電力變壓器匝比測(cè)試儀簡(jiǎn)介

　　電力變壓器是變換電壓以達(dá)到輸配電能的電氣設(shè)備，而變壓器匝比是其中一項(xiàng)極為重要的參數(shù)，它直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行，變壓器匝比測(cè)試儀就是專門用來測(cè)量變壓器匝比及分接點(diǎn)的儀器。

　　它以51系列單片機(jī)作為微處理器，采用組別切換電路，自動(dòng)換檔電路，極性判別電路，使用起來方便可靠。通過兩路高精度的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器及精密整流電路，程控增益放大器，精密互感器來保證整臺(tái)儀器的精度。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試證明，該儀器與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，具有很高的精度及可靠性，使用方便，功能強(qiáng)大，適于在國(guó)內(nèi)電力部門推廣使用。

　　1工作原理

　　根據(jù)變壓器的匝比數(shù)等于變壓器的初級(jí)與次級(jí)電壓比這一原理，通過在變壓器的初級(jí)加測(cè)試電壓，然后對(duì)其初級(jí)、次級(jí)電壓同時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)微處理器進(jìn)行判檔轉(zhuǎn)入相應(yīng)的檔位進(jìn)行測(cè)試、計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示。

　　為了保持輸出電壓的穩(wěn)定，大型電力變壓器在額定匝比的基礎(chǔ)上，通常設(shè)有正負(fù)分接點(diǎn)，使匝比能夠上下微調(diào)。在用電高峰，電壓偏低時(shí)，通過調(diào)小分接點(diǎn)，使匝比變小，輸出電壓增大；在用電低峰，電壓偏高時(shí)，通過調(diào)大分接點(diǎn)，使匝比變大，輸出電壓降低。分接點(diǎn)之間是成比例的，這比例稱之為分接值。只要測(cè)出了匝比，知道了分接值和額定匝比，分接點(diǎn)也能隨之計(jì)算出來。

　　2測(cè)試電源

　　變壓器匝比測(cè)試儀對(duì)精度要求為千分之一。但由于市電的幅度和頻率均有較大的波動(dòng)，對(duì)儀器的精度造成很大的影響，因此一個(gè)精密的測(cè)試電源是必要的。

　　89C51內(nèi)有正弦波發(fā)生程序，頻率為50Hz.在儀器初次上電時(shí)，89C51開始工作，通過循環(huán)查表，輸出正弦波幅值的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換，變成相應(yīng)的模擬信號(hào)。該信號(hào)是一個(gè)呈階梯狀的波形，故采用一個(gè)二階低通濾波器，把高頻諧波成分濾掉。經(jīng)濾波器輸出的信號(hào)已經(jīng)是波形比較圓滑，頻率為50Hz的穩(wěn)定的正弦波。該正弦波經(jīng)功率管LH0101推動(dòng)放大后，送升壓變壓器升壓至測(cè)試所需的160V電壓。經(jīng)示波器觀察，波形的幅值及頻率都比較穩(wěn)定，達(dá)到了要求。

　　3.1組別切換電路

　　由于三相變壓器有許多種組別聯(lián)接方式，如Y-S聯(lián)接，S-S聯(lián)接等，加上聯(lián)接組也有多種變化，以往的匝比儀在測(cè)試三相變壓器時(shí)都得來回?fù)軇?dòng)切換開關(guān)，既不可靠又容易出錯(cuò)。采用組別切換電路，只需在菜單中選定高、低電壓的不同組別及聯(lián)接組即可，儀器自動(dòng)測(cè)試變壓器A、B、C三相的匝比，極性，分接點(diǎn)等參數(shù)�！�

　　自動(dòng)組別切換電路舉三相變壓器中最常見的YN-d-11來說，對(duì)于A相，高壓繞組連接方式是U-N,而低壓繞組聯(lián)接方式是W-U,故繼電器PA0及PA3,PB2及PB4應(yīng)吸合，這樣測(cè)出的兩端電壓比即為該變壓器A相的匝比。此電路適用于所有變壓器。

　　3.2極性判別電路

　　對(duì)于單相變壓器來說，有時(shí)需測(cè)試它的同名端及異名端.極性判別電路就是為這種功能而設(shè)置的.具體電路極性判別電路Vi輸入U(xiǎn)1的正輸入端，U1的負(fù)輸入端為1V,U1輸出的波形，被測(cè)變壓器的次級(jí)經(jīng)衰減或放大后，送U2的正輸入端，則U2輸出的波形，兩波形經(jīng)相與，便得到圖d。經(jīng)光耦送入8031的P1口。單片機(jī)在一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)讀取P1的值。若出現(xiàn)高電平，表明待測(cè)變壓器的極性為正，若不出現(xiàn)高電平，則極性為負(fù)。波形表明變壓器的極性為正。

　　3.3精密整流電路

　　在這臺(tái)儀器中，A/D轉(zhuǎn)換前的交流小信號(hào)處理是保證精度的關(guān)鍵。通用的方法是將交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流，送A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換。。但通過分析它們內(nèi)部原理框圖發(fā)現(xiàn).　　

　　它們由精密整流電路、均方根電路等一系列運(yùn)算電路組成的。經(jīng)過這么多環(huán)節(jié)，自然在穩(wěn)定度和精度上都難以保證，通常在千分之五左右。因本儀器的精度要求很高，若采用常規(guī)的真有效值轉(zhuǎn)換電路，必將進(jìn)一步丟失精度，所以，本儀器設(shè)計(jì)時(shí)，最終放棄了真有效值轉(zhuǎn)換，而是根據(jù)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是平均值轉(zhuǎn)換，即：Vx=Vr×N2/N1其是N1為A/D轉(zhuǎn)換過程中采樣階段的時(shí)間記數(shù)值；N2為比較階段的時(shí)間記數(shù)值；Vr為基準(zhǔn)電壓。將被測(cè)變壓器兩端的交流信號(hào)經(jīng)過精密整流后直接送入雙積分型A/D,轉(zhuǎn)換后可直接得到變壓器兩端電壓平均值，送入微機(jī)處理。這一方法省去許多中間環(huán)節(jié)，從而減少了誤差，保證了精度。本儀器采用的精密整流電路.

[$page]　　精密整流電器

　　在此高精度絕對(duì)值電路中，用模擬開關(guān)取代二極管而組成的全波檢波電路，可完全消除二極管閾值電壓Vd及非線性r對(duì)檢波性能的影響，它由反向器U1、過零檢測(cè)器U2和模擬開關(guān)U3組成。過零檢測(cè)器檢測(cè)輸入信號(hào)的極性。Vc為高電平信號(hào)，用以控制模擬開關(guān)S1、S2的接通與斷開。　

　　精密整流示意圖

　　當(dāng)Vi>0時(shí)，Vc為低電平，輸出端與S1接通，輸出為Vo＝V；當(dāng)Vi<0時(shí)，Vc為高電平，輸出端與S2接通，輸出為Vo=Vi,所以Vo=|Vi|，這種電路的誤差可小于0.05%.

　　3.4高精度A/D轉(zhuǎn)換

　　雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器以其轉(zhuǎn)換精度高、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各類數(shù)