CN104483041A - 一种线圈绕组的温升测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供的线圈绕组的温升测量方法及装置首先测量线圈绕组在断电状态下的阻值；再测量该线圈绕组在正常通电状态下的阻值；最后利用线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对上述步骤测得的阻值进行计算，得到该线圈绕组的实际温度。由于本方法及装置是利用测量线圈绕组在通电和断电两种情况下的阻值，然后根据金属导线的电阻与温度之间的关系式对阻值进行计算得到线圈绕组的实际温度，因此能够避免热电偶法受操作因素和布点因素的影响而很难测量出线圈绕组的实际温度的缺陷，从而能够得到线圈绕组在带电状态下的实际温度。

Description

一种线圈绕组的温升测量方法及装置

技术领域

本申请涉及电气技术领域，更具体地说，涉及一种线圈绕组阻值的温升测量方法及装置。

背景技术

对包含线圈绕组的元器件来说，其线圈绕组所能承受的最高温度是有一定限度的，即线圈绕组的温升不能超过绝缘温升限值，因此必须在设计阶段对线圈绕组的温升进行测量。一般测量线圈绕组温升的方法是热电偶法，即直接把热电偶埋入绕组进行测试，但是此法受操作因素和布点位置等影响很难精准测量出线圈绕组的实际温度。因此亟需一种方法对线圈绕组的实际温度进行测量

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种线圈绕组的温升测量方法及装置，用于测量线圈绕组在带电状态下的实际温度，以解决热电偶法无法精确测量的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种线圈绕组的温升测量方法，包括如下步骤：

测量所述线圈绕组在断电情况下的阻值，并将该阻值作为第一阻值；

测量所述线圈绕组在正常通过交流电的情况下的阻值，并将该阻值作为第二阻值；

利用所述线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对第一阻值和第二阻值进行计算，得到所述线圈温度的实际温度。

一种线圈绕组的温升测量装置，包括：

电阻测量电路，用于测量所述线圈绕组在断电情况下的阻值，并将该阻值作为第一阻值；还用于测量所述线圈绕组在正常通过交流电的情况下的阻值，并将该阻值作为第二阻值；

计算模块，用于利用所述线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对第一阻值和第二阻值进行计算，得到所述线圈温度的实际温度。

优选的，所述电阻测量电路包括：

交流电源，两端分别与所述线圈绕组的两端相连接，用于向所述线圈绕组输出交流电能；

直流滤波电路，设置在用于连接所述交流电源与所述线圈绕组的线路上；

恒流源，用于向所述线圈绕组输入直流电流；

交流滤波电路，设置在用于连接所述恒流源与所述线圈绕组的线路上；

直流电压检测电路，用于测量所述线圈绕组的两端的压降值；所述压降值与恒流源的电流值用于作为计算所述线圈绕组的阻值的依据。

优选的，所述直流滤波电路包括第一电容。

优选的，所述交流滤波电路为低通滤波电路。

优选的，所述低通滤波电路包括：

电感，一端与所述恒流源的电流流出端相连接，另一端与所述线圈绕组的一端相连接；

第二电容，两端分别与所述恒流源的电流流出端、电流流入端相连接。

优选的，所述低通滤波电路还包括：

单刀双掷开关，其动端与所述电感的另一端相连接、其两个不动端分别与所述恒流源的电流流入端、所述线圈绕组相连接。

优选的，所述直流电压检测电路包括：

电压传感器，用于检测所述线圈绕组的两端的电压信号；

压降值输出电路，用于根据所述电压信号输出所述压降值。

优选的，所述压降值输出电路包括模数转换电路。

优选的，所述直流电压检测电路还包括：

显示电路，与所述压降值输出电路的信号输出端相连接，用显示所述压降值。

从上述技术方案可以看出，本申请提供的线圈绕组的温升测量方法及装置首先测量线圈绕组在断电状态下的阻值；再测量该线圈绕组在正常通电状态下的阻值；最后利用线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对上述步骤测得的阻值进行计算，得到该线圈绕组的实际温度。由于本方法及装置是利用测量线圈绕组在通电和断电两种情况下的阻值，然后根据金属导线的电阻与温度之间的关系式对阻值进行计算得到线圈绕组的实际温度，因此能够避免热电偶法受操作因素和布点因素的影响而很难测量出线圈绕组的实际温度的缺陷，从而能够得到线圈绕组在带电状态下的实际温度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种线圈绕组的温升测量方法的流程图；

图2为本申请另一实施例提供的一种线圈绕组的温升测量系统的结构图；

图3为本申请提供的一种电阻测量电路的结构图；

图4为本申请提供的另一种电阻测量电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种线圈绕组的温升测量方法的流程图。

