CN107356830B - 模拟变压器实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟变压器实训装置，包括高压侧接线端子、低压侧接线端子、控制器、电源模块、变压器容量测试用实训模块以及变压器绝缘电阻测试用实训模块、变压器损耗测试用实训模块、变压器变比测试用模块、变压器直流电阻测试用模块中的一种或多种，其既能看到真实变压器的外部结构，又有变压器功能，即可进行常规的电气试验，如进行容量、吸收比、绝缘电阻、变比、直流电阻、损耗测试等，且采用电子电路或模块替代真实变压器的内部结构，来实现变压器各项功能的模拟，且一台模拟变压器可以进行不同容量、变比等模拟，用于教学培训，具有适应范围广、消耗的功率小，与现场实际相符等特点。

Description

模拟变压器实训装置

技术领域

本发明涉及一种实训装置，特别涉及一种模拟变压器实训装置。

背景技术

由于变压器的制作材料的原因，即使一台容量仅几十KVA的变压器其重量也有百公斤以上。所以，把一台真实变压器运到现场，将会耗费大量的人力、物力、财力。所以，进行变压器功能测试培训时，通常采用仿真模型进行培训，而采用仿真模型进行培训，只能了解变压器的结构，而对变压器的检测、试验及好坏判定等，有一定技术含量的培训却无法进行。

同时，即使将一台真实变压器运到现场，而现场正常的民用及工用变压器在高压侧通常输入电压为10kV或10kV以上的高压电，这对于进行变压器功能测试培训时，存在着极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种模拟变压器实训装置，其既能看到真实变压器的外部结构，又有变压器功能，即可进行常规的电气试验，如进行容量、吸收比、绝缘电阻、变比、直流电阻、损耗测试等，且采用电子与电工方式即电子电路或模块替代真实变压器的内部结构如铁芯、线圈等，来实现变压器各项功能的模拟，且一台模拟变压器可以进行不同容量、变比等模拟，用于教学培训，具有适应范围广、消耗的功率小，与现场实际相符等特点，是电力教学、培训演示等作为教学实操培训的较好选择。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种模拟变压器实训装置，包括高压侧接线端子（A、B、C）、低压侧接线端子（a、b、c、N）、接地端子、控制器、电源模块、变压器容量测试用实训模块以及变压器绝缘电阻测试用实训模块、变压器损耗测试用实训模块、变压器变比测试用模块、变压器直流电阻测试用模块中的一种或多种，所述电源模块用于为整个装置供电。

所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载、容量测试用容性负载、容量测试用感性负载中的一种或多种，各容量测试用阻性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，各容量测试用容性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，各容量测试用感性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，变压器容量测试用实训模块的各控制开关均与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器容量测试用实训模块的各控制开关的闭合或断开，实现变压器的容量模拟。设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用容性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用容性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用阻性负载、容量测试用感性负载、容量测试用容性负载任意连接，形成各种组合。设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用阻性负载、容量测试用感性负载、容量测试用容性负载可以三种串联，可以三种并联，可以两种串联有另一种并联，也可以两种并联后与另一种串联等等。

优选地，所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载和容量测试用容性负载，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用容性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，使容量测试用阻性负载与容量测试用容性负载组成不同的组合接入回路，分别对应模拟不同容量的变压器。采用容性负载与阻性负载串联或并联模拟变压器容量，经测试精度极高，且通过控制开关可以模拟更多不同容量的变压器，适用范围广，便于设计电路，体积小、成本低且性能稳定。

变压器容量测试用实训模块的一种具体结构为：为了实现变压器的多种容量模拟，所述变压器容量测试用实训模块包括多组容量测试用阻性负载。每组容量测试用阻性负载通过控制开关控制接入回路。每组容量测试用阻性负载包括第一容量测试用阻性负载、第二容量测试用阻性负载和第三容量测试用阻性负载。所述第一容量测试用阻性负载的一端与结点A2电连接，所述第一容量测试用阻性负载的另一端与结点C2电连接，所述第二容量测试用阻性负载的一端与结点B2电连接，所述第二容量测试用阻性负载的另一端与结点C2电连接，所述第三容量测试用阻性负载的一端与结点A2电连接，所述第三容量测试用阻性负载的另一端与结点B2电连接，结点A2通过继电器K5的常开触点与结点A1连接，结点B2通过继电器K26的常开触点与结点B1连接，结点C2通过继电器K12的常开触点与结点C1连接。继电器K5的线圈、继电器K26的线圈、继电器K12的线圈的一端均接地，继电器K5的线圈、继电器K26的线圈、继电器K12的线圈的另一端均通过继电器K19的常开触点与直流电压（如5V）电连接，继电器K19的线圈的一端与直流电压（如5V）电连接，继电器K19的线圈的另一端与控制器的输出端电连接。控制器可以控制继电器K19线圈的通电或断电，且继电器K19线圈的通电与否有指示灯提示。

为了实现变压器的多种容量模拟，所述变压器容量测试用实训模块包括多组容量测试用容性负载。每组容量测试用容性负载通过控制开关控制接入回路。

每组容量测试用容性负载包括第一容量测试用容性负载、第二容量测试用容性负载和第三容量测试用容性负载。所述第一容量测试用容性负载的一端与结点A3电连接，所述第一容量测试用容性负载的另一端与结点C3电连接，所述第二容量测试用容性负载的一端与结点B3电连接，所述第二容量测试用容性负载的另一端与结点C3电连接，所述第三容量测试用容性负载的一端与结点A3电连接，所述第三容量测试用容性负载的另一端与结点B3电连接，结点A3通过继电器K49的常开触点与结点A1连接，结点B3通过继电器K70的常开触点与结点B1连接，结点C3通过继电器K56的常开触点与结点C1连接。继电器K49的线圈、继电器K70的线圈、继电器K56的线圈的一端均接地，继电器K49的线圈、继电器K70的线圈、继电器K56的线圈的另一端均通过继电器K63的常开触点与直流电压（如5V）电连接，继电器K63的线圈的一端与直流电压（如5V）电连接，继电器K63的线圈的另一端与控制器的输出端电连接。控制器可以控制继电器K63线圈的通电或断电，且继电器K63线圈的通电与否有指示灯提示。

结点A1、B1、C1可以分别直接与高压侧A、B、C接线端子连接。优选地，结点A1与高压侧A接线端子之间通过继电器J5的常开触点连接，结点B1与高压侧B接线端子之间通过继电器J7的常开触点连接，结点C1与高压侧C接线端子之间通过继电器J6的常开触点连接，继电器J5的线圈、继电器J7的线圈、继电器J6的线圈的一端均接地，继电器J5的线圈、继电器J7的线圈、继电器J6的线圈的另一端均通过继电器K90的常开触点与直流电压（如5V）电连接，继电器K90的线圈的一端与直流电压（如5V）电连接，继电器K90的线圈的另一端与控制器的输出端电连接。控制器可以控制继电器K90线圈的通电或断电，且继电器K90线圈的通电与否有指示灯提示。继电器的线圈的两端并联有二极管，所述二极管的正极接地。

优选地，所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载和容量测试用感性负载，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用阻性负载串联或并联。采用感性负载与阻性负载串联或并联模拟变压器容量，经测试精度也极高，且也可以模拟更多不同容量的变压器，适用范围广。

