CN114113836B - 一种隔离变压器的温升实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔离变压器的温升实验装置及方法，涉及隔离变压器技术领域。本发明装置及方法一方面通过定时的方法自动切换隔离变压器上电工作和断电测量绕组内阻实现测试时间的控制，测试时间精确，克服了现有的通过万用表测量绕组内阻的测试时间延误的问题，最终获得的绕组内阻值准确度高，相应地最终计算的绕组温升值的准确度和可靠性也高；另一方面测量绕组内阻的设备由万用表手动测量改为利用可通信毫欧表自动测量、MCU自动读取测量值，既简化了操作过程又提高了测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及隔离变压器技术领域，具体涉及一种隔离变压器的温升实验装置及方法。
背景技术
隔离变压器的现有温升实验方法中，第一种方法是直接采用红外测温仪非接触式测量绕组温度，该方法的缺点是红外测温仪的精确度不高，第二种方法是采用直接接触式的热电偶测温，该方法的缺点是热电偶测试的是绕组的局部温度，而且要事先将热电偶固定在变压器绕组上再通电，操作过程复杂且带电测量有很多危险性。第三种方法是利用内阻法计算温升值，但是在断开变压器电源时再去用万用表测量绕组内阻，缺点是万用表测量精度不够且存在测试时间延误的问题，导致所获得的最终的绕组内阻值不准确，从而最终计算的温升值也不准确。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种隔离变压器的温升实验装置及方法，能够实现多时间点、高精度自动测量绕组内阻，所获测量数据及时准确。
本发明的技术方案为：
一种隔离变压器的温升实验装置，其特征在于，该装置包括：待试验的隔离变压器、可调电源、电流表、电压表、第一可通信毫欧表、第二可通信毫欧表、两个双刀单掷继电器开关、可调负载、MCU和温度传感器；所述温度传感器与MCU通信连接；所述隔离变压器的初级线圈依次电连接所述第一可通信毫欧表、第一双刀单掷继电器开关K1、电流表、电压表和可调电源；所述隔离变压器的次级线圈依次电连接第二可通信毫欧表、第二双刀单掷继电器开关K2和可调负载；所述第一可通信毫欧表和第二可通信毫欧表还与MCU通信连接；所述两个双刀单掷继电器的线圈均与MCU电连接。
一种基于所述隔离变压器的温升实验装置的隔离变压器的温升实验方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：获取待实验隔离变压器的输入绕组回路串联的熔断器的额定电流Io；
步骤2：将所述隔离变压器的温升实验装置置于实验室，启动第一可通信毫欧表、第二可通信毫欧表、MCU和温度传感器，且令MCU开始计时以及读取第一可通信毫欧表的实时测量值、第二可通信毫欧表的实时测量值和温度传感器的实时测量值；所述第一可通信毫欧表的测量值为所述隔离变压器的输入绕组之间的电阻，所述第二可通信毫欧表的测量值为所述隔离变压器的输出绕组之间的电阻，所述温度传感器的测量值为环境温度。
步骤3：当MCU计时到达24小时，MCU首先记录该时刻第一可通信毫欧表的测量值r1、第二可通信毫欧表的测量值r2以及温度传感器的测量值t1，然后MCU控制第一双刀单掷继电器开关K1和第二双刀单掷继电器开关K2均闭合，再然后在MCU中设置记录次数N和时间间隔M后MCU重新开始计时；
步骤4：使用可调电源将隔离变压器输入电压调整到额定电压值，以及通过二次侧连接的可调负载提高负载绕的负载将输入电流调整到目标电流值，当电流增加直至所有负载绕组全部短路的情况下也无法达到目标电流值时，应采用所述额定电压和所有负载绕组全部短路的情况下达到的最大输入电流继续进行试验，试验应连续进行不少于6小时；
步骤5：当MCU重新计时达到6小时，MCU首先记录该时刻第一可通信毫欧表的测量值、第二可通信毫欧表的测量值以及温度传感器的测量值t2，然后MCU控制第一双刀单掷继电器开关K1和第二双刀单掷继电器开关K2均断开；
步骤6：在保持恒温恒湿的条件下，经过预设时间M后，MCU再次记录第一可通信毫欧表的测量值和第二可通信毫欧表的测量值；
步骤7：按照步骤6的方法，重复执行步骤6，直至累计记录第一可通信毫欧表的测量值和第二可通信毫欧表的测量值达到预设的次数N；
步骤8：以时间T为横坐标、电阻R为纵坐标，在MCU中利用描点法分别将其记录的第一可通信毫欧表的N次测量值和第二可通信毫欧表的N次测量值绘制在两个T-R坐标平面上；