如图1所示，本实施例提供的温升测量方法包括如下步骤：

S101：测量线圈绕组在冷态下的阻值。

所谓冷态，即该线圈绕组处于不带电、即断电状况，且处于室温状态下的阻值，将该状态下测量的阻值作为第一阻值。

S102：测量线圈绕组在热态下的阻值。

所谓热态，即当线圈绕组处于通电状态、即通过交流电且稳定后的状态，这时由于其温度发生了变化，金属导线的电阻会随着温度的变化而变化，因此其阻值会与冷态下的阻值不同。测量此时的阻值，将该阻值作为第二阻值。

S103：计算线圈绕组的实际温度。

金属导线的电阻变化与温度变化之间的关系是一种非线性的关系，但是在某种温度范围内可近似看做线性关系，通过分段线性的办法可以得到误差极小的电阻与温度之间的关系式。利用该关系式对第一阻值和第二阻值进行计算即可得到该线圈绕组的实际温升，且精度极高。

特定的金属材料的电阻与温度之间的关系式是确定的，在很多的公开资料中都有记载，因此在此不再做详细介绍。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的线圈绕组的温升测量方法首先测量线圈绕组在断电状态下的阻值；再测量该线圈绕组在正常通电状态下的阻值；最后利用线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对上述步骤测得的阻值进行计算，得到该线圈绕组的实际温度。由于本方法是利用测量线圈绕组在通电和断电两种情况下的阻值，然后根据金属导线的电阻与温度之间的关系式对阻值进行计算得到线圈绕组的实际温度，因此能够避免热电偶法受操作因素和布点因素的影响而很难测量出线圈绕组的实际温度的缺陷，从而能够得到线圈绕组在带电状态下的实际温度。

实施例二

图2为本申请另一实施例提供的一种线圈绕组的温升测量系统的结构图。

如图2所示，本实施例提供的温升测量系统包括电阻测量电路和计算模块。

电阻测量电路用于测量线圈绕组在冷态下的阻值。

所谓冷态，即该线圈绕组处于不带电、即断电状况，且处于室温状态下的阻值，将该状态下测量的阻值作为第一阻值。

电阻测量电路还用于测量线圈绕组在热态下的阻值。

所谓热态，即当线圈绕组处于通电状态、即通过交流电且稳定后的状态，这时由于其温度发生了变化，金属导线的电阻会随着温度的变化而变化，因此其阻值会与冷态下的阻值不同。测量此时的阻值，将该阻值作为第二阻值。

计算模块用于计算线圈绕组的实际温度。

金属导线的电阻变化与温度变化之间的关系是一种非线性的关系，但是在某种温度范围内可近似看做线性关系，通过分段线性的办法可以得到误差极小的电阻与温度之间的关系式。该计算模块即利用该关系式对第一阻值和第二阻值进行计算即可得到该线圈绕组的实际温升，且精度极高。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的线圈绕组的温升测量系统包括电阻测量电路和计算模块，电阻测量电路用于测量线圈绕组在断电状态下的阻值；还用于测量该线圈绕组在正常通电状态下的阻值；计算模块用于利用线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对上述步骤测得的阻值进行计算，得到该线圈绕组的实际温度。由于本系统是利用测量线圈绕组在通电和断电两种情况下的阻值，然后根据金属导线的电阻与温度之间的关系式对阻值进行计算得到线圈绕组的实际温度，因此能够避免热电偶法受操作因素和布点因素的影响而很难测量出线圈绕组的实际温度的缺陷，从而能够得到线圈绕组在带电状态下的实际温度。

实施例三

图3为本申请实施例提供的电阻测量电路的结构图。

如图3所示，本实施例提供的电阻测量电路包括交流电源50、直流滤波电路40、恒流源20、交流滤波电路30和直流电压检测电路10。

交流电源50的电压输出端的火线、零线分别与待测的线圈绕组100的两端相连接，用于向该线圈绕组100输出符合设计工况的交流电。

直流滤波电路40包括第一电容C1，用于滤除测量时恒流源20向待测的线圈绕组100输出直流电流时的直流分量。第一电容C1设置在用于连接线圈绕组100与交流电源50的火线的连线上。

在利用恒流源20向线圈绕组100注入直流电流时，该第一电容C1能够将直流分量滤除掉。

恒流源20的电流流出端21、电流流入端22分别与线圈绕组100的两端相连接，用于向线圈绕组100输出直流电流，由于直流电流的电流很小，因此不会对线圈绕组100的温升造成影响。

交流滤波电路30设置在用于连接恒流源20与线圈绕组100的连线上。具体为包括电感L和第二电容C2构成的低通滤波电路，电感L设置在用于连接恒流源20的电流流出端21与待测的线圈绕组100的一端的连线上，第二电容C2与该恒流源20并联。

电感L与第二电容C2构成的低通滤波电路用于将施加在待测的线圈绕组100两端的交流电滤除，以避免对恒流源20与直流电压检测电路10造成影响。

直流电压检测电路10用于对恒流源20在待测的线圈绕组100产生的电压值，即压降值。其信号输入端的两端分别与恒流源20的电流流入端22、电流流出端21相连接。

当恒流源20输出电流时，就会在待测的线圈绕组100的两端产生电压，根据欧姆定律，线圈绕组100两端的电压值与恒流源20的电流值的比值即为待测线圈绕组100的电阻值。

