CN101726515B - 变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法 - Google Patents
变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法，属于电气测量仪器仪表领域，尤其属于供电器材检测领域。包括壳体内设置的直流电源、电压取样传感器和电流取样传感器，壳体外部设置接线端子，还包括处理器、储存器和显示器，处理器的输入端分别连接电压取样传感器和电流取样传感器，处理器的数据端连接储存器，处理器的输出端连接显示器，直流电源的输出端通过导线连接设置在壳体外侧的接线端子，电压取样传感器设置在直流电源的输出端两侧，电流取样传感器设置在直流电源和接线端子之间的导线上。可以方便检测区分不同材质线包，防止用户受骗上当。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法，属于电气测量仪器仪表领域，尤其属于供电器材检测领域。
背景技术
2005年下半年，铜线价格的大幅攀升，变压器产品的生产成本剧增，受市场约束，变压器的销售价格却不能按相同的幅度增加，从而造成变压器生产企业经营困难。这样给部分不负责任的企业造假提供了机会，用铝线代替铜线生产变压器，又不按照标准JB3837-1996《变压器类产品型号编制办法》规定标注含铝的型号，这种趋势迅速蔓延，现已蔓延到了干式变压器。部分厂家采用了半铝或全铝：或是一次为铝线二次为铜线，或是一次为铜线二次为铝线，甚至部分企业改用全铝线。根据计算，半铜半铝变压器生产成本可降低20％左右，全铝变压器生产成本可降低30％左右，这种含铝线变压器冒充全铜线变压器以次充好，严重扰乱了正常的变压器市场，在大大压低了正常变压器市场价格的同时，也取得了巨大的经济利润。不明真相的消费者不同程度的受到了一定的蒙骗，用高价买来的却是低质量造假的变压器，这种不正当竞争，给守信经营企业经营造成困难。
由于产品制造好后装在变压器金属箱体内部，造假者把引线和第一层线圈用铜，内部为铝给发现造假带来困难，目前的检测手段无法测出，产品只有解体才能发现问题，给变压器的质量验收带来极大困难，给造假者以可乘之机。
发明内容
根据以上问题现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种方便检测区分不同材质线包的变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该变压器绕组导线材质测试仪，包括壳体内设置的直流电源、电压取样传感器和电流取样传感器，壳体外部设置接线端子，其特征在于：还包括处理器、储存器和显示器，处理器的输入端分别连接电压取样传感器和电流取样传感器，处理器的数据端连接储存器，处理器的输出端连接显示器，直流电源的输出端通过导线连接设置在壳体外侧的接线端子，电压取样传感器设置在直流电源的输出端两侧，电流取样传感器设置在直流电源和接线端子之间的导线上。
电压取样传感器和电流取样传感器取得标准变压器绕组在一定条件下的各种数据，通过处理器处理后由储存器进行储存；然后电压取样传感器和电流取样传感器取得被测变压器绕组在一定条件下的各种数据，与标准变压器的各种数据进行比较；最后通过显示器输出结果。
所述的直流电源是稳压直流电源，也可以是恒流直流电源。根据不同的测试方法选择直流电源。采用稳压直流电源，绕组通电后发热，记录在时间T内电流的变化ΔI，计算出ΔR-T的时间-电阻曲线；采用恒流直流电源，绕组通电后发热，记录在时间T内电压的变化ΔV，计算出的ΔR-T的时间-电阻曲线。
所述的直流电源包括调压器、升流器和整流稳压单元，调压器的输入端连接交流电源，调压器的输出端连接升流器的输入端，升流器的输出端连接整流稳压单元的输入端，整流稳压单元的输出端通过导线连接接线端子。也可以是其他电源结构。
根据以上变压器绕组导线材质测试仪的变压器绕组导线材质测试方法，包括电压取样和电流取样，其特征在于：包括电压取样和电流取样，其特征在于：对标准变压器绕组施加直流电源，电压取样得到电压V，电流取样得到电流I，然后在时间T内连续检测和记录，得出标准时间-电阻曲线图；测量相同容量、相同接线方式被测变压器绕组在相同温度条件下的被测时间-电阻曲线图；比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图，判断：相同，则被测变压器绕组与标准变压器绕组的材质相同；否则，被测变压器绕组与标准变压器绕组的材质不同。
