串聯諧振詳細講解變壓器繞組直流電阻測試的三種方法

      詳細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后*的試驗項目。測量直流電阻的目的是：

1.檢查繞組接頭的焊接質量有無匝間短路；

2.電壓分接開關各個位置是否良好以及分接開關實際位置與指示位置是否相符；

3.引出線有無斷裂；

4.多股導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，方便廣大進行變壓器直流電阻測試的朋友更好的進行該項試驗。

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生電壓降，測量出通過繞組的電流及繞組上的電壓降，根據歐姆定律，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，應先接通電流回路，待測量回路的電流穩定后再合開關S2，接入電壓表。

當測量結束，切斷電源之前，應先斷S2，后斷S1，以免感應電動勢損壞電壓表，測量用儀表準確度應不低于0.5級，電流表應選用內阻小的電壓表應盡量選內阻大的4位高精度數字萬用表。當試驗采用恒流源，數字式萬用表內阻又很大時，一般來講，都可使用圖1（b）的接線測量。根據歐姆定律，由下式可計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）。

電流表的導線應有足夠的截面，并應盡量地短，且接觸良好，以減小引線和接觸電阻帶來的測量誤差，當測量電感量大的電阻時，要有足夠的充電時間。

二、平衡電橋法

應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R1上的電壓降等于R3上的電壓降時，則A、B兩點間沒有電位差，即檢流計中沒有電流，此時It流經R1和R2，l2流經R3和R 4，電橋達到平衡。

當電橋平衡時

若將R1換成被測電阻Rx．并將R2和R4作成一定比例的可調電阻，R3為平滑的可調電阻，調節R3可使電橋達到平衡，則Rx=R2/R4R3=mR3（m=R2/R4）。由圖2可見，Rx (R1)包括引線電阻RL在內，故實際電阻等于Rx減去引線電阻。當被測電阻越小，則引線電阻造成的測量誤差越大。因此，應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；RX—被測電阻；R3、R4及R'3、R4—橋臂電阻；RN—標準電阻；C1、C2—被測電阻的電流接頭；P1、P2—被測電阻的電壓接頭

當檢流計中沒有電流通過時，C、D兩點的電位相等。即

RxIx+R’3I’=R3I （式2）

R’4+RNIX=IR4（式3）

因為

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包括標準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準電阻引線的電阻相等（即采用四根截面相同、長度相等的相同導線）否則，會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也應盡量減小．即RX和RN的電流引線要堪量短。可見，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，首先調節電橋檢流計機械零位旋鈕，置檢流計指針干零垃。接通測量儀器電源，具有放大器的檢流計應操作調節電橋電氣零位旋鈕，置檢流計指針于零位。  接入被測電阻時，雙臂電橋電壓端子P1、P2所引出的接線應比由電流端子C1、C2所引出的接線更靠近被測電阻。

測量前首先估計被測電阻的數值，并按估計的電阻值選擇電橋的標準電阻RN和適當的倍率進行測量，使“比較臂”可調電阻各檔充分被利用，以提高讀數的精度。測量時，先接通電流回路，待電流達到穩定值時，接通檢流計。調節讀數臂阻值使檢流計指零，被測電阻按式8計算被測電阻=倍率×讀數臂指示   （式8）

如果需要外接電源，則電源應根據電橋要求選取，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。

測量結束時，應先斷開檢流計按鈕，再斷開電源，以免在測量具有電感的直流電阻時其自感電動勢損壞檢流計。

選樣標準電阻時，應盡量使其阻值與被測電阻在同一數量級，好滿足下列關系式

1/10RX

三、微機輔助測量法

計算機輔助測量（數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，整個測試過程由單片機控制，自動完成自檢、過渡過程判斷、數據采集及分析，它與傳統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點。觸機輔助測量原理如圖4所示，回路電流與時間變化關系曲線如圖5所示。圖4：微機輔助測量原理圖EN—直流電壓源；IN—恒流源；LX—電感；RX—標準電阻N1、N2—放大器；A/D—模數轉換器

如圖4中，臺上S1，穩壓電源EN向被測試繞組充電，充電過程如圖5中曲線i1所示。圖5：回路電流與時間變化關系曲線it—電壓為EN時的充電曲線；i2—電壓為En/10時的充電曲線；i3—全壓恒流充電曲線；△t1—穩壓時間；△t2—恒流時間；△I—充電到6r時的電流誤差

當電流達到恒流源電流值IN時．S2合上，S1斷開，回路轉入穩流狀態，見圖5i3曲線所示，回路電流由恒流電源IN強制供給。當測試回路過渡過程結束后，變壓器繞組和回路串聯的標準電阻都通過同一電流IN，在變壓器繞組兩端產生的電壓降Ux= RxIN；

在標準電阻兩端產生的壓降為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轉換器測出繞組和標準電阻兩端電壓，即可換算得到繞組的電阻值RX。

使用的數字式直流電阻測量儀必須滿足以下技術要求，才能得到真實可靠的測量值：

(1)恒流源的紋波系數要小于0.1%（電阻負載下測量）；

(2)測量數據要在回路達到穩態時候讀取，測量電阻值應在5min內測值變化不大于5‰；

(3)測量軟件要求為近期數據均方根處理，不能用全事件平均處理。