技術(shù)天地
串聯(lián)諧振詳細(xì)講解變壓器繞組直流電阻測試的三種方法
發(fā)布日期：2021-03-01 點(diǎn)擊：2869次
詳細(xì)講解變壓器繞組直流電阻測試的三種方法，變壓器繞組的直流電阻是變壓器在交接、大修和改變分接開關(guān)后必不可少的試驗(yàn)項(xiàng)目。測量直流電阻的目的是：
1.檢查繞組接頭的焊接質(zhì)量有無匝間短路；
2.電壓分接開關(guān)各個(gè)位置是否良好以及分接開關(guān)實(shí)際位置與指示位置是否相符；
3.引出線有無斷裂；
4.多股導(dǎo)線并饒的繞組是否有斷股等情況。
下面為大家介紹三種測量變壓器繞組直流電阻測試儀的方法，方便廣大進(jìn)行變壓器直流電阻測試的朋友更好的進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。
一、電流電壓表法
電流電壓表法又稱電壓降法。電壓降法的測量原理是在被測繞組中通以直流電流，因而在繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降，測量出通過繞組的電流及繞組上的電壓降，根據(jù)歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻，測量接線如圖1所示。圖1：電流電壓表法測量直流電阻原理圖a——測量大電阻；b——測量小電阻
測量時(shí)，應(yīng)先接通電流回路，待測量回路的電流穩(wěn)定后再合開關(guān)S2，接入電壓表。
當(dāng)測量結(jié)束，切斷電源之前，應(yīng)先斷S2，后斷S1，以免感應(yīng)電動(dòng)勢損壞電壓表，測量用儀表準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.5級(jí)，電流表應(yīng)選用內(nèi)阻小的電壓表應(yīng)盡量選內(nèi)阻大的4位高精度數(shù)字萬用表。當(dāng)試驗(yàn)采用恒流源，數(shù)字式萬用表內(nèi)阻又很大時(shí)，一般來講，都可使用圖1（b）的接線測量。根據(jù)歐姆定律，由下式可計(jì)算出被測電阻的直流電阻。
Rx=U/I
式中，Rx——被測電阻（Ω）；
U——被測電阻兩端電壓降（V）；
I——通過被測電阻的電流（A）。
電流表的導(dǎo)線應(yīng)有足夠的截面，并應(yīng)盡量地短，且接觸良好，以減小引線和接觸電阻帶來的測量誤差，當(dāng)測量電感量大的電阻時(shí)，要有足夠的充電時(shí)間。
二、平衡電橋法
應(yīng)用電橋平衡的原理來測量繞組直流電阻的方法稱為電橋法。常用的直流電橋有單臂電橋及雙臂電橋兩種。
1、單臂電橋
單臂電橋測量原理接線如圖2所示，當(dāng)R1上的電壓降等于R3上的電壓降時(shí)，則A、B兩點(diǎn)間沒有電位差，即檢流計(jì)中沒有電流，此時(shí)It流經(jīng)R1和R2，l2流經(jīng)R3和R 4，電橋達(dá)到平衡。
當(dāng)電橋平衡時(shí)
若將R1換成被測電阻Rx．并將R2和R4作成一定比例的可調(diào)電阻，R3為平滑的可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)R3可使電橋達(dá)到平衡，則Rx=R2/R4R3=mR3（m=R2/R4）。由圖2可見，Rx (R1)包括引線電阻RL在內(nèi)，故實(shí)際電阻等于Rx減去引線電阻。當(dāng)被測電阻越小，則引線電阻造成的測量誤差越大。因此，應(yīng)盡量減小引線電阻的影響。單臂電橋常用于測量1Ω以上的電阻。圖2：單臂電橋測量原理圖
2、雙臂電橋
雙臂電橋測量原理接線如圖3所示。圖3：雙臂電橋接線原理圖P—檢流計(jì)；RX—被測電阻；R3、R4及R'3、R4—橋臂電阻；RN—標(biāo)準(zhǔn)電阻；C1、C2—被測電阻的電流接頭；P1、P2—被測電阻的電壓接頭
當(dāng)檢流計(jì)中沒有電流通過時(shí)，C、D兩點(diǎn)的電位相等。即
RxIx+R’3I’=R3I （式2）
R’4+RNIX=IR4（式3）
因?yàn)?/span>
RAB（Ix-I’）=(R’3+R’4I’
所以
RABIX=（R’3+R’4=RAB）I’ （式4）
由式2和式3中消去I得
（RXIX+R’3i’）R4=(R’4I’+RNIX)R3
(RXR4-RNR3)IX=(R’4R3-R’3R4)I’ （式5）
將式5除以式4得
由于雙臂電橋能滿足R3≈R’3，R4=R’4，因此式7可化為
Rx=RNR3/R4 （式7）
式7中R3及R’3包含了被測電阻的電壓引線電阻，R4及R’4包括標(biāo)準(zhǔn)電阻的電壓引線電阻。要滿足R’4R3=R’3R4，必須使被測電阻的引線和標(biāo)準(zhǔn)電阻引線的電阻相等（即采用四根截面相同、長度相等的相同導(dǎo)線）否則，會(huì)引起一定的測量誤差。
