變壓器繞組直流電阻測(cè)試的三種方法

詳細(xì)講解變壓器繞組直流電阻測(cè)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(kāi)關(guān)后*的試驗(yàn)項(xiàng)目。

測(cè)量直流電阻的目的是：

1.檢查繞組接頭的焊接質(zhì)量有無(wú)匝間短路；

2.電壓分接開(kāi)關(guān)各個(gè)位置是否良好以及分接開(kāi)關(guān)實(shí)際位置與指示位置是否相符；

3.引出線(xiàn)有無(wú)斷裂；

4.多股導(dǎo)線(xiàn)并饒的繞組是否有斷股等情況。

下面為大家介紹三種測(cè)量變壓器繞組直流電阻測(cè)試儀的方法，方便廣大進(jìn)行變壓器直流電阻測(cè)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(chēng)電壓降法。電壓降法的測(cè)量原理是在被測(cè)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(cè)量出通過(guò)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(cè)量接線(xiàn)如圖1所示。圖1：電流電壓表法測(cè)量直流電阻原理圖a——測(cè)量大電阻；b——測(cè)量小電阻

測(cè)量時(shí)，應(yīng)先接通電流回路，待測(cè)量回路的電流穩(wěn)定后再合開(kāi)關(guān)S2，接入電壓表。

當(dāng)測(cè)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(shì)損壞電壓表，測(cè)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(wàn)用表。當(dāng)試驗(yàn)采用恒流源，數(shù)字式萬(wàn)用表內(nèi)阻又很大時(shí)，一般來(lái)講，都可使用圖1（b）的接線(xiàn)測(cè)量。根據(jù)歐姆定律，由下式可計(jì)算出被測(cè)電阻的直流電阻。

Rx=U/I

式中，Rx——被測(cè)電阻（Ω）；

U——被測(cè)電阻兩端電壓降（V）；

I——通過(guò)被測(cè)電阻的電流（A）。

電流表的導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)和接觸電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差，當(dāng)測(cè)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(lái)測(cè)量繞組直流電阻的方法稱(chēng)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(cè)量原理接線(xiàn)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(méi)有電位差，即檢流計(jì)中沒(méi)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(cè)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(jiàn)，Rx (R1)包括引線(xiàn)電阻RL在內(nèi)，故實(shí)際電阻等于Rx減去引線(xiàn)電阻。當(dāng)被測(cè)電阻越小，則引線(xiàn)電阻造成的測(cè)量誤差越大。因此，應(yīng)盡量減小引線(xiàn)電阻的影響。單臂電橋常用于測(cè)量1Ω以上的電阻。圖2：?jiǎn)伪垭姌驕y(cè)量原理圖

2、雙臂電橋

雙臂電橋測(cè)量原理接線(xiàn)如圖3所示。圖3：雙臂電橋接線(xiàn)原理圖P—檢流計(jì)；RX—被測(cè)電阻；R3、R4及R'3、R4—橋臂電阻；RN—標(biāo)準(zhǔn)電阻；C1、C2—被測(cè)電阻的電流接頭；P1、P2—被測(cè)電阻的電壓接頭

當(dāng)檢流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)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)?/p>

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(mǎn)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(cè)電阻的電壓引線(xiàn)電阻，R4及R’4包括標(biāo)準(zhǔn)電阻的電壓引線(xiàn)電阻。要滿(mǎn)足R’4R3=R’3R4，必須使被測(cè)電阻的引線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)電阻引線(xiàn)的電阻相等（即采用四根截面相同、長(zhǎng)度相等的相同導(dǎo)線(xiàn)）否則，會(huì)引起一定的測(cè)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(xiàn)要堪量短?？梢?jiàn)，雙臂電橋能夠消除引線(xiàn)和接觸電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差，適宜測(cè)量準(zhǔn)確度要求高的小電阻。

雙臂電橋的測(cè)量步驟如下：

測(cè)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(cè)量?jī)x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(cè)電阻時(shí)，雙臂電橋電壓端子P1、P2所引出的接線(xiàn)應(yīng)比由電流端子C1、C2所引出的接線(xiàn)更靠近被測(cè)電阻。

測(cè)量前首先估計(jì)被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)電阻按式8計(jì)算被測(cè)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(xiàn)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(cè)量結(jié)束時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)檢流計(jì)按鈕，再斷開(kāi)電源，以免在測(cè)量具有電感的直流電阻時(shí)其自感電動(dòng)勢(shì)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(cè)電阻在同一數(shù)量級(jí)，好滿(mǎn)足下列關(guān)系式

1/10RX

三、微機(jī)輔助測(cè)量法

計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量（數(shù)字式直流電阻測(cè)量?jī)x）用于直流電阻測(cè)量，尤其是測(cè)量帶有電感的線(xiàn)圈電阻，整個(gè)測(cè)試過(guò)程由單片機(jī)控制，自動(dòng)完成自檢、過(guò)渡過(guò)程判斷、數(shù)據(jù)采集及分析，它與傳統(tǒng)的電橋測(cè)試方法比較，具有操作簡(jiǎn)便、測(cè)試速度快、消除人為測(cè)量誤差等優(yōu)點(diǎn)。觸機(jī)輔助測(cè)量原理如圖4所示，回路電流與時(shí)間變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖5所示。圖4：微機(jī)輔助測(cè)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(cè)試?yán)@組充電，充電過(guò)程如圖5中曲線(xiàn)i1所示。圖5：回路電流與時(shí)間變化關(guān)系曲線(xiàn)it—電壓為EN時(shí)的充電曲線(xiàn)；i2—電壓為En/10時(shí)的充電曲線(xiàn)；i3—全壓恒流充電曲線(xiàn)；△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(kāi)，回路轉(zhuǎn)入穩(wěn)流狀態(tài)，見(jiàn)圖5i3曲線(xiàn)所示，回路電流由恒流電源IN強(qiáng)制供給。當(dāng)測(cè)試回路過(guò)渡過(guò)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(guò)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(guò)高精度放大器和A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)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(cè)量?jī)x必須滿(mǎn)足以下技術(shù)要求，才能得到真實(shí)可靠的測(cè)量值：

(1)恒流源的紋波系數(shù)要小于0.1%（電阻負(fù)載下測(cè)量）；

(2)測(cè)量數(shù)據(jù)要在回路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)候讀取，測(cè)量電阻值應(yīng)在5min內(nèi)測(cè)值變化不大于5‰；

(3)測(cè)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。