步骤9：分别对两个T-R坐标平面上绘制的数据点进行拟合获得各自对应的拟合直线，分别通过两条拟合直线算出T＝0时刻的输入绕组之间的电阻R1和输出绕组之间的电阻R2，分别获得在试验电流条件下输入绕组的最大电阻R1和输出绕组的最大电阻R2；
步骤10：通过下式分别计算输入绕组的温升和输出绕组的温升；
式中，t代表温升值，K；r代表绕组在环境温度t1时的电阻，Ω；R代表在试验电流条件下绕组的最大电阻，Ω；k代表在0℃时绕组电阻温度系数的倒数；
步骤11：比较输入绕组及输出绕组的温升值，取其中的最大值作为所述隔离变压器的温升值。
进一步地，根据所述的隔离变压器的温升实验方法，通过熔断器规格书获得待实验隔离变压器的输入绕组回路串联的熔断器的额定电流Io。
进一步地，根据所述的隔离变压器的温升实验方法，所述目标电流值为1.7Io±10％。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案较现有技术具有以下有益效果：本发明装置及方法一方面通过定时的方法自动切换隔离变压器上电工作和断电测量绕组内阻实现测试时间的控制，测试时间精确，克服了现有的通过万用表测量绕组内阻的测试时间延误的问题，最终获得的绕组内阻值准确度高，相应地最终计算的绕组温升值的准确度和可靠性也高；另一方面测量绕组内阻的设备由万用表手动测量改为利用毫欧表自动测量、MCU自动读取测量值，既简化了操作过程又提高了测量精度。
附图说明
图1为本实施方式隔离变压器的温升实验装置的结构示意图；
图2为本实施方式隔离变压器的温升实验方法的具体流程示意图；
图3为本实施方式T-R坐标平面上描点于拟合直线的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
图1是本实施方式隔离变压器的温升实验装置结构示意图，如图1所示，所述隔离变压器的温升实验装置包括待试验的隔离变压器、可调电源、电流表、电压表、第一可通信毫欧表、第二可通信毫欧表、两个双刀单掷继电器、可调负载、MCU和温度传感器。如图1所示，所述温度传感器与MCU通信连接；所述隔离变压器的初级线圈依次电连接所述第一可通信毫欧表、第一双刀单掷继电器开关K1、电流表、电压表和可调电源；所述隔离变压器的次级线圈依次电连接第二可通信毫欧表、第二双刀单掷继电器开关K2和可调负载；所述第一可通信毫欧表和第二可通信毫欧表还与MCU通信连接；所述两个双刀单掷继电器的线圈均与MCU电连接。
图2是本实施方式隔离变压器的温升实验方法的流程示意图，如图2所示，所述隔离变压器的温升实验方法包括如下步骤：
步骤1：获取待实验隔离变压器的输入绕组回路串联的熔断器的额定电流Io。
在本实施方式中，是通过熔断器规格书获得待实验隔离变压器的输入绕组回路串联的熔断器的额定电流Io。
步骤2：将所述隔离变压器的温升实验装置置于实验室，启动第一可通信毫欧表、第二可通信毫欧表、MCU和温度传感器，且令MCU开始计时以及读取第一可通信毫欧表的实时测量值、第二可通信毫欧表的实时测量值和温度传感器的实时测量值；所述第一可通信毫欧表的测量值为所述隔离变压器的输入绕组之间的电阻，所述第二可通信毫欧表的测量值为所述隔离变压器的输出绕组之间的电阻，所述温度传感器的测量值为环境温度。
步骤3：当MCU计时到达24小时，MCU首先记录该时刻第一可通信毫欧表的测量值r1、第二可通信毫欧表的测量值r2以及温度传感器的测量值t1，然后MCU控制第一双刀单掷继电器开关K1和第二双刀单掷继电器开关K2均闭合，再然后在MCU中设置记录次数N和时间间隔M后MCU重新开始计时；
步骤4：使用可调电源将隔离变压器输入电压调整到规格书规定的额定电压值，以及通过二次侧连接的可调负载提高负载绕的负载将输入电流调整到目标电流值1.7Io±10％，当电流增加直至所有负载绕组全部短路的情况下也无法达到目标电流值时，应采用所述额定电压和所有负载绕组全部短路的情况下达到的最大输入电流继续进行试验，试验应连续进行不少于6小时。
步骤5：当MCU重新计时达到6小时，MCU首先记录该时刻第一可通信毫欧表的测量值、第二可通信毫欧表的测量值以及温度传感器的测量值t2，然后MCU控制第一双刀单掷继电器开关K1和第二双刀单掷继电器开关K2均断开；
步骤6：在保持恒温恒湿的条件下，经过预设时间M后，MCU再次记录第一可通信毫欧表的测量值和第二可通信毫欧表的测量值。在本实施方式中M＝10。
步骤7：按照步骤6的方法，重复执行步骤6，直至累计记录第一可通信毫欧表的测量值和第二可通信毫欧表的测量值达到预设的次数N，本实施方式中N＝5。
步骤8：以时间T为横坐标、电阻R为纵坐标，在MCU中利用描点法分别将其记录的第一可通信毫欧表的N次测量值和第二可通信毫欧表的N次测量值绘制在两个T-R坐标平面上，如图3所示。
