CN113009234A - 一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法 - Google Patents

一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及安全测试技术领域,本发明公开了一种绕组电阻自动测量系统,包括电源、测量线、热电偶、负载、第一继电器组、第二继电器组、第三继电器组和控制及测量单元。本发明还公开了上述绕组电阻自动测量系统的测量方法,包括如下步骤:S1、测试准备;S2、冷态电阻测量;S3、滚动式存储绕组表面温度;S4、判断绕组发热是否达到稳态;S5、热态电阻测量;S6、结束测试。本发明通过对测量系统的优化,智能判断绕组的温度是否进入了稳态,确保测量过程中有危险可能性的步骤可以按照正确的顺序和间隔安全地进行,并且提高测量的精准度,确保线路切换的顺序,并精确控制测量时间间隔,同时实现小电阻值的精准测量。

Description

一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法
技术领域
本发明涉及安全测试技术领域,具体为一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法。
背景技术
温升测试在安全检测测试中是一项基本的检测项目,其目的是检验器具在使用过程中器具因其自身及其安装、放置环境的发热导致的温度是否符合要求,以避免工作过程中温度过高,对使用者和器具产生危险。
绕组的温升测试有很多方法:用红外线测温仪来测定绕组表面上各点的温度,能够测出什么地方的温度最高,但是红外线无法测出其到达范围之外的温度,因此这种方法无法广泛应用;用点温计可以测定绕组表面的温度,也可以测出绕组的最高温度的位置,因此,在测试绕组的温度时点温计的摆放位置往往影响测试结果。在整机测试时,它只是一种温度监控的手段,所以,对绕组温升的测试、一般使用电阻法。电阻法测定的不是绕组表面上某一点的温度.而是整个绕组的平均温度。
公开号为CN110531122A的发明专利公开了一种变压器温升试验设备及其接线控制系统,其接线控制系统包括第一可控开关,第二可控开关,第三可控开关,第四可控开关,以及分别与第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关以及第四可控开关连接的控制装置。该发明可通过控制装置控制各可控开关按照预设条件接通指定的线路,实现线路切换。但是,该发明只能手动切换电源线路和测试电路,不能确保切换次序,有断开电源和接上测量电路两个步骤先后顺序弄错的危险,且不能自动判断热稳定及记录数据,无法控制测试进程,没有对测量电路进行优化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,一方面,本发明提供如下技术方案:一种绕组电阻自动测量系统,包括电源、测量线、热电偶、负载、第一继电器组、第二继电器组、第三继电器组和控制及测量单元;
所述电源,用于为绕组提供测试时所需的电能,以及根据所述绕组的工作条件要求,设置输出的电压值和频率值;
所述测量线,用于作为在所述控制及测量单元及所述绕组之间传导电压和传输电流的导线;
所述热电偶,与所述控制及测量单元连接,用于测量所述绕组的表面温度;
所述负载,与所述绕组的二次绕组连接;
所述第一继电器组,分别与所述绕组和所述电源连接,用于接通或断开所述电源;
所述第二继电器组,分别与所述绕组和所述测量线连接,用于接通或断开所述测量线;
所述第三继电器组,与所述绕组和所述负载连接,用于接通或断开所述负载;
所述控制及测量单元,包括数据采集仪、电子计算机和继电器驱动器,用于接收来自所述热电偶的温度数据,以及发出指令接通或断开所述第一继电器组、所述第二继电器组和所述第三继电器组。
可选的,所述数据采集仪的输入端与所述热电偶的输出端连接,所述数据采集仪的输出端与所述电子计算机的输入端连接,所述电子计算机的输出端与所述继电器驱动器的输入端连接,所述数据采集仪的电压测量端和电流输出端均通过第二继电器组与所述绕组端头连接。
另一方面,本发明还公开了一种绕组电阻自动测量系统的测量方法,包括如下步骤:
S1、测试准备:断开第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组;
S2、冷态电阻测量:接通第二继电器组,操控控制及测量单元测量绕组的冷态电阻;