变压器容量测试用实训模块的另一种具体结构为：所述变压器容量测试用实训模块包括一组或多组容量测试用阻性负载以及一组或多组容量测试用感性负载，每组容量测试用阻性负载包括第一容量测试用阻性负载、第二容量测试用阻性负载、第三容量测试用阻性负载。每组容量测试用感性负载包括第一容量测试用感性负载、第二容量测试用感性负载、第三容量测试用感性负载。各组容量测试用阻性负载的第一容量测试用阻性负载、第二容量测试用阻性负载、第三容量测试用阻性负载分别与各组容量测试用感性负载的第一容量测试用感性负载、第二容量测试用感性负载、第三容量测试用感性负载串联在结点A4、B4、C4与结点a4、b4、c4之间，多组容量测试用阻性负载中的各组容量测试用阻性负载并联，且各组容量测试用阻性负载分别通过控制开关接入回路，结点A4、B4、C4分别直接与高压侧A、B、C接线端子连接或通过控制开关与高压侧A、B、C接线端子连接，结点a4、b4、c4直接短接，或分别与低压侧a、b、c接线端子连接后通过导线短接，结点a4、b4、c4分别直接与低压侧a、b、c接线端子连接或通过控制开关与低压侧a、b、c接线端子连接。测试时，需要将低压侧a、b、c接线端子互相短接即用导线连接，使各个高压侧接线端子之间形成回路。优选地，阻性负载为电阻，感性负载为变压器。

多组容量测试用感性负载中的各组容量测试用感性负载并联，且各组容量测试用感性负载分别通过控制开关接入回路。

所述变压器绝缘电阻测试用实训模块包括绝缘电阻测试用阻性负载，所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，所述高压侧接线端子与接地端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，所述低压侧接线端子与接地端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，变压器绝缘电阻测试用实训模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块的各控制开关的闭合或断开。

所述绝缘电阻测试用阻性负载的两端并联有绝缘电阻测试用容性负载。绝缘电阻测试用阻性负载可以实现模拟变压器的绝缘测试。设置绝缘电阻测试用容性负载与绝缘电阻测试用阻性负载并联可以实现模拟变压器吸收比测试，可以在保证实现试验接近实际的前提下又能减轻设备重量，节约成本。吸收比指用兆欧表对变压器绝缘加压时间为60s和15s时，测量的绝缘电阻的比值。在进行绝缘电阻测量时，可得到60s和15s时绝缘电阻的大小，其比值即为该容量变压器的吸收比。

变压器绝缘电阻测试用实训模块包括两组绝缘电阻测试用阻性负载或三组绝缘电阻测试用阻性负载，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间；两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在低压侧接线端子与接地端子之间；两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在低压侧接线端子与接地端子之间。

三组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，三组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间，三组绝缘电阻测试用阻性负载中的第三组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间。每组绝缘电阻测试用阻性负载包括一个绝缘电阻测试用阻性负载或多个绝缘电阻测试用阻性负载，每组绝缘电阻测试用阻性负载中的多个绝缘电阻测试用阻性负载并联，且每组绝缘电阻测试用阻性负载中的多个绝缘电阻测试用阻性负载分别通过控制开关接入所在回路，使控制开关控制接入各回路的负载阻值。

所述变压器绝缘电阻测试用实训模块还设有防误操作电路，所述防误操作电路包括控制器，所述控制器用于分别采集高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间的输入电压，并分别与对应的设定值进行比较，当采集的输入电压大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示。

所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间分别连接有分压电路。优选地，各分压电路通过控制开关分别连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间。各分压电路的分压输出端分别与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块用于分别采集各分压电路分压后的电压，并转换成数字信号传递给控制器，所述控制器用于将AD转换模块传递的数字信号与设定值进行比较，当AD转换模块传递的数字信号大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示。

所述变压器损耗测试用实训模块包括电源转换装置以及功率可控的负载装置，所述电源转换装置的输入端与高压侧接线端子连接，所述电源转换装置的输出端与功率可控的负载装置连接，所述电源转换装置用于将高电压变低电压且将交流电压转换为直流电压给功率可控的负载装置供电，所述功率可控的负载装置与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，调整负载装置的功率，模拟变压器的损耗功率。所述电源转换装置可以采用变压器和整流模块，也可以采用开关电源等。

优选地，所述变压器损耗测试用实训模块包括变压器T1、变压器T2、变压器T3、整流模块ZLQ1、整流模块ZLQ2、整流模块ZLQ3，变压器T1的一次侧一端与高压侧A接线端子连接，变压器T2的一次侧一端与高压侧B接线端子连接，变压器T3的一次侧一端与高压侧C接线端子连接，变压器T1、T2、T3的一次侧另一端均与N接线端子连接，变压器T1的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ1的两个输入端连接，变压器T2的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ2的两个输入端连接，变压器T3的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ3的两个输入端连接，整流模块ZLQ1的两个输出端之间串联有电容C10，整流模块ZLQ2的两个输出端之间串联有电容C2，整流模块ZLQ3的两个输出端之间串联有电容C3，电容C1、电容C2、电容C2串联后与功率可控的负载装置的两个输入端连接。设置电容的作用为：当电压升高的时候向电容充电，当电压降低的时候，电容对外放电，使电路的电流更接近恒定电流。变压器T1、T2、T3用于将220V电压变为低电压0-50V之间的电压。所述整流模块采用整流桥。

所述功率可控的负载装置包括直流调速器和损耗测试用阻性负载，所述直流调速器的输入端与整流模块的输出端连接，各损耗测试用阻性负载通过各控制开关与直流调速器的调节端连接，所述直流调速器的输出端与一损耗测试用阻性负载R1连接，功率可控的负载装置的各控制开关均与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制功率可控的负载装置的各控制开关的闭合或断开，实现负载装置功率的调整。直流调速器的调节端也可以连接一个阻值可调的变阻装置，该变阻装置通过控制器可以调节其阻值。

所述变压器直流电阻测试用模块包括直流电阻测试用阻性负载，各个高压侧接线端子之间通过控制开关均连接有高压侧直流电阻测试用阻性负载，各个低压侧接线端子之间通过控制开关均连接有低高压侧直流电阻测试用阻性负载，变压器直流电阻测试用模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器变压器直流电阻测试用模块的各控制开关的闭合或断开，实现变压器的各绕组间的电阻模拟。

变压器直流电阻测试用模块包括多组高压侧直流电阻测试用阻性负载和多组低压侧直流电阻测试用阻性负载，每组高压侧直流电阻测试用阻性负载包括第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载，每组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J18的常开触点分别与结点A8、B8、C8连接，每组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与结点A9连接，结点A8、B8、C8分别与高压侧A、B、C接线端子连接。优选地，结点A8、B8、C8与高压侧A、B、C接线端子之间设有继电器J17的常开触点。每组低压侧直流电阻测试用阻性负载包括第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载，每组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J21的常开触点分别与结点a8、b8、c8连接，每组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与N接线端子连接，结点a8、b8、c8分别与低压侧a、b、c接线端子连接。优选地，结点a8、b8、c8与低压侧a、b、c接线端子之间设有继电器J24的常开触点。

所述变压器变比测试用模块包括分压电路，各个高压侧A、B、C接线端子与N接线端子之间通过控制开关均连接有分压电路，各个分压电路的分压输出端通过控制开关分别对应与各低压侧a、b、c接线端子连接，变压器变比测试用模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器变比测试用模块的各控制开关的闭合或断开。