在施加恒流源或者稳压源的情况下，可以根据变压器的不同容量(30kVA、50kVA、80kVA、100kVA、125kVA或160kVA等)、接线方式(Y接、Δ接)，计算被测量变压器线包的绕组的最大允许电流值，施加小于这个电流值的电流I，这个绕组在热功率I2R0下被加热，可以通过计算得出电阻随受热时间变化的曲线图，即时间-电阻曲线图。由于铜、铝的温度系数、导热率〔W/(cm3.℃)〕、比热容(20℃)〔W/(W*S/(cm3.℃))〕导电率、电阻温度系数及比电阻指标不同，使得不同材质的变压器绕组有不同的时间-电阻曲线图。与测得的已知的标准时间-电阻曲线图相比较，即可得出被测变压器绕组的材质与铭牌吻合。
对已知材质的变压器绕组施加稳压直流电源，电压取样得到定值的电压V0，电流取样得到初始电流I0，计算得到标准变压器绕组的起始电阻R0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化R＝R0+ΔR，通过记录在这段时间T内电流取样不断变化的电流In和定值的电压V0，计算得到标准变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图；对标有与标准变压器绕组相同容量、相同接线方式的被测变压器绕组施加稳压直流源，相同温度条件下用上述相同的方法，得到被测时间-电阻曲线图；最后，比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图的斜率、数值差异。
对已知材质的变压器绕组施加恒流直流电源，电流取样得到定值的电流I0，电压取样得到初始电压V0，得到标准变压器绕组的起始电阻R0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化R＝R0+ΔR，通过记录在这段时间T内电压取样不断变化的电压Vxn和定值的电流I0，计算得到标准变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图。对标有与已知材质的变压器绕组相同容量、相同接线方式的被测变压器绕组，在相同温度条件下施加恒流直流源，电流取样得到定值的电流Ix，电压取样得到在一定时间T内不断变化的电压Vxn和定值的电流Ix，计算得到被测变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图；最后，比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图的斜率、数值差异。
以上两种方法中所述温度条件是指环境温度和变压器的散热效果。
本发明变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法所具有的有益效果是：通过设置直流电源、电压取样传感器和电流取样传感器，壳体外部设置接线端子，处理器的输入端分别连接电压取样传感器和电流取样传感器，处理器还设置储存器和显示器，电压取样传感器设置在直流电源的输出端两侧，电流取样传感器设置在直流电源和接线端子之间的导线上，将被测变压器绕组与一定容量、一定接线方式的标准变压器绕组在一定温度条件下的标准时间-电阻曲线图相比较，即可得出被测变压器绕组的材质是否合格，使得便于检测区分铜、铝绕组线包，防止上当受骗。
附图说明
图1是本发明的原理方框图；
图2是本发明的施加稳压直流电源的测试流程图；
图3是本发明的施加恒流直流电源的测试流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，壳体内设置直流电源、处理器、电压取样传感器、电流取样传感器和显示器，外部设置接线端子。处理器的输入端分别连接电压取样传感器和电流取样传感器，处理器的数据端连接储存器，处理器的输出端连接显示器。直流电源的输出端通过导线连接设置在壳体外侧的接线端子。电压取样传感器设置在直流电源的输出端两侧。电流取样传感器设置在直流电源和接线端子之间的导线上。直流电源包括调压器、升压器和整流稳压单元。调压器的输入端连接交流电源，调压器的输出端连接升流器的输入端，升流器的输出端连接整流稳压单元的输入端，整流稳压单元的输出端通过导线连接接线端子。