S3、滚动式存储绕组表面温度:设定热稳态的判定周期T,顺序断开第二继电器组、接通第一继电器组和第三继电器组,操控热电偶连续探测绕组的表面温度,并操控控制及测量单元对测得的表面温度每隔一个记录周期t进行滚动式存储,当绕组的工作时间达到判定周期T后进入下一步骤;
S4、判断绕组发热是否达到稳态:操控控制及测量单元计算当前时间的表面温度和判定周期T前的表面温度的差值,判断其是否大于规定值,若大于,持续让绕组工作到下一个记录周期t,然后重复本步骤,直至其小于规定值;
S5、热态电阻测量:依次断开第一继电器组和第三继电器组,然后接通第二继电器组,操控控制及测量单元测量绕组的电阻;
S6、结束测试:断开第二继电器组。
可选的,所述控制及测量单元中包括有寄存器1,寄存器2,…,寄存器N,其中,N=60×T/t+1;操控所述控制及测量单元将刚开始测试得到的表面温度存储到寄存器1中,且每隔一个记录周期t,将寄存器1~寄存器(N-1)中存储的表面温度移位写入到寄存器2~寄存器N中,并操控所述控制及测量单元将当前探测的表面温度写入寄存器1中。
与现有技术相比,本发明提供了一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法,具备以下有益效果:本发明通过对测量系统的优化,智能判断绕组的温度是否进入了稳态,确保测量过程中有危险可能性的步骤可以按照正确的顺序和间隔安全地进行,并且提高测量的精准度,确保线路切换的顺序,并精确控制测量时间间隔,同时实现小电阻值的精准测量。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图中:1、电源;2、测量线;3、热电偶;4、第一继电器组;5、第二继电器组;6、第三继电器组;7、控制及测量单元;8、负载;9、绕组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:请参阅图1,本发明提供了一种绕组电阻自动测量系统及其测量方法,包括电源1、测量线2、热电偶3、第一继电器组4、第二继电器组5、第三继电器组6、控制及测量单元7和负载8。
电源1,用于为绕组9提供测试时所需的电能,以及根据绕组9的工作条件要求,设置输出的电压值和频率值;
测量线2,用于作为控制及测量单元7向绕组9提供测试辅助电流的导线,及控制及测量单元7测量绕组9上电压值的导线;
热电偶3的测温端附着到绕组9的表面,热电偶3与控制及测量单元7电性连接,用于测量绕组9的表面温度;
负载8,与绕组9的二次绕组9连接;
第一继电器组4,分别与绕组9和电源1连接,用于接收控制及测量单元7的指令接通或断开电源1与绕组9的连接;
第二继电器组5,分别与绕组9和测量线2连接,用于接收控制及测量单元7的指令接通或断开测量线2;
第三继电器组6,与绕组9和负载8连接,用于接收控制及测量单元7的指令接通或断开负载8与绕组9的连接;
控制及测量单元7,包括数据采集仪、电子计算机和继电器驱动器,数据采集仪用于接收来自热电偶3的温度数据,数据采集仪的输入端与热电偶3的输出端连接。数据采集仪的电压测量端和电流输出端均通过第二继电器组5与绕组9端头连接,可以最大程度地减少测量线2的线阻影响。数据采集仪的输出端与电子计算机的输入端连接,电子计算机的输出端与继电器驱动器的输入端连接,电子计算机发出指令控制继电器驱动器分别接通或断开第一继电器组4、第二继电器组5和第三继电器组6,第一继电器组4、第二继电器组5和第三继电器组6选用常规的多触点继电器。
一种绕组电阻自动测量系统的测量方法,包括如下步骤:
S1、测试准备:断开第一继电器组4、第二继电器组5和第三继电器组6;
S2、冷态电阻测量:接通第二继电器组5,操控控制及测量单元7测量绕组9的冷态电阻;
S3、滚动式存储绕组表面温度:设定热稳态的判定周期T,顺序断开第二继电器组5、接通第一继电器组4和第三继电器组6,操控热电偶3连续探测绕组9的表面温度,并操控控制及测量单元7对测得的表面温度每隔一个记录周期t进行滚动式存储,当绕组9的工作时间达到判定周期T后进入下一步骤;
S4、判断绕组发热是否达到稳态:操控控制及测量单元7计算当前时间的表面温度和判定周期T前的表面温度的差值,判断其是否大于规定值,若大于,持续让绕组9工作到下一个记录周期t,然后重复本步骤,直至其小于规定值;