步骤9：分别对两个T-R坐标平面上绘制的数据点进行拟合获得各自对应的拟合直线，分别通过两条拟合直线算出T＝0时刻的输入绕组之间的电阻R1和输出绕组之间的电阻R2，分别获得在试验电流条件下输入绕组的最大电阻R1和输出绕组的最大电阻R2。
步骤10：通过下式分别计算输入绕组的温升和输出绕组的温升；
式中，t代表温升值，K；r代表绕组在环境温度t1时的电阻，Ω；R代表在试验电流条件下绕组的最大电阻，Ω；k代表在0℃时绕组电阻温度系数的倒数，例如对于铜，该值为234.5K。
步骤11：比较输入绕组及输出绕组的温升值，取其中的最大值作为所述隔离变压器的温升值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。
Claims (3)
1.一种隔离变压器的温升实验方法，通过隔离变压器的温升实验装置实现，该装置包括：待试验的隔离变压器、可调电源、电流表、电压表、第一可通信毫欧表、第二可通信毫欧表、两个双刀单掷继电器开关、可调负载、MCU和温度传感器；所述温度传感器与MCU通信连接；所述隔离变压器的初级线圈依次电连接所述第一可通信毫欧表、第一双刀单掷继电器开关K1、电流表、电压表和可调电源；所述隔离变压器的次级线圈依次电连接第二可通信毫欧表、第二双刀单掷继电器开关K2和可调负载；所述第一可通信毫欧表和第二可通信毫欧表还与MCU通信连接；所述两个双刀单掷继电器的线圈均与MCU电连接；
其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：获取待实验隔离变压器的输入绕组回路串联的熔断器的额定电流Io；
步骤2：将所述隔离变压器的温升实验装置置于实验室，启动第一可通信毫欧表、第二可通信毫欧表、MCU和温度传感器，且令MCU开始计时以及读取第一可通信毫欧表的实时测量值、第二可通信毫欧表的实时测量值和温度传感器的实时测量值；所述第一可通信毫欧表的测量值为所述隔离变压器的输入绕组之间的电阻，所述第二可通信毫欧表的测量值为所述隔离变压器的输出绕组之间的电阻，所述温度传感器的测量值为环境温度；
步骤3：当MCU计时到达24小时，MCU首先记录该时刻第一可通信毫欧表的测量值r1、第二可通信毫欧表的测量值r2以及温度传感器的测量值t1，然后MCU控制第一双刀单掷继电器开关K1和第二双刀单掷继电器开关K2均闭合，再然后在MCU中设置记录次数N和时间间隔M后MCU重新开始计时；
步骤4：使用可调电源将隔离变压器输入电压调整到额定电压值，以及通过二次侧连接的可调负载提高负载绕的负载将输入电流调整到目标电流值，当电流增加直至所有负载绕组全部短路的情况下也无法达到目标电流值时，应采用所述额定电压和所有负载绕组全部短路的情况下达到的最大输入电流继续进行试验，试验应连续进行不少于6小时；
步骤5：当MCU重新计时达到6小时，MCU首先记录该时刻第一可通信毫欧表的测量值、第二可通信毫欧表的测量值以及温度传感器的测量值t2，然后MCU控制第一双刀单掷继电器开关K1和第二双刀单掷继电器开关K2均断开；
步骤6：在保持恒温恒湿的条件下，经过预设时间M后，MCU再次记录第一可通信毫欧表的测量值和第二可通信毫欧表的测量值；
步骤7：按照步骤6的方法，重复执行步骤6，直至累计记录第一可通信毫欧表的测量值和第二可通信毫欧表的测量值达到预设的次数N；
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步骤9：分别对两个T-R坐标平面上绘制的数据点进行拟合获得各自对应的拟合直线，分别通过两条拟合直线算出T＝0时刻的输入绕组之间的电阻R1和输出绕组之间的电阻R2，分别获得在试验电流条件下输入绕组的最大电阻R1和输出绕组的最大电阻R2；
步骤10：通过下式分别计算输入绕组的温升和输出绕组的温升；
式中，t代表温升值，K；r代表绕组在环境温度t1时的电阻，Ω；R代表在试验电流条件下绕组的最大电阻，Ω；k代表在0℃时绕组电阻温度系数的倒数；
步骤11：比较输入绕组及输出绕组的温升值，取其中的最大值作为所述隔离变压器的温升值。
2.根据权利要求1所述的隔离变压器的温升实验方法，其特征在于，通过熔断器规格书获得待实验隔离变压器的输入绕组回路串联的熔断器的额定电流Io。
3.根据权利要求1所述的隔离变压器的温升实验方法，其特征在于，所述目标电流值为1.7Io±10％。
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