电压取样传感器和电流取样传感器取得已知材质的变压器绕组在一定条件下的各种数据，通过处理器处理后由储存器进行储存；然后电压取样传感器和电流取样传感器取得被测变压器绕组在一定条件下的各种数据，与标准变压器的各种数据进行比较；最后通过显示器输出结果。
直流电源是稳压直流电源，也可以是恒流直流电源。根据不同的测试方法选择直流电源。也可以是其他电源结构。
其基本原理是：根据表1中变压器绕组不同材质(如铜铝)的物理特性，在施加恒流源或者稳压源的情况下，可以根据变压器的不同容量(30kVA、50kVA、80kVA、100kVA、125kVA或160kVA)、接线方式(Y接、Δ接)，计算被测量变压器线包的绕组的时间-电阻曲线图。由于铜、铝的温度系数、导热率〔W/(cm3.℃)〕、比热容(20℃)〔W/(W*S/(cm3·℃))〕导电率、电阻温度系数及比电阻指标不同，使得不同材质的变压器绕组有不同的时间-电阻曲线图。与测得的已知的标准时间-电阻曲线图相比较，即可得出被测变压器绕组的材质是否合格。
| 项目 | 铝 | 铜 | 铜比铝约小 |
| 铜、铝的导热率〔W/(cm3·℃)〕 | 2.1 | 3.9 | 5/9 |
| 比热容(20℃)〔W/(W＊S/(cm3·℃))〕 | 2.53 | 3.43 | 3/4 |
| 导电率(硬拉)(％) | 61 | 96.2 | 4％ |
| 电阻温度系数 | 1/245 | 1/235 | |
| 比电阻 | 0.02845 | 0.01724 | 3/5 |
表1是铜、铝的物理特性表，
如图2所示，对已知材质的变压器绕组施加稳压直流电源，电压取样得到定值的电压V0，电流取样得到初始电流I0，计算得到已知材质的变压器绕组的起始电阻R0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化R＝R0+ΔR，通过记录在这段时间T内电流取样不断变化的电流In和定值的电压V0，计算得到标准变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图，然后可以对其进行放大和储存处理；同理，相同温度条件下对标有与已知材质的变压器绕组相同容量、相同接线方式的被测变压器绕组在相同温度条件下施加稳压直流源，电压取样得到定值的电压V0，电流取样得到初始电流Ix0，计算得到被测变压器绕组的起始电阻Rx0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化Rx＝Rx0+ΔR，通过记录在这段时间T内电流取样不断变化的电流Ixn和定值的电压V0，计算得到被测变压器绕组的电阻随受热时间变化的被测时间-电阻曲线图；最后，比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图的斜率、数值差异。
如果已知材质的变压器绕组为铜材料导线，那么标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图相同，则判定为被测变压器绕组与标准变压器绕组材质相同；否则，判定为被测变压器绕组与标准变压器绕组材质不同，被测变压器绕组为其他材料。
实施例2：
如图3所示：对已知材质的变压器绕组施加恒流直流电源，电流取样得到定值的电流I0，电压取样得到初始电压V0，得到已知材质的变压器绕组的起始电阻R0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化R＝R0+ΔR，通过记录在这段时间T内电压取样不断变化的电压Vxn和定值的电流I0，计算得到标准变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图。对标有与标准变压器绕组相同容量、相同接线方式的被测变压器绕组，在相同温度条件下施加恒流直流源，电流取样得到定值的电流Ix，电压取样得到在一定时间T内不断变化的电压Vxn和定值的电流Ix，计算得到被测变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图；最后，比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图的斜率、数值差异。
如果已知材质的变压器绕组为铜材料导线，那么标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图相同，则判定为被测变压器绕组与标准变压器绕组材质相同；否则，判定为被测变压器绕组与标准变压器绕组材质不同，被测变压器绕组为其他材料。