为了实现变压器的多种变比模拟，所述变压器变比测试用模块包括多组分压电路，每组分压电路的分压比不同，每组分压电路均包括高压侧A接线端子与N接线端子之间第一分压电路，以及高压侧B接线端子与N接线端子之间第二分压电路和高压侧C接线端子与N接线端子之间第三分压电路。多组分压电路并联设置在高压侧接线端子与N接线端子之间，各组分压电路之间通过控制开关切换。各个分压电路由串联的两个变比测试用阻性负载如电阻组成，或由一个变阻装置组成。本发明的变比测试功能模拟采用电阻，由于电阻阻值可调、精度高，使得分压比精度也高，便于设计电路，体积小、成本低且电阻的性能稳定。如模拟10KVA/0.4KVA的变比，本发明的电路经过调试后确定各电阻阻值，用变比测试仪测试时能够快速、精确到达10KVA/0.4KVA。变阻装置可以采用手动调节分压比的变阻器，也可以采用通过控制器可调节分压比的变阻装置，如磁控变阻器等。当各个分压电路采用通过控制器可调节分压比的变阻装置时，高压侧接线端子与N接线端子之间只需设置一组分压电路。

所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间设有通电试验用变压器，所述通电试验用变压器通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，所述控制开关与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制该控制开关的闭合或断开，进行通电试验。该控制开关采用接触器KM1。该通电试验用变压器优选地采用隔离变压器。该通电试验用变压器的要求是进线是A、B、C三相，出线是a、b、c、n四根。通电试验是说变压器低压侧后还会接一些设备，设备电源在变压器低压侧上取。

本发明还包括变压器仿真壳体，各测试用实训模块、控制器、电源模块均设置在变压器仿真壳体中。该变压器仿真式壳体采用真实变压器壳体。所述高压侧接线端子和低压侧接线端子分别对应与仿真式壳体上的对应的绝缘子电连接。当然，各测试用实训模块、控制器、电源模块也可以不设置在变压器仿真壳体内，而是另外设置在一个单独的柜体中，并将变压器仿真壳体固定在该柜体上。

各测试用实训模块、控制器、电源模块还可以设置在一个便携式箱体内，所述便携式箱体上设有高压侧A、B、C接线端子、低压侧a、b、c、N接线端子、接地端子、电源接线端子和通信接线端子。

所述阻性负载为具有阻值的负载不仅仅限于电阻，所述容性负载可以采用电容器，所述感性负载可以采用电感或变压器等。

所述控制器与计算机或无线遥控器进行通讯，用于接收计算机或无线遥控器的指令信号，或者，所述控制器与触摸屏进行通讯，用于接收触摸屏的指令信号。

本发明具有的优点是：本发明为了加强对安装、运维、检修、用监等人员培训的时效性，更好的了解变压器结构、原理及功能，掌握测试技能，提高其分析、解决问题的能力，而设计的一种模拟变压器实训装置，其包括控制器、变压器容量测试用实训模块、变压器绝缘电阻测试用实训模块、变压器损耗测试用实训模块、电源模块以及高压侧接线端子（A、B、C）、低压侧接线端子（a、b、c、N）和接地端子，所述电源模块用于为整个装置供电。本发明因为设置有变压器容量测试用实训模块、变压器绝缘电阻测试用实训模块、变压器损耗测试用实训模块，使得本发明可以进行容量、吸收比、绝缘电阻、变比、直流电阻、损耗测试等，操作使用上也与实际变压器一样。且本发明的模拟变压器实训装置是采用电子与电工方式来替代真实变压器内部结构，实现变压器各项功能的模拟，用于教学培训，该装置具有适应范围广、消耗的功率小、与现场实际相符等特点，是电力教学、培训演示等作为教学实操培训的较好选择。

由于兆欧表型号不同，如：5000V、2500V、1000V、500V等，为防止误使用电压较高的兆欧表，导致测试部分电路中电容被击穿，本发明设计了防误操作电路，所述防误操作电路包括控制器，所述控制器用于分别采集高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间的输入电压，并分别与对应的设定值进行比较，当采集的输入电压大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示。

本发明所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间设有通电试验用变压器，所述通电试验用变压器通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，所述控制开关与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制该控制开关的闭合或断开，进行通电试验。本发明的高压侧电压为380V输入，即一般工业用电电压，低压端电压同样为380V输出，极大地降低了安全事故发生的可能性。

本发明的“模拟变压器”，既有变压器外形，能看到变压器外部结构；又有变压器功能，即可进行常规的电气试验，用本发明的“模拟变压器”进行技能培训，可有效提高培训教学效果，使学员较为容易的掌握变压器测试方法，节约在教育培训方面的人力、物力和时间成本，提高教育培训的综合效益。通过培训，使员工在专业知识和技能上得到巩固与提升，掌握相关工作的标准化作业程序，提高工作效率、企业效益，减少事故的发生。

附图说明

图1为本发明的模拟变压器实训装置的原理示意图；

图2为本发明的变压器绝缘电阻测试用实训模块的示意图的一种实施例；

图3为本发明的变压器绝缘电阻测试用实训模块的示意图的另一种实施例；

图4为本发明的防误操作电路的示意图；

图5为本发明的变压器容量测试用实训模块的示意图的一种实施例；

图6为本发明的变压器容量测试用实训模块的示意图的另一种实施例；

图7为本发明的变压器变比测试用模块的示意图；

图8为本发明的变压器直流电阻测试用模块的示意图；

图9为本发明的变压器损耗测试用实训模块的示意图。

具体实施方式

参见图1至图9，一种模拟变压器实训装置，包括高压侧接线端子（A、B、C）、低压侧接线端子（a、b、c、N）、接地端子、控制器、电源模块、变压器容量测试用实训模块以及变压器绝缘电阻测试用实训模块、变压器损耗测试用实训模块、变压器变比测试用模块、变压器直流电阻测试用模块中的一种或多种。所述电源模块用于为整个装置供电。电源模块用于将220V交流转化为24V直流电压和5V直流电压。本发明的控制器采用PLC控制板。优选地，本发明中所有控制开关采用继电器。当然本发明的控制开关还可以采用其他能被控制器控制的开关。本发明通过控制器通过控制各测试用实训模块内的控制开关，从而控制各测试用实训模块的开启以及控制各测试用实训模块与对应的接线端子连接或断开，使进行各种测试时各测试用实训模块互不干扰。

模拟变压器实训装置可以不设置指令输入装置（如按键、触摸屏等）和提示装置（如声光等，可以是显示屏）等。所述模拟变压器实训装置的控制器可以通过现线的方式或无线的方式与计算机或其他设备如无线遥控器进行通讯，操作者通过计算机或其他设备发送指令信号通过现线的方式或无线的方式传递给模拟变压器实训装置的控制器。当然，模拟变压器实训装置也可以设置指令输入装置（如按键、触摸屏等）和提示装置（如声光等，可以是显示屏），分别与模拟变压器实训装置的控制器连接。通过指令输入装置输入指令信号，通过提示装置或显示装置进行报警或状态显示等。

所述变压器绝缘电阻测试用实训模块包括绝缘电阻测试用阻性负载，所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，所述高压侧接线端子与接地端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，所述低压侧接线端子与接地端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，变压器绝缘电阻测试用实训模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块的各控制开关的闭合或断开。所述绝缘电阻测试用阻性负载的两端并联有绝缘电阻测试用容性负载。绝缘电阻测试用阻性负载可以实现模拟变压器的绝缘测试。设置绝缘电阻测试用容性负载与绝缘电阻测试用阻性负载并联可以实现模拟变压器吸收比测试，可以在保证实现试验接近实际的前提下又能减轻设备重量，节约成本。