直流电压检测电路10包括电压传感器(未示出)和压降值输出电路(未示出)。电压传感器用于根据恒流源的电流流入端与电流流出端之间的电压输出电压信号；压降值输出电路用于对该电压信号进行变换，输出该压降值。另外，该直流电压检测电路还可以包括与压降值输出电路相连接的显示电路(未示出)，用于对该压降值进行直观的显示。

本实施例中由于包含了低通滤波电路，因此直流检测电路检测到的电压值其实包含了电感L的压降值和待测的线圈绕组100的压降值。当电感L的电阻相对于待测的线圈绕组100的电阻很小、例如差别在数量级以上时，电感L的电阻可以忽略不计，对于测量结果不会造成多大影响；如果电感L的电阻相对于线圈绕组100的电阻相差不大时，会对测量结果造成很大的影响。为了避免这一不利后果，对电阻测量电路可以做成如下改进。

改进后的电阻测量电路是增加一个单刀双掷开关K，具体连接方式如图4所示。

该单刀双掷开关K的动端k1和电感L与恒流源20的连接的一端的相对端相连接，其两个不动端分别作为第一不动端k2和第二不动端k3，第一不动端k2与恒流源20的电流流入端22相连接，第二不动端k3与待测的线圈绕组100相连接。

当交流电源50对线圈绕组100加电，待线圈绕组100达到温升的稳态后，首先将单刀双掷开关K的动端k1与第一不动端k2相连接，这时利用直流电压检测电路10检测恒流源20的电流流入端22与电流流出端21之间的电压，将其作为第一压降值；然后将动端k1与第二不动端k3相连接，利用直流电压检测电路10检测恒流源20的电流流出端21与电流流入端22之间的电压，将其作为第二压降值。将第二压降值减去第一压降值即为待测的线圈绕组100在恒流源20的驱动下的真实的压降值，再利用欧姆定律将其与恒流源20的电流值进行计算即可得到纯粹的电阻值。从而能够比不增加单刀双掷开关K前得到更为精确的实际电阻值，从而能够计算更为精确的线圈绕组100的温升。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种线圈绕组的温升测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

测量所述线圈绕组在断电情况下的阻值，并将该阻值作为第一阻值；

测量所述线圈绕组在正常通过交流电的情况下的阻值，并将该阻值作为第二阻值；

利用所述线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对第一阻值和第二阻值进行计算，得到所述线圈温度的实际温度。

2.一种线圈绕组的温升测量装置，其特征在于，包括：

电阻测量电路，用于测量所述线圈绕组在断电情况下的阻值，并将该阻值作为第一阻值；还用于测量所述线圈绕组在正常通过交流电的情况下的阻值，并将该阻值作为第二阻值；

计算模块，用于利用所述线圈绕组的金属导线的电阻与温度之间的关系式对第一阻值和第二阻值进行计算，得到所述线圈温度的实际温度。

3.如权利要求2所述的温升测量装置，其特征在于，所述电阻测量电路包括：

交流电源，两端分别与所述线圈绕组的两端相连接，用于向所述线圈绕组输出交流电能；

直流滤波电路，设置在用于连接所述交流电源与所述线圈绕组的线路上；

恒流源，用于向所述线圈绕组输入直流电流；

交流滤波电路，设置在用于连接所述恒流源与所述线圈绕组的线路上；

直流电压检测电路，用于测量所述线圈绕组的两端的压降值；所述压降值与恒流源的电流值用于作为计算所述线圈绕组的阻值的依据。

4.如权利要求3所述的温升测量装置，其特征在于，所述直流滤波电路包括第一电容。

5.如权利要求3所述的温升测量装置，其特征在于，所述交流滤波电路为低通滤波电路。

6.如权利要求5所述的温升测量装置，其特征在于，所述低通滤波电路包括：

电感，一端与所述恒流源的电流流出端相连接，另一端与所述线圈绕组的一端相连接；

第二电容，两端分别与所述恒流源的电流流出端、电流流入端相连接。

7.如权利要求6所述的温升测量装置，其特征在于，所述低通滤波电路还包括：

单刀双掷开关，其动端与所述电感的另一端相连接、其两个不动端分别与所述恒流源的电流流入端、所述线圈绕组相连接。

8.如权利要求3所述的温升测量装置，其特征在于，所述直流电压检测电路包括：

电压传感器，用于检测所述线圈绕组的两端的电压信号；

压降值输出电路，用于根据所述电压信号输出所述压降值。

9.如权利要求8所述的温升测量装置，其特征在于，所述压降值输出电路包括模数转换电路。

10.如权利要求8所述的温升测量装置，其特征在于，所述直流电压检测电路还包括：

显示电路，与所述压降值输出电路的信号输出端相连接，用显示所述压降值。