变压器绕组直流电阻测试的三种方法详解

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中试控股详细介绍变压器绕组的直流电阻是变压器在交接、大修和改变分接开关后必不可少的试验项目。

测量直流电阻的目的是：

1.检查绕组接头的焊接质量有无匝间短路；

2.电压分接开关各个位置是否良好以及分接开关实际位置与指示位置是否相符；

3.引出线有无断裂；

4.多股导线并饶的绕组是否有断股等情况。

中试控股详细介绍三种测量变压器绕组直流电阻的方法，方便广大进行变压器直流电阻测试的朋友更好的进行该项试验。

电流电压表法又称电压降法。电压降法的测量原理是在被测绕组中通以直流电流，因而在绕组的电阻上产生电压降，测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降，根据欧姆定律，即可算出绕组的直流电阻，测量接线如图1所示。

图1：电流电压表法测量直流电阻原理图

a——测量大电阻；b——测量小电阻

测量时，应先接通电流回路，待测量回路的电流稳定后再合开关S2，接入电压表。

当测量结束，切断电源之前，应先断S2，后断S1，以免感应电动势损坏电压表，测量用仪表准确度应不低于0.5级，电流表应选用内阻小的电压表应尽量选内阻大的4位高精度数字万用表。当试验采用恒流源，数字式万用表内阻又很大时，一般来讲，都可使用图1（b）的接线测量。根据欧姆定律，由下式可计算出被测电阻的直流电阻。

Rx=U/I

式中，Rx——被测电阻（Ω）；

U——被测电阻两端电压降（V）；

I——通过被测电阻的电流（A）。

电流表的导线应有足够的截面，并应尽量地短，且接触良好，以减小引线和接触电阻带来的测量误差，当测量电感量大的电阻时，要有足够的充电时间。

中试控股详细介绍应用电桥平衡的原理来测量绕组直流电阻的方法称为电桥法。常用的直流电桥有单臂电桥及双臂电桥两种。

1、单臂电桥

单臂电桥测量原理接线如图2所示，当R1上的电压降等于R3上的电压降时，则A、B两点间没有电位差，即检流计中没有电流，此时It流经R1和R2，l2流经R3和R 4，电桥达到平衡。

当电桥平衡时

若将R1换成被测电阻Rx．并将R2和R4作成一定比例的可调电阻，R3为平滑的可调电阻，调节R3可使电桥达到平衡，则Rx=R2/R4R3=mR3（m=R2/R4）。由图2可见，Rx (R1)包括引线电阻RL在内，故实际电阻等于Rx减去引线电阻。当被测电阻越小，则引线电阻造成的测量误差越大。因此，应尽量减小引线电阻的影响。单臂电桥常用于测量1Ω以上的电阻。

图2：单臂电桥测量原理图

2、双臂电桥

双臂电桥测量原理接线如图3所示。

图3：双臂电桥接线原理图

P—检流计；RX—被测电阻；R3、R4及R'3、R4—桥臂电阻；

RN—标准电阻；C1、C2—被测电阻的电流接头；

P1、P2—被测电阻的电压接头

当检流计中没有电流通过时，C、D两点的电位相等。即

RxIx+R’3I’=R3I （式2）

R’4+RNIX=IR4（式3）

因为

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）

将式5除以式4得

由于双臂电桥能满足R3≈R’3，R4=R’4，因此式7可化为

Rx=RNR3/R4  （式7）

式7中R3及R’3包含了被测电阻的电压引线电阻，R4及R’4包括标准电阻的电压引线电阻。要满足R’4R3=R’3R4，必须使被测电阻的引线和标准电阻引线的电阻相等（即采用四根截面相同、长度相等的相同导线）否则，会引起一定的测量误差。

从式7还可看出，误差的大小是由R’4R3和R’3R4的差值与电阻RAB共同决定的，所以RAB也应尽量减小．即RX和RN的电流引线要堪量短。可见，双臂电桥能够消除引线和接触电阻带来的测量误差，适宜测量准确度要求高的小电阻。

双臂电桥的测量步骤如下：

测量前，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，置检流计指针干零垃。接通测量仪器电源，具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮，置检流计指针于零位。  接入被测电阻时，双臂电桥电压端子P1、P2所引出的接线应比由电流端子C1、C2所引出的接线更靠近被测电阻。

测量前首先估计被测电阻的数值，并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量，使“比较臂”可调电阻各档充分被利用，以提高读数的精度。测量时，先接通电流回路，待电流达到稳定值时，接通检流计。调节读数臂阻值使检流计指零，被测电阻按式8计算

被测电阻=倍率×读数臂指示   （式8）

如果需要外接电源，则电源应根据电桥要求选取，一般电压为2-4V，接线不仅要注意极性正确，而且要接牢靠，以免脱落致使电桥不平衡而损坏检流计。

测量结束时，应先断开检流计按钮，再断开电源，以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。

选样标准电阻时，应尽量使其阻值与被测电阻在同一数量级，好满足下列关系式

1/10RX<RN<10RX    (式9)

计算机辅助测量（数字式直流电阻测量仪）用于直流电阻测量，尤其是测量带有电感的线圈电阻，整个测试过程由单片机控制，自动完成自检、过渡过程判断、数据采集及分析，它与传统的电桥测试方法比较，具有操作简便、测试速度快、消除人为测量误差等优点。触机辅助测量原理如图4所示，回路电流与时间变化关系曲线如图5所示。

图4：微机辅助测量原理图

EN—直流电压源；IN—恒流源；LX—电感；

RX—标准电阻N1、N2—放大器；A/D—模数转换器

如图4中，台上S1，稳压电源EN向被测试绕组充电，充电过程如图5中曲线i1所示。

图5：回路电流与时间变化关系曲线

it—电压为EN时的充电曲线；i2—电压为En/10时的充电曲线；

i3—全压恒流充电曲线；△t1—稳压时间；△t2—恒流时间；

△I—充电到6r时的电流误差

当电流达到恒流源电流值IN时．S2合上，S1断开，回路转入稳流状态，见图5i3曲线所示，回路电流由恒流电源IN强制供给。当测试回路过渡过程结束后，变压器绕组和回路串联的标准电阻都通过同一电流IN，在变压器绕组两端产生的电压降Ux= RxIN；

在标准电阻两端产生的压降为UN= INRN，则绕组电阻

Rx为Rx= UX/UNRN      (式 10)  

通过高精度放大器和A/D转换器测出绕组和标准电阻两端电压，即可换算得到绕组的电阻值RX。

使用的数字式直流电阻测量仪必须满足以下技术要求，才能得到真实可靠的测量值：

(1)恒流源的纹波系数要小于0.1%（电阻负载下测量）；

(2)测量数据要在回路达到稳态时候读取，测量电阻值应在5min内测值变化不大于5‰；

(3)测量软件要求为近期数据均方根处理，不能用全事件平均处理。

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