参见图2，一种实施例的变压器绝缘电阻测试用实训模块包括两组绝缘电阻测试用阻性负载，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间；两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在低压侧接线端子与接地端子之间；两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在低压侧接线端子与接地端子之间。每组绝缘电阻测试用阻性负载包括一个绝缘电阻测试用阻性负载或多个绝缘电阻测试用阻性负载，每组绝缘电阻测试用阻性负载中的多个绝缘电阻测试用阻性负载并联，且每组绝缘电阻测试用阻性负载中的多个绝缘电阻测试用阻性负载分别通过控制开关接入所在回路，使控制开关控制接入各回路的负载阻值。

本实施例的两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，两组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间。每组绝缘电阻测试用阻性负载包括多个绝缘电阻测试用阻性负载。第一组绝缘电阻测试用阻性负载的各绝缘电阻测试用阻性负载的一端通过继电器的常开触点与结点A10连接，第一组绝缘电阻测试用阻性负载的各绝缘电阻测试用阻性负载的另一端与结点b10连接，第二组绝缘电阻测试用阻性负载的各绝缘电阻测试用阻性负载的一端通过继电器的常开触点与结点C10连接，第二组绝缘电阻测试用阻性负载的各绝缘电阻测试用阻性负载的另一端与结点PE10连接，结点A10通过继电器的常开触点与高压侧接线端子连接，结点C10通过继电器的常开触点与高压侧接线端子连接，结点b10通过继电器的常开触点与低压侧接线端子连接，结点PE10通过继电器的常开触点与接地端子连接。

本实施例的变压器绝缘电阻测试用实训模块的具体电路如下：第一组绝缘电阻测试用阻性负载包括绝缘电阻测试用阻性负载R1、R2、R3，第二组绝缘电阻测试用阻性负载包括绝缘电阻测试用阻性负载R4、R6、R8，绝缘电阻测试用阻性负载R1的一端通过继电器J14的常开触点与结点A10连接，绝缘电阻测试用阻性负载R1的另一端与结点b10连接。绝缘电阻测试用阻性负载R4的一端通过继电器J14的常开触点与结点C10连接，绝缘电阻测试用阻性负载R1的另一端与结点PE10连接。绝缘电阻测试用阻性负载R2的一端通过继电器J13的常开触点与结点A10连接，绝缘电阻测试用阻性负载R2的另一端与结点b10连接。绝缘电阻测试用阻性负载R6的一端通过继电器J13的常开触点与结点C10连接，绝缘电阻测试用阻性负载R6的另一端与结点PE10连接。绝缘电阻测试用阻性负载R3的一端通过继电器J12的常开触点与结点A10连接，绝缘电阻测试用阻性负载R3的另一端与结点b10连接。绝缘电阻测试用阻性负载R8的一端通过继电器J12的常开触点与结点C10连接，绝缘电阻测试用阻性负载R8的另一端与结点PE10连接。结点A10通过继电器J10、J11的常开触点与高压侧A接线端子连接，结点C10通过继电器J10的常开触点与高压侧C接线端子连接。结点b10通过继电器J15的常开触点与低压侧b接线端子连接。结点PE10通过继电器J16的常开触点与接地端子连接。

使用时本实施例的变压器绝缘电阻测试用实训模块时，将高压侧A、B、C接线端子短接，将低压侧a、b、c接线端子短接。测试方法：测高压侧对低压侧时，控制J10/J11/J12/J13/J14/J15开启，测高压侧对PE时控制J10/J11/J12/J13/J14/J16，测低压侧对PE时，控制J10/J11/J12/J13/J14/J15/J16开启。继电器的线圈都是由控制器控制的。

参见图3，一种实施例的变压器绝缘电阻测试用实训模块包括三组绝缘电阻测试用阻性负载，三组绝缘电阻测试用阻性负载中的第一组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，三组绝缘电阻测试用阻性负载中的第二组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间，三组绝缘电阻测试用阻性负载中的第三组绝缘电阻测试用阻性负载的两端分别通过控制开关连接在高压侧接线端子与接地端子之间。每组绝缘电阻测试用阻性负载包括一个绝缘电阻测试用阻性负载或多个绝缘电阻测试用阻性负载，每组绝缘电阻测试用阻性负载中的多个绝缘电阻测试用阻性负载并联，且每组绝缘电阻测试用阻性负载中的多个绝缘电阻测试用阻性负载分别通过控制开关接入所在回路，使控制开关控制接入各回路的负载阻值。

本实施例的每组绝缘电阻测试用阻性负载包括一个绝缘电阻测试用阻性负载。本实施例的变压器绝缘电阻测试用实训模块的具体电路如下：绝缘电阻测试用阻性负载HV-R1的一端通过继电器K4的常开触点与结点A6连接，绝缘电阻测试用阻性负载HV-R1的另一端通过继电器K5的常开触点与结点a6连接，绝缘电阻测试用容性负载CD2与绝缘电阻测试用阻性负载HV-R1并联，所述绝缘电阻测试用阻性负载HV-R3的一端通过继电器K6的常开触点与结点A6连接，绝缘电阻测试用阻性负载HV-R3的另一端通过继电器K7的常开触点与结点PE6连接，绝缘电阻测试用容性负载CD16与绝缘电阻测试用阻性负载HV-R3并联，绝缘电阻测试用阻性负载HV-R5的一端通过继电器K8的常开触点与结点a6连接，绝缘电阻测试用阻性负载HV-R5的另一端通过继电器K9的常开触点与结点PE6连接。绝缘电阻测试用容性负载CD35与绝缘电阻测试用阻性负载HV-R5并联。继电器K4、继电器K5的线圈的一端均接地，继电器K4、继电器K5的线圈的另一端均与控制器的输出端OUTPUT0连接。继电器K6、继电器K7的线圈的一端均接地，继电器K6、继电器K7的线圈的另一端均与控制器的输出端OUTPUT1连接。继电器K8、继电器K9的线圈的一端均接地，继电器K8、继电器K9的线圈的另一端均与控制器的输出端OUTPUT2连接。结点A6、a6、PE6可以分别直接与高压侧A接线端子、低压侧a接线端子、接地端子连接。优选地，结点A6与高压侧A接线端子之间通过继电器K1的常开触点连接，结点a6与低压侧a接线端子之间通过继电器K2的常开触点连接，结点PE6与接地端子之间通过继电器K3的常开触点连接，继电器K1的线圈、继电器K2的线圈、继电器K3的线圈的一端均接地，继电器K1的线圈、继电器K2的线圈、继电器K3的线圈的另一端分别与控制器的输出端OUTPUT6、OUTPUT7、OUTPUT8电连接。控制器可以分别控制继电器K1的线圈、继电器K2的线圈、继电器K3的线圈的通电或断电。

当测量绝缘电阻时，将A、B、C三相短接，a、b、c三相短接。如当测量变压器高对低绝缘电阻时，A、B、C三相短接，a、b、c三相短接后连接兆欧表两端，兆欧表提供直流电源。因此，当测量高压侧对低绝缘电阻、高压侧对地绝缘电阻及低压侧对地绝缘电阻时，可以令A代表高压侧，a代表低压侧，PE代表地。本发明采用电容器并联电阻的方法来替代变压器绕组线圈，可以在保证实现试验接近实际的前提下又能减轻设备重量、节约成本。同时为增强模拟变压器的实用性，增加一套备用电路，学员可2人同时上机操作。绝缘电阻测试部分电路如下：