從式7還可看出，誤差的大小是由R’4R3和R’3R4的差值與電阻RAB共同決定的，所以RAB也應(yīng)盡量減?。碦X和RN的電流引線要堪量短?？梢?，雙臂電橋能夠消除引線和接觸電阻帶來的測量誤差，適宜測量準(zhǔn)確度要求高的小電阻。
雙臂電橋的測量步驟如下：
測量前，首先調(diào)節(jié)電橋檢流計(jì)機(jī)械零位旋鈕，置檢流計(jì)指針干零垃。接通測量儀器電源，具有放大器的檢流計(jì)應(yīng)操作調(diào)節(jié)電橋電氣零位旋鈕，置檢流計(jì)指針于零位。 接入被測電阻時(shí)，雙臂電橋電壓端子P1、P2所引出的接線應(yīng)比由電流端子C1、C2所引出的接線更靠近被測電阻。
測量前首先估計(jì)被測電阻的數(shù)值，并按估計(jì)的電阻值選擇電橋的標(biāo)準(zhǔn)電阻RN和適當(dāng)?shù)谋堵蔬M(jìn)行測量，使“比較臂”可調(diào)電阻各檔充分被利用，以提高讀數(shù)的精度。測量時(shí)，先接通電流回路，待電流達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)，接通檢流計(jì)。調(diào)節(jié)讀數(shù)臂阻值使檢流計(jì)指零，被測電阻按式8計(jì)算被測電阻=倍率×讀數(shù)臂指示 （式8）
如果需要外接電源，則電源應(yīng)根據(jù)電橋要求選取，一般電壓為2-4V，接線不僅要注意極性正確，而且要接牢靠，以免脫落致使電橋不平衡而損壞檢流計(jì)。
測量結(jié)束時(shí)，應(yīng)先斷開檢流計(jì)按鈕，再斷開電源，以免在測量具有電感的直流電阻時(shí)其自感電動(dòng)勢損壞檢流計(jì)。
選樣標(biāo)準(zhǔn)電阻時(shí)，應(yīng)盡量使其阻值與被測電阻在同一數(shù)量級(jí)，好滿足下列關(guān)系式
1/10RX
三、微機(jī)輔助測量法
計(jì)算機(jī)輔助測量（數(shù)字式直流電阻測量儀）用于直流電阻測量，尤其是測量帶有電感的線圈電阻，整個(gè)測試過程由單片機(jī)控制，自動(dòng)完成自檢、過渡過程判斷、數(shù)據(jù)采集及分析，它與傳統(tǒng)的電橋測試方法比較，具有操作簡便、測試速度快、消除人為測量誤差等優(yōu)點(diǎn)。觸機(jī)輔助測量原理如圖4所示，回路電流與時(shí)間變化關(guān)系曲線如圖5所示。圖4：微機(jī)輔助測量原理圖EN—直流電壓源；IN—恒流源；LX—電感；RX—標(biāo)準(zhǔn)電阻N1、N2—放大器；A/D—模數(shù)轉(zhuǎn)換器
如圖4中，臺(tái)上S1，穩(wěn)壓電源EN向被測試?yán)@組充電，充電過程如圖5中曲線i1所示。圖5：回路電流與時(shí)間變化關(guān)系曲線it—電壓為EN時(shí)的充電曲線；i2—電壓為En/10時(shí)的充電曲線；i3—全壓恒流充電曲線；△t1—穩(wěn)壓時(shí)間；△t2—恒流時(shí)間；△I—充電到6r時(shí)的電流誤差
當(dāng)電流達(dá)到恒流源電流值IN時(shí)．S2合上，S1斷開，回路轉(zhuǎn)入穩(wěn)流狀態(tài)，見圖5i3曲線所示，回路電流由恒流電源IN強(qiáng)制供給。當(dāng)測試回路過渡過程結(jié)束后，變壓器繞組和回路串聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)電阻都通過同一電流IN，在變壓器繞組兩端產(chǎn)生的電壓降Ux= RxIN；
在標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端產(chǎn)生的壓降為UN= INRN，則繞組電阻
Rx為Rx= UX/UNRN (式 10)
通過高精度放大器和A/D轉(zhuǎn)換器測出繞組和標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓，即可換算得到繞組的電阻值RX。
使用的數(shù)字式直流電阻測量儀必須滿足以下技術(shù)要求，才能得到真實(shí)可靠的測量值：
(1)恒流源的紋波系數(shù)要小于0.1%（電阻負(fù)載下測量）；
(2)測量數(shù)據(jù)要在回路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)候讀取，測量電阻值應(yīng)在5min內(nèi)測值變化不大于5‰；
(3)測量軟件要求為近期數(shù)據(jù)均方根處理，不能用全事件平均處理。