定值的电流I0检测前设定好，并且小于/等于根据变压器容量计算出的最大允许电流。
Claims (10)
1.变压器绕组导线材质测试仪，包括壳体内设置的直流电源、电压取样传感器和电流取样传感器，壳体外部设置接线端子，其特征在于：还包括处理器、储存器和显示器，处理器的输入端分别连接电压取样传感器和电流取样传感器，处理器的数据端连接储存器，处理器的输出端连接显示器，直流电源的输出端通过导线连接设置在壳体外侧的接线端子，电压取样传感器设置在直流电源的输出端两侧，电流取样传感器设置在直流电源和接线端子之间的导线上。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组导线材质测试仪，其特征在于：所述的直流电源是稳压直流电源。
3.根据权利要求1所述的变压器绕组导线材质测试仪，其特征在于：所述的直流电源是恒流直流电源。
4.根据权利要求1或2或3所述的变压器绕组导线材质测试仪，其特征在于：所述的直流电源包括调压器、升流器和整流稳压单元，调压器的输入端连接交流电源，调压器的输出端连接升流器的输入端，升流器的输出端连接整流稳压单元的输入端，整流稳压单元的输出端通过导线连接接线端子。
5.一种利用权利要求1所述的变压器绕组导线材质测试仪的测试方法，包括电压取样和电流取样，其特征在于：对已知材质的变压器绕组施加直流电源，电压取样得到电压V，电流取样得到电流I，然后在时间T内连续检测和记录，测试得出标准时间-电阻曲线图；
测量相同容量、相同接线方式被测变压器绕组在相同温度条件下的被测时间-电阻曲线图；
比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图，判断：相同，则被测变压器绕组与已知材质变压器绕组的材质相同；否则，被测变压器绕组与已知材质的变压器绕组的材质不同。
6.根据权利要求5所述的变压器绕组导线材质测试仪的测试方法，其特征在于：所述的标准时间-电阻曲线图，是指对已知材质的变压器绕组施加稳压直流电源，电压取样得到定值的电压V0，电流取样得到初始电流I0，计算得到已知材质的变压器绕组的起始电阻R0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化R＝R0+ΔR，通过记录在这段时间T内电流取样不断变化的电流In和定值的电压V0，计算得到已知材质的变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图。
7.根据权利要求5或6所述的变压器绕组导线材质测试仪的测试方法，其特征在于：所述的被测时间-电阻曲线图，是指对标有与已知材质的变压器绕组相同容量、相同接线方式的被测变压器绕组在相同温度条件下施加稳压直流源，电压取样得到定值的电压V0，电流取样得到初始电流Ix0，计算得到被测变压器绕组的起始电阻Rx0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化Rx＝Rx0+ΔR，通过记录在这段时间T内电流取样不断变化的电流Ixn和定值的电压V0，计算得到被测变压器绕组的电阻随受热时间变化的被测时间-电阻曲线图。
8.根据权利要求5所述的变压器绕组导线材质测试仪的测试方法，其特征在于：所述的比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图，是指比较标准时间-电阻曲线图和被测时间-电阻曲线图的斜率、数值差异。
9.根据权利要求5所述的变压器绕组导线材质测试仪的测试方法，其特征在于：所述的标准时间-电阻曲线图，是指对已知材质的变压器绕组施加恒流直流电源，电流取样得到定值的电流I0，电压取样得到初始电压V0，得到已知材质的变压器绕组的起始电阻R0，继续通电，绕组在一定时间T内不断发热，绕组电阻发生变化R＝R0+ΔR，通过记录在这段时间T内电压取样不断变化的电压Vxn和定值的电流I0，计算得到已知材质的变压器绕组的电阻随受热时间变化的标准时间-电阻曲线图。
10.根据权利要求9所述的变压器绕组导线材质测试仪的测试方法，其特征在于：所述的定值的电流I0检测前设定好，并且小于/等于根据变压器容量计算出的最大允许电流。
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