当测量高对低绝缘电阻时，继电器K1、K2、K4和K5闭合，其他继电器断开，此时即可进行高对低绝缘电阻测量。同样的方法可以测量高压侧对地绝缘电阻及低压侧对地绝缘电阻。本发明也可进行吸收比测试。吸收比指用兆欧表对变压器绝缘加压时间为60s和15s时，测量的绝缘电阻的比值。在进行绝缘电阻测量时，可得到60s和15s时绝缘电阻的大小，其比值即为该容量变压器的吸收比。

由于兆欧表型号不同，如：5000V、2500V、1000V、500V等，为防止误使用电压较高的兆欧表，导致测试部分电路中电容被击穿，本发明设计了防误操作电路，如图4，如低压侧对PE测试绝缘电阻时，规定采用兆欧表为500V的，如果此时使用1000V的兆欧表，防误操作电路可以检测出来，从而控制相应控制开关无法闭合。

参见图4，所述变压器绝缘电阻测试用实训模块还设有防误操作电路，所述防误操作电路包括控制器，所述控制器用于分别采集高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间的输入电压，并分别与对应的设定值进行比较，当采集的输入电压大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示。

所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间分别连接有分压电路。优选地，各分压电路通过控制开关分别连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间。各分压电路的分压输出端分别与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块用于分别采集各分压电路分压后的电压，并转换成数字信号传递给控制器，所述控制器用于将AD转换模块传递的数字信号与设定值进行比较，当AD转换模块传递的数字信号大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示。

参见图4，变压器绝缘电阻测试用实训模块还设有防误操作电路，所述防误操作电路包括三个分压电路，第一分压电路的一端通过继电器K16的常开触点与高压侧A接线端子连接，第一分压电路的另一端通过继电器K16的常开触点与接地端子连接。第一分压电路的分压输出端与AD转换模块的第一输入端连接。第二分压电路的一端通过继电器K17的常开触点与高压侧A接线端子连接，第二分压电路的另一端通过继电器K17的常开触点与低压侧a接线端子连接。第二分压电路的分压输出端与AD转换模块的第二输入端连接。第三分压电路的一端通过继电器K18的常开触点与低压侧a接线端子连接，第三分压电路的另一端通过继电器K18的常开触点与接地端子连接。第三分压电路的分压输出端与AD转换模块的第三输入端连接。当AD转换模块传递的数字信号大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的继电器K1、K2、K3无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示。继电器K16的线圈、继电器K17的线圈、继电器K18的线圈的一端均接地，继电器K16的线圈、继电器K17的线圈、继电器K18的线圈的另一端分别与控制器的输出端OUTPUT9、OUTPUT10、OUTPUT11电连接。控制器可以分别控制继电器K16的线圈、继电器K17的线圈、继电器K18的线圈的通电或断电。各个分压电路由串联的两个电阻组成，或由一个变阻装置组成。

当测量高对低绝缘电阻时，继电器K17闭合；当测量高对地绝缘电阻时，继电器K16闭合；当测量低对地绝缘电阻时，继电器K18闭合。对应的防误操作电路通路。

由于AD转换器的输入电压只能在-5.12V～+5.12V之间，电阻R1与电阻R2大小选择为1：1000且选择高压电阻，例如R1=1 M

，R2=1000 M

，则根据串联分压公式得到：Uin=U兆欧表×

。当U兆欧表=±5000V时，Uin≈±5.00V；当U兆欧表=±2500V时，Uin ≈±2.50V；当U兆欧表=±500V时，Uin ≈±0.50V。

选用AD转换器将模拟信号转为数字信号，例如采用ADC0809转换器模块。该模块的参考负电压默认为“0V”，需先通过程序将参考负电压调至“-5.12V”（具备条件）。该模块转换芯片有8路模拟信号的分时采集端口IN0-IN7，片内有8路模拟选通开关以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。根据地址锁存与译码电路对ADDRO(A)、ADDR1(B)、ADDR2(C)3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。通道选择表如下：

由通道选择表知，本设计的采集端口IN0-IN2对应的3个地址位分别为：000，001和010。转换器连接单片机，将转换的数字信号传输到单片机中，达到电压采集输出目的。再通过程序控制单片机对数据进行处理，并控制电路继电器的通断。

把输入电压Uin与参考量比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示离散信号。转换器可以量化的最大数值为2^8=256个单位，量程采用-5.12V～+5.12V，那么满量程电压除以最大量化单位就得到一个量化单位对应的模拟电压，ΔU=（5.12-（-5.12））V÷256=0.04V。那么，当输入电压Uin为+5.00V时，对应的十进制数为(5.00-(-5.12))÷0.04=253，对应的二进制数字为11111100。同理，当输出电压Uin为-5.00V时，对应的十进制数为(-5.00-(-5.12))÷0.04=3，对应二进制为00000011；当输出电压Uin为+2.50V时，对应二进制为00111110；当输出电压Uin为-2.50V时，对应二进制为01000001；当输出电压Uin为+0.50V时，对应二进制为01110001；当输出电压Uin为0.99V时，对应二进制为10001110。当然，采用手摇式兆欧表电压不稳定，误差是肯定存在的，但其最大电压不会超过兆欧表量程。

当输入电压后，延时一定时间，数字信号小于电路最大工作电压对应的二进制数字时，通过程序控制防误操作电路的继电器K16、K17、K18断开，绝缘电阻测试电路的继电器K1、K2、K3闭合，此时即可正常测量绝缘电阻，试验完成后，绝缘电阻测试电路的继电器K1、K2、K3断开，防误操作电路的继电器K16、K17、K18闭合。当数字信号大于电路最大工作电压对应的二进制数字时，通过程序控制K1、K2、K3无法闭合，并报警，可以采用现有的任何适用的报警方式，如显示屏、声光等。

所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载、容量测试用容性负载、容量测试用感性负载中的一种或多种，各容量测试用阻性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，各容量测试用容性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，各容量测试用感性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，变压器容量测试用实训模块的各控制开关均与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器容量测试用实训模块的各控制开关的闭合或断开，实现变压器的容量模拟。设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用容性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用容性负载串联或并联，任意连接，形成各种组合。设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用阻性负载、容量测试用感性负载、容量测试用容性负载可以三种串联，可以三种并联，可以两种串联有另一种并联，也可以两种并联后与另一种串联等等。

参见图5，变压器容量测试用实训模块的一种结构为：所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载和容量测试用容性负载，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用容性负载、容量测试用阻性负载并联，使容量测试用阻性负载与容量测试用容性负载组成不同的组合接入回路，分别对应模拟不同容量的变压器。

