间距，共设计了6个量程档位(见表1)。当测量选择不同档位时，通过微调旋钮输出不同的稳定电流。

所述蓄电池的充电方法：

1.当电池电压表V1指示值低于18V时，说明蓄电池电量不足，必须进行充电；

2.将充电/测量选择开关K2置于“充电”侧；

3.将充电器***充电插座CA，充电器电源线接通交流220V电源；

4.合上电源开关K1，观察电池电压表V1指示值应在24V以上，而电池电流指示表A1指示为1A左右；

5.电池充电时，充电器信号灯显示为红色，充电完毕显示为绿色；

6.电池充电完毕切断电源，断开电源开关K1和充电/测量选择开关K2。

为了使每个量程测量电阻使用时间大致相同，并且达到精度等级，感性绕组直流电阻快速测量仪为每个量程的控制电路设计了不同的附加电阻及量程电阻。附加电阻的作用是减小时间常数τ从而缩短测量时间，对测量精度和结果没有任何影响；量程切换电阻类似分压器的作用，其阻值最小设计为0.01Ω并以10为单位倍率变化，便于毫伏表mV1读数；由于两块毫伏表内阻为无穷大，故毫伏表mV1能准确反映流过绕组L的电流大小。通过调节稳压源的电压输出(4.8V-5.8V)使毫伏表mV1显示值为整数，则毫伏表mV2显示的绕组L两端电压即可直接反映绕组L的电阻值，换算倍率和单位在操作面板上明确标识。

以量程6为例进行验算：假设绕组阻值为300Ω，稳压源直流输出电压为5V，通过计算得出绕组电流约为5V÷(50000Ω+1kΩ+300Ω)＝97.47uA，则绕组L两端电压为V2＝300Ω*97.47uA＝29.24mV，量程切换电阻两端电压为V1＝1kΩ*97.47uA＝97.47mV，单纯从数值上可看作回路电流值(单位为uA)。由于量程切换电阻r＝1kΩ为一整数，两块mV表的内阻无穷大，故绕组L的阻值为两块mV表数值之比，即R＝29.24mV/97.47uA＝299.99Ω，与实际值(300Ω)比较，误差极小，但是电阻值计算相当麻烦。故为了读数直观方便，在电路设计上通过调整稳压源输出电压(4.8V-5.8V)的方式调节回路电流使mV1显示值为整数100(显示范围99.99～100.01)，当mV1显示为99.99时，R＝mV2/mV1＝30mV/99.99uA＝300.03Ω。绝对误差为(300.03-300)÷300＝0.01％。此时可直接利用mV2表显示值乘以档位倍率进行读数。

同理可证其它各量程档位的准确度(见表1)。

本发明使用时，其在冶金工业电气安装工程中对待测试感性设备绕组进行直流电阻快速测量时，采用以下的方法：

1.根据实际需要选择方法所涉及装置的结构、容量和元器件参数配置：4NIC-DC75W型恒压源，SLA1055-12V/4.5AH型蓄电池，两个毫伏表的型号分别为MMS-A19A、MMS-A19A，额定电流分别为1.5A和2.5A的熔断器，多圈电位器电阻20kΩ、额定电流为10A的二极管D和10uF的电容器，R1＝50kΩ，R2＝100kΩ，R3＝50kΩ，R4＝5kΩ，R5＝510Ω，R6＝51Ω，R7＝5Ω，R8＝0.5Ω，R9＝900Ω，R10＝90Ω，R11＝9Ω，R12＝0.9Ω，R13＝0.09Ω，R14＝0.01Ω。

2.根据被试感性绕组的阻值范围选择附加电阻和量程切换电阻(见表2)：为每个量程的控制电路设计了不同的附加电阻及量程电阻。附加电阻的作用是减小时间常数τ从而缩短测量时间，对测量精度和结果没有任何影响；量程切换电阻类似分压器的作用，其阻值最小设计为0.01Ω并以10为单位倍率变化，便于毫伏表mV1读数。

3.利用欧姆定律R＝U/I进行感性绕组直流电阻的测量。由于两块毫伏表内阻为无穷大且量程切换电阻阻值为0.01Ω*10ⁿ(n＝0，1，2….)，故毫伏表mV1能准确反映流过绕组L的电流大小。通过调节稳压源的电压输出(4.8V-5.8V)使毫伏表mV1显示值为整数，则毫伏表mV2显示的绕组L两端电压即可直接反映绕组L的电阻值，换算倍率和单位在操作面板上明确标识。

4.依据本发明所述方法配置的一套RKC-10AH型感性绕组直流电阻快测仪(图1)为例，说明其具体测量方法：

1)将待测试感性绕组按测试仪四端钮(C1、C2电流端子和P1、P2电压端子)相应功能接线；

2)合上电源开关K1，将充电/测量选择开关K2置于“测量”位置；

3)调节量程选择(电流粗调)开关K3档位使毫伏表mV1显示值最大，再调节多圈电位器W使毫伏表mV1显示值为整数100，mV1显示值范围为99.99～100.01；