S5、热态电阻测量:依次断开第一继电器组4和第三继电器组6,然后接通第二继电器组5,操控控制及测量单元7测量绕组9的电阻,其中,断开第一继电器组4和第三继电器组6的时间间隔为100ms,断开第三继电器组6和接通第二继电器组5的时间间隔为100ms,用于放掉绕组9中所存电量,从而保护操控控制及测量单元7并且不影响绕组9的温度变化;
S6、结束测试:断开第二继电器组5。
控制及测量单元7中包括有寄存器1,寄存器2,…,寄存器N,其中,N=60×T/t+1。操控控制及测量单元7将刚开始测试得到的表面温度存储到寄存器1中,且每隔30s,将寄存器1~寄存器(N-1)中存储的表面温度移位写入到寄存器2~寄存器N中,并操控控制及测量单元7将当前探测的表面温度写入寄存器1中。
控制及测量单元7在采集到足够的电阻值数据后,将发出指令断开第二继电器组5,即断开测量线2,至此自动测试过程结束,电阻值数据存储在控制及测量单元7中,绕组温升可以通过以下关系得到:
Figure BDA0002949272480000061
上式中:
△t:绕组温升,单位为开尔文(K);
R1:S2测量的冷态电阻,单位为欧姆(Ω);
R2:S5测量的热态电阻,单位为欧姆(Ω);
k:对铜绕组,等于234.5;对铝绕组,等于225;
t1:测量开始时的室温,单位为摄氏度(℃);
t2:测量结束时的室温,单位为摄氏度(℃)。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种绕组电阻自动测量系统,其特征在于:包括电源、测量线、热电偶、负载、第一继电器组、第二继电器组、第三继电器组和控制及测量单元;
所述电源,用于为绕组提供测试时所需的电能,以及根据所述绕组的工作条件要求,设置输出的电压值和频率值;
所述测量线,用于作为在所述控制及测量单元及所述绕组之间传导电压和传输电流的导线;
所述热电偶,与所述控制及测量单元连接,用于测量所述绕组的表面温度;
所述负载,与所述绕组的二次绕组连接;
所述第一继电器组,分别与所述绕组和所述电源连接,用于接通或断开所述电源;
所述第二继电器组,分别与所述绕组和所述测量线连接,用于接通或断开所述测量线;
所述第三继电器组,与所述绕组和所述负载连接,用于接通或断开所述负载;
所述控制及测量单元,包括数据采集仪、电子计算机和继电器驱动器,用于接收来自所述热电偶的温度数据,以及发出指令接通或断开所述第一继电器组、所述第二继电器组和所述第三继电器组。
2.根据权利要求1所述的一种绕组电阻自动测量系统,其特征在于:所述数据采集仪的输入端与所述热电偶的输出端连接,所述数据采集仪的输出端与所述电子计算机的输入端连接,所述电子计算机的输出端与所述继电器驱动器的输入端连接,所述数据采集仪的电压测量端和电流输出端均通过第二继电器组与所述绕组端头连接。
3.一种如权利要求1~2任一项所述的绕组电阻自动测量系统的测量方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、测试准备:断开第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组;
S2、冷态电阻测量:接通第二继电器组,操控控制及测量单元测量绕组的冷态电阻;
S3、滚动式存储绕组表面温度:设定热稳态的判定周期T,顺序断开第二继电器组、接通第一继电器组和第三继电器组,操控热电偶连续探测绕组的表面温度,并操控控制及测量单元对测得的表面温度每隔一个记录周期t进行滚动式存储,当绕组的工作时间达到判定周期T后进入下一步骤;
S4、判断绕组发热是否达到稳态:操控控制及测量单元计算当前时间的表面温度和判定周期T前的表面温度的差值,判断其是否大于规定值,若大于,持续让绕组工作到下一个记录周期t,然后重复本步骤,直至其小于规定值;
S5、热态电阻测量:依次断开第一继电器组和第三继电器组,然后接通第二继电器组,操控控制及测量单元测量绕组的电阻;
S6、结束测试:断开第二继电器组。
4.根据权利要求3所述的一种绕组电阻自动测量系统的测量方法,其特征在于:所述控制及测量单元中包括有寄存器1,寄存器2,…,寄存器N,其中,N=60×T/t+1;操控所述控制及测量单元将刚开始测试得到的表面温度存储到寄存器1中,且每隔一个记录周期t,将寄存器1~寄存器(N-1)中存储的表面温度移位写入到寄存器2~寄存器N中,并操控所述控制及测量单元将当前探测的表面温度写入寄存器1中。
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