为了实现变压器的多种容量模拟，所述变压器容量测试用实训模块包括多组容量测试用阻性负载，每组容量测试用阻性负载包括高压侧A接线端子与高压侧C接线端子之间的第一容量测试用阻性负载，以及高压侧B接线端子与高压侧C接线端子之间的第二容量测试用阻性负载和高压侧A接线端子与高压侧B接线端子之间的第三容量测试用阻性负载。所述第一容量测试用阻性负载的一端与结点A2电连接，所述第一容量测试用阻性负载的另一端与结点C2电连接，所述第二容量测试用阻性负载的一端与结点B2电连接，所述第二容量测试用阻性负载的另一端与结点C2电连接，所述第三容量测试用阻性负载的一端与结点A2电连接，所述第三容量测试用阻性负载的另一端与结点B2电连接，结点A2通过继电器K5的常开触点与结点A1连接，结点B2通过继电器K26的常开触点与结点B1连接，结点C2通过继电器K12的常开触点与结点C1连接。继电器K5的线圈、继电器K26的线圈、继电器K12的线圈的一端均接地，继电器K5的线圈、继电器K26的线圈、继电器K12的线圈的另一端均通过继电器K19的常开触点与直流电压（如5V）电连接，继电器K19的线圈的一端与直流电压（如5V）电连接，继电器K19的线圈的另一端与控制器的输出端电连接。控制器可以控制继电器K19线圈的通电或断电，且继电器K19线圈的通电与否有指示灯提示。

参见图5，所述变压器容量测试用实训模块还包括容量测试用容性负载，各个高压侧接线端子之间通过控制开关均连接有至少一组容量测试用容性负载，两个高压侧接线端子之间的容量测试用容性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，使容量测试用阻性负载与容量测试用容性负载组成不同的组合接入回路，分别对应模拟不同容量的变压器。为了实现变压器的多种容量模拟，所述变压器容量测试用实训模块包括多组容量测试用容性负载，每组容量测试用容性负载包括高压侧A接线端子与高压侧C接线端子之间的第一容量测试用容性负载，以及高压侧B接线端子与高压侧C接线端子之间的第二容量测试用容性负载和高压侧A接线端子与高压侧B接线端子之间的第三容量测试用容性负载。所述第一容量测试用容性负载的一端与结点A3电连接，所述第一容量测试用容性负载的另一端与结点C3电连接，所述第二容量测试用容性负载的一端与结点B3电连接，所述第二容量测试用容性负载的另一端与结点C3电连接，所述第三容量测试用容性负载的一端与结点A3电连接，所述第三容量测试用容性负载的另一端与结点B3电连接，结点A3通过继电器K49的常开触点与结点A1连接，结点B3通过继电器K70的常开触点与结点B1连接，结点C3通过继电器K56的常开触点与结点C1连接。继电器K49的线圈、继电器K70的线圈、继电器K56的线圈的一端均接地，继电器K49的线圈、继电器K70的线圈、继电器K56的线圈的另一端均通过继电器K63的常开触点与直流电压（如5V）电连接，继电器K63的线圈的一端与直流电压（如5V）电连接，继电器K63的线圈的另一端与控制器的输出端电连接。控制器可以控制继电器K63线圈的通电或断电，且继电器K63线圈的通电与否有指示灯提示。

参见图5，结点A1、B1、C1可以分别直接与高压侧A、B、C接线端子连接。优选地，结点A1与高压侧A接线端子之间通过继电器J5的常开触点连接，结点B1与高压侧B接线端子之间通过继电器J7的常开触点连接，结点C1与高压侧C接线端子之间通过继电器J6的常开触点连接，继电器J5的线圈、继电器J7的线圈、继电器J6的线圈的一端均接地，继电器J5的线圈、继电器J7的线圈、继电器J6的线圈的另一端均通过继电器K90的常开触点与直流电压（如5V）电连接，继电器K90的线圈的一端与直流电压（如5V）电连接，继电器K90的线圈的另一端与控制器的输出端电连接。控制器可以控制继电器K90线圈的通电或断电，且继电器K90线圈的通电与否有指示灯提示。继电器的线圈的两端并联有二极管，所述二极管的正极接地。

各容性负载采用电容器，阻性负载采用电阻。

电力电压器是由线圈绕组组成,但线圈在模拟电路中可以分为电阻与电抗组成。在变压器容量测试中,我们把变压器的低压侧的a/b/c/N接线端子分别对接（短接），让他们形成回路，在由变压器容量测试仪对接高压侧的A/B/C三相，由变压器容量测试仪提供一个电压，就可以有变压器容量测试仪测试出该台变压器的容量是多少。

本发明模拟变压器模拟容量测试采用电阻与电容组合，分别模拟电力变压器的额定数据，如图5中K5、K12、K19、K26、K49、K56、K63、K70、K90为继电器，R5、R12、R19为电阻，CD5、CD12、CD19为电容器。当模拟变压器容量测试时，当操作人员选择容量测试时，程序命令K19、K63、K90闭合，同时控制其他容量组合电路的继电器无法闭合。此时K5、K12、K26、K49、K56、K70、J5、J6、J7闭合，然后把变压器容量测试仪接入高压侧进行容量测试。K90的作用是当模拟变压器进行通电试验时，K90断开状态，防止电压进入烧坏测试板。

在进行容量和绝缘和损耗测试时KM1（图1）是不能闭合的。

变压器容量测试用实训模块中电容和电阻的组合有若干组，分别对应模拟的种不同容量的变压器。

参见图6，变压器容量测试用实训模块的另一种结构为：所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载和容量测试用感性负载，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用阻性负载串联。所述变压器容量测试用实训模块包括一组或多组容量测试用感性负载，每组容量测试用感性负载包括第一容量测试用感性负载、第二容量测试用感性负载、第三容量测试用感性负载。

为了实现变压器的多种容量模拟，所述变压器容量测试用实训模块包括多组容量测试用阻性负载，每组容量测试用阻性负载包括第一容量测试用阻性负载、第二容量测试用阻性负载、第三容量测试用阻性负载。各个高压侧接线端子分别与结点A4、B4、C4连接。优选地，结点A4、B4、C4与各个高压侧接线端子之间设有继电器J25的常开触点。结点A4、B4、C4分别与第一容量测试用阻性负载、第二容量测试用阻性负载、第三容量测试用阻性负载的一端连接，第一容量测试用阻性负载、第二容量测试用阻性负载、第三容量测试用阻性负载的另一端通过继电器J26的常开触点分别与结点A5、B5、C5连接。结点A5、B5、C5分别与第一容量测试用感性负载、第二容量测试用感性负载、第三容量测试用感性负载的一端连接，第一容量测试用感性负载、第二容量测试用感性负载、第三容量测试用感性负载的另一端分别与低压侧a、b、c接线端子连接。测试时需要将低压侧a、b、c接线端子相互短接。优选地，第一容量测试用感性负载、第二容量测试用感性负载、第三容量测试用感性负载分别与各个低压侧接线端子之间设有继电器J29的常开触点。本装置在容量测试时，各个低压侧接线端子之间需要用导线连接，使各个高压侧接线端子之间形成回路。各继电器分别通过控制器控制。优选地，阻性负载为电阻，感性负载为变压器。

参见图7，所述变压器变比测试用模块包括分压电路，高压侧A、B、C接线端子与N接线端子之间通过控制开关均连接有分压电路，各个分压电路的分压输出端通过控制开关分别对应与低压侧a、b、c接线端子连接，变压器变比测试用模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器变比测试用模块的各控制开关的闭合或断开。