4)按下测量读数按钮TA，读取毫伏表mV2的显示值，此值乘以量程选择(电流粗调)开关当前所选择档位对应的盘面指示倍率，即得被试感性绕组直流电阻值(单位与档位对应)；

5)测量完毕，断开电源开关K1，将充电/测量选择开关置于“断”的位置；

6)当两只毫伏表mV1、mV2显示值均为零时，即可拆除外接线，进行下一步工作。

附表

表1 各量程档位的参数设置及准确度

档位	测试电流	测量电阻值范围	倍率	单位	误差
档位	测试电流	测量电阻值范围	倍率	单位	误差	6	10A	1～10mΩ	0.1	mΩ	0.01％
5	1A	10～100mΩ	1	mΩ	0.01％	6	10A	1～10mΩ	0.1	mΩ	0.01％
5	1A	10～100mΩ	1	mΩ	0.01％	4	100mA	100～1000mΩ	10	mΩ	0.01％
3	10mA	1～10Ω	0.1	Ω	0.01％	4	100mA	100～1000mΩ	10	mΩ	0.01％
3	10mA	1～10Ω	0.1	Ω	0.01％	2	1mA	10～100Ω	1	Ω	0.01％
1	100uA	100～1000Ω	10	Ω	0.01％	2	1mA	10～100Ω	1	Ω	0.01％

表2 附加电阻和量程切换电阻的配置

量程档位	附加电阻	量程切换电阻
量程档位	附加电阻	量程切换电阻	1	R3.50kΩ	R2：100kΩ
2	R4：5kΩ	R9：900Ω	1	R3.50kΩ	R2：100kΩ
2	R4：5kΩ	R9：900Ω	3	R5：510Ω	R10：90Ω
4	R6：51Ω	R11：9Ω	3	R5：510Ω	R10：90Ω
4	R6：51Ω	R11：9Ω	5	R7：5Ω	R12：0.9Ω
6	R8：0.5Ω	R13：0.09Ω	5	R7：5Ω	R12：0.9Ω

Claims

1.一种利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法，其特征是利用感性绕组直流电阻快速测量仪中的恒压源保持恒定工作电压，根据待测试感性设备绕组的阻值范围选择量程，通过改变量程电路的电阻值调节测量回路电流，实现快速测量，测速<100秒；所述快速测量仪的电路组成包括供电装置、量程电路、毫伏表和恒压源的控制电路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是采用包括以下步骤的方法：

(1)根据实际需要选择方法所涉及装置的结构、容量和元器件参数配置：

4NIC-DC75W型恒压源，SLA1055-12V/4.5AH型蓄电池，两个毫伏表的型号分别为MMS-A19A、MMS-A19A，额定电流分别为1.5A和2.5A的熔断器，多圈电位器电阻20kΩ、额定电流为10A的二极管D和10uF的电容器，R1＝50kΩ，R2＝100kΩ，R3＝50kΩ，R4＝5kΩ，R5＝510Ω，R6＝51Ω，R7＝5Ω，R8＝0.5Ω，R9＝900Ω，R10＝90Ω，R11＝9Ω，R12＝0.9Ω，R13＝0.09Ω，R14＝0.01Ω；

(2)根据被试感性绕组的阻值范围选择附加电阻和量程切换电阻：

为每个量程电路设计附加电阻及量程电阻的范围；附加电阻的作用是减小时间常数τ从而缩短测量时间，对测量精度和结果没有任何影响；量程切换电阻类似分压器的作用，其阻值最小设计为0.01Ω并以10为单位倍率变化，便于毫伏表mV1读数；

(3)利用欧姆定律R＝U/I进行感性绕组直流电阻的测量：

通过调节稳压源的电压输出使毫伏表mV1显示值为整数100，则毫伏表mV2显示的绕组L两端电压随之反映绕组L的电阻值，换算倍率和单位在操作面板上明确标识；所述稳压源的电压输出范围为4.8～5.8V。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是采用以下测量方法：

(1)将待测试感性设备绕组按感性绕组直流电阻快速测量仪的电流端子C1、C2和电压端子P1、P2相应功能接线；

(2)合上电源开关K1，将充电/测量选择开关K2置于“测量”位置；

(3)调节量程选择开关K3档位使毫伏表mV1显示值最大，再调节多圈电位器使毫伏表mV1显示值为100；

(4)按下测量读数按钮TA，读取毫伏表mV2的显示值，此值乘以量程选择开关K3当前所选择档位对应的盘面指示倍率，即得被试感性绕组直流电阻值；

(5)测量完毕，断开电源开关K1，将充电/测量选择开关置于“断”的位置；

(6)当两只毫伏表mV1、mV2显示值均为零时拆除外接线，进行下一步工作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述恒压源的型号为4NIC-DC75W。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述方法的用途，其特征是在冶金工业电气安装工程中对待测试感性设备绕组进行直流电阻快速测量的应用。

6.根据权利要求5所述的用途，其特征是：待测试感性设备绕组包括大、中、小型变压器，发电机，电动机，电抗器以及互感器。