为了实现变压器的多种变比模拟，所述变压器变比测试用模块包括多组分压电路，每组分压电路的分压比不同，每组分压电路均包括高压侧A接线端子与N接线端子之间的第一分压电路，以及高压侧B接线端子与N接线端子之间的第二分压电路和高压侧C接线端子与N接线端子之间的第三分压电路。多组分压电路并联设置在高压侧接线端子与N接线端子之间，各组分压电路之间通过控制开关切换。各个分压电路由串联的两个电阻组成，或由一个变阻装置组成。变阻装置可以采用手动调节分压比的变阻器，也可以采用通过控制器可调节分压比的变阻装置，如磁控变阻器等。当各个分压电路采用通过控制器可调节分压比的变阻装置时，高压侧接线端子与N接线端子之间只需设置一组分压电路。

参见图7，本实施例的变压器变比测试用模块设置有三组分压电路。本实施例的第一组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的一端通过继电器J3的常开触点分别与结点A7、B7、C7连接，每组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的另一端与N接线端子连接。每组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的分压输出端通过继电器J6的常开触点分别与结点a7、b7、c7连接。第二组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的一端通过继电器J4的常开触点分别与结点A7、B7、C7连接，每组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的另一端与N接线端子连接。每组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的分压输出端通过继电器J7的常开触点分别与结点a7、b7、c7连接。第三组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的一端通过继电器J5的常开触点分别与结点A7、B7、C7连接，每组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的另一端与N接线端子连接。每组分压电路的第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路的分压输出端通过继电器J8的常开触点分别与结点a7、b7、c7连接。结点A7、B7、C7分别与高压侧A、B、C接线端子连接。优选地，结点A7、B7、C7与高压侧A、B、C接线端子之间设有继电器J3的常开触点。结点a7、b7、c7分别与低压侧a、b、c接线端子连接。优选地，结点a7、b7、c7与低压侧a、b、c接线端子之间设有继电器J9的常开触点。本发明可以通过控制器控制各继电器的线圈的通电、断电，也可以通过变压器上的分接开关SB1控制各继电器的线圈的通电、断电，控制变比开启测试。

本实施例模拟了变压器3种变比测试，第一种是开启分接开关SB1-0档，控制器控制自动开启J2/J3/J6/J9，第2种是开启分接开关SB1-2档，控制器控制自动开启J2/J4/J7/J9，第3种是开启分接开关SB1-0档，控制器控制自动开启J2/J5/J8/J9。

参见图8，所述变压器直流电阻测试用模块包括直流电阻测试用阻性负载，各个高压侧接线端子之间通过控制开关均连接有至少一组直流电阻测试用阻性负载，各个低压侧接线端子之间通过控制开关均连接有至少一组直流电阻测试用阻性负载，变压器直流电阻测试用模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器变压器直流电阻测试用模块的各控制开关的闭合或断开，实现变压器的各绕组间的电阻模拟。

参见图8，本实施例变压器直流电阻测试用模块包括三组高压侧直流电阻测试用阻性负载和三组低压侧直流电阻测试用阻性负载。第一组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J18的常开触点分别与结点A8、B8、C8连接，第一组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与结点A9连接。第二组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J19的常开触点分别与结点A8、B8、C8连接，第二组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与结点A9连接。第三组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J20的常开触点分别与结点A8、B8、C8连接，第三组高压侧直流电阻测试用阻性负载的第一高压侧直流电阻测试用阻性负载、第二高压侧直流电阻测试用阻性负载、第三高压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与结点A9连接。结点A8、B8、C8分别与高压侧A、B、C接线端子连接。优选地，结点A8、B8、C8与高压侧A、B、C接线端子之间设有继电器J17的常开触点。

第一组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J21的常开触点分别与结点a8、b8、c8连接，第一组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与N接线端子连接。第二组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J22的常开触点分别与结点a8、b8、c8连接，第二组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与N接线端子连接。第三组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的一端通过继电器J23的常开触点分别与结点a8、b8、c8连接，第三组低压侧直流电阻测试用阻性负载的第一低压侧直流电阻测试用阻性负载、第二低压侧直流电阻测试用阻性负载、第三低压侧直流电阻测试用阻性负载的另一端均与N接线端子连接。结点a8、b8、c8分别与低压侧a、b、c接线端子连接。优选地，结点a8、b8、c8与低压侧a、b、c接线端子之间设有继电器J24的常开触点。

本实施例直流电阻的测试方法为：直流电阻是测量各绕组间的电阻，如测量高压侧各绕组间的电阻开启J17、J18或者J17、J19或者J17、J20，得出R（AB）、R（BC）、R（AC）的值，这就是高压侧直流电阻测试，同理测量低压侧各绕组间的电阻开启J21、J24或者J22、J24或者J23、J24，得出Rab、Rac、Rbc、Ran、Rbn、Rcn、这就是低压侧直流电阻测试。

参见图9，所述变压器损耗测试用实训模块包括电源转换装置以及功率可控的负载装置，所述电源转换装置的输入端与高压侧接线端子连接，所述电源转换装置的输出端与功率可控的负载装置连接，所述电源转换装置用于将高电压变低电压且将交流电压转换为直流电压给功率可控的负载装置供电，所述功率可控的负载装置与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，调整负载装置的功率，模拟变压器的损耗功率。所述电源转换装置可以采用变压器和整流模块，也可以采用开关电源等。

本实施例所述变压器损耗测试用实训模块包括变压器T1、变压器T2、变压器T3、整流模块ZLQ1、整流模块ZLQ2、整流模块ZLQ3，变压器T1的一次侧一端与高压侧A接线端子连接，变压器T2的一次侧一端与高压侧B接线端子连接，变压器T3的一次侧一端与高压侧C接线端子连接，变压器T1、T2、T3的一次侧另一端均与N接线端子连接，变压器T1的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ1的两个输入端连接，变压器T2的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ2的两个输入端连接，变压器T3的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ3的两个输入端连接，整流模块ZLQ1的两个输出端之间串联有电容C10，整流模块ZLQ2的两个输出端之间串联有电容C2，整流模块ZLQ3的两个输出端之间串联有电容C3，电容C1、电容C2、电容C2串联后与功率可控的负载装置的两个输入端连接。所述整流模块采用整流桥。

所述功率可控的负载装置包括直流调速器和损耗测试用阻性负载，所述直流调速器的输入端与整流模块的输出端连接，各损耗测试用阻性负载通过各控制开关与直流调速器的调节端连接，所述直流调速器的输出端与一阻性负载连接。

测试原理：因变压器损耗测试加入的是380V三相电源，经过变压器把电压降低至0-50V范围内，在进过整流桥把交流变直流，RI为一定阻值功率的电阻，调节直流调速器，我们采用控制器控制直流调速器（KA+R组合），使功率发生变化来模拟电力变压器的损耗功率。

所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间设置通电试验用变压器，所述通电试验用变压器通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，所述控制开关与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制该控制开关的闭合或断开，进行通电试验。该控制开关采用接触器KM1。优选地，通电试验用变压器采用隔离变压器，且是三线变四线的变压器。控制各测试用实训模块与对应的接线端子均断开后，才可以控制KM1闭合，进行通电试验。如采用便携式箱体，则一般不设置通电试验用变压器，即不能进行通电试验，只可以进行容量、绝缘、吸收比、损耗测试。如采用仿真式壳体，则既可以进行容量、绝缘、吸收比、损耗测试，也可以进行通电测试。

本发明还包括变压器仿真壳体，各测试用实训模块、控制器、电源模块均设置在变压器仿真壳体中。该仿真式壳体采用真实变压器壳体。所述高压侧接线端子和低压侧接线端子分别对应与仿真式壳体上的对应的绝缘子电连接。当然，各测试用实训模块、控制器、电源模块也可以不设置在变压器仿真壳体内，而是另外设置在一个单独的柜体中，并将变压器仿真壳体固定在该柜体上。

各测试用实训模块、控制器、电源模块还可以设置在一个便携式箱体内，所述便携式箱体上设有高压侧A、B、C接线端子、低压侧a、b、c、N接线端子、接地端子、电源接线端子和通信接线端子、触摸屏等。

在本模拟变压器实训装置的电源接线端子与供电接线端子之间设有保护电路，所述保护电路包括设置在电源接线端子与供电接线端子之间的断路器、漏保、第二接触器KM2。电源接线端子通电后，第一指示灯亮，闭合断路器，第二指示灯亮，且继电器J1的线圈通电，继电器J1的常闭触点断开，第一指示灯灭。漏保开启，第三指示灯亮，且第二接触器KM2的线圈通电，第二接触器KM2的主触点闭合，供电接线端子得电，输出给电源模块供电，此时，第二接触器KM2的常闭触点断开，第二指示灯灭。电源接线端子与供电接线端子之间设有电压表和电流表。

本模拟变压器既能看到真实变压器的外部结构，又有变压器功能，即可进行常规的电气试验，如进行容量、吸收比、绝缘电阻、变比、直流电阻、损耗测试等，且采用电子与电工方式即电子电路或模块替代真实变压器里的铁芯、线圈等，来实现变压器各项功能的模拟，且一台模拟变压器可以进行不同容量、变比等模拟，用于教学培训，具有适应范围广、消耗的功率小，与现场实际相符等特点，是电力教学、培训演示等作为教学实操培训的较好选择。本发明的各个测试用模块的结构以及整体构思同样适用于单相变压器。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种模拟变压器实训装置，其特征在于：包括高压侧接线端子、低压侧接线端子、控制器、电源模块、变压器容量测试用实训模块以及变压器绝缘电阻测试用实训模块、变压器损耗测试用实训模块、变压器变比测试用模块、变压器直流电阻测试用模块中的一种或多种，所述电源模块用于为整个装置供电；

所述变压器容量测试用实训模块包括容量测试用阻性负载、容量测试用容性负载、容量测试用感性负载中的一种或多种，各容量测试用阻性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，各容量测试用容性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，各容量测试用感性负载通过控制开关分别连接在各个高压侧接线端子之间，变压器容量测试用实训模块的各控制开关均与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器容量测试用实训模块的各控制开关的闭合或断开，实现变压器的容量模拟；

所述变压器绝缘电阻测试用实训模块包括绝缘电阻测试用阻性负载，所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，所述高压侧接线端子与接地端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，所述低压侧接线端子与接地端子之间通过控制开关连接有绝缘电阻测试用阻性负载，变压器绝缘电阻测试用实训模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块的各控制开关的闭合或断开；

所述变压器损耗测试用实训模块包括电源转换装置以及功率可控的负载装置，所述电源转换装置的输入端与高压侧接线端子连接，所述电源转换装置的输出端与功率可控的负载装置连接，所述电源转换装置用于将高电压变低电压且将交流电压转换为直流电压给功率可控的负载装置供电，所述功率可控的负载装置与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，调整负载装置的功率，模拟变压器的损耗功率；

所述变压器变比测试用模块包括分压电路，各个高压侧接线端子与N接线端子之间通过控制开关均连接有分压电路，各个分压电路的分压输出端通过控制开关分别对应与各低压侧接线端子连接，变压器变比测试用模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器变比测试用模块的各控制开关的闭合或断开，实现变压器的多种变比模拟；

所述变压器直流电阻测试用模块包括直流电阻测试用阻性负载，各个高压侧接线端子之间通过控制开关均连接有高压侧直流电阻测试用阻性负载，各个低压侧接线端子之间通过控制开关均连接有低压侧直流电阻测试用阻性负载，变压器直流电阻测试用模块的各控制开关分别与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制变压器变压器直流电阻测试用模块的各控制开关的闭合或断开；

所述变压器绝缘电阻测试用实训模块还设有防误操作电路，所述防误操作电路包括控制器，所述控制器用于分别采集高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间的输入电压，并分别与对应的设定值进行比较，当采集的输入电压大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示；

所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间分别连接有分压电路，各分压电路通过控制开关分别连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间、低压侧接线端子与接地端子之间、高压侧接线端子与接地端子之间，各分压电路的分压输出端分别与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块用于分别采集各分压电路分压后的电压，并转换成数字信号传递给控制器，所述控制器用于将AD转换模块传递的数字信号与设定值进行比较，当AD转换模块传递的数字信号大于设定值时，控制变压器绝缘电阻测试用实训模块内的相应控制开关无法闭合，使相应绝缘电阻的测量不能正常进行，并输出报警信号进行报警提示；

所述高压侧接线端子与低压侧接线端子之间设有通电试验用变压器，所述通电试验用变压器通过控制开关连接在高压侧接线端子与低压侧接线端子之间，所述控制开关与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制该控制开关的闭合或断开，进行通电试验；

还包括变压器仿真壳体，各测试用实训模块、控制器、电源模块均设置在变压器仿真壳体中。

2.根据权利要求1所述的模拟变压器实训装置，其特征在于：所述绝缘电阻测试用阻性负载的两端并联有绝缘电阻测试用容性负载。

3.根据权利要求1所述的模拟变压器实训装置，其特征在于：设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用容性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用阻性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用感性负载、容量测试用容性负载串联或并联，设置在两个高压侧接线端子之间的容量测试用阻性负载、容量测试用感性负载、容量测试用容性负载任意连接，形成各种组合。

4.根据权利要求1所述的模拟变压器实训装置，其特征在于：所述变压器损耗测试用实训模块包括变压器T1、变压器T2、变压器T3、整流模块ZLQ1、整流模块ZLQ2、整流模块ZLQ3，变压器T1的一次侧一端与高压侧A接线端子连接，变压器T2的一次侧一端与高压侧B接线端子连接，变压器T3的一次侧一端与高压侧C接线端子连接，变压器T1、T2、T3的一次侧另一端均与N接线端子连接，变压器T1的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ1的两个输入端连接，变压器T2的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ2的两个输入端连接，变压器T3的二次侧的两端分别与整流模块ZLQ3的两个输入端连接，整流模块ZLQ1的两个输出端之间串联有电容C10，整流模块ZLQ2的两个输出端之间串联有电容C2，整流模块ZLQ3的两个输出端之间串联有电容C3，电容C1、电容C2、电容C2串联后与功率可控的负载装置的两个输入端连接。

5.根据权利要求1所述的模拟变压器实训装置，其特征在于：所述功率可控的负载装置包括直流调速器和损耗测试用阻性负载，所述直流调速器的输入端与整流模块的输出端连接，各损耗测试用阻性负载通过各控制开关与直流调速器的调节端连接，所述直流调速器的输出端与损耗测试用阻性负载连接，功率可控的负载装置的各控制开关均与控制器电连接，所述控制器用于根据操作员的指令信号输出控制信号，控制功率可控的负载装置的各控制开关的闭合或断开，实现负载装置功率的调整。

6.根据权利要求1所述的模拟变压器实训装置，其特征在于：各阻性负载采用电阻，各容性负载采用电容器，各感性负载采用变压器或电感。

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