CN200953040Y - 匝间冲击耐电压测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种匝间冲击耐电压测试仪，通过数字信号处理器DSP对用户指令进行接收，进而输出数字设定电压值经D/A转换器连接直流升压电路，生成与设定电压值相应的模拟直流电压经开关控制电路连接到由仪器内部电容和被测感性元件并联而成的振荡电路上，并将被测感性元件上形成的衰减振荡波形经采样电路传递到所述的DSP中，通过将测试波形与标准波形进行对比，最终将测试结果直观的显示在液晶屏上。本实用新型的匝间冲击耐电压测试仪以数字技术为基础，采用数字信号处理器DSP为信息和控制的核心，可实现检测波形的自动对比，测试结果的自动评定，具有工作效率高、可靠性强、结果判定精确等显著效果。

Description

匝间冲击耐电压测试仪

技术领域

本实用新型属于光机电一体化类高性能智能化仪器仪表技术领域，具体地说，是涉及一种可应用于电机、电动工具、变压器、继电器等机电产品电器部分线圈绕组匝与匝以及层与层之间绝缘性能的检测设备。

背景技术

构成电机、电动工具、变压器、继电器等机电产品的电器部分主要是线圈绕组，由于线圈绝缘结构和绝缘材料的不一致，特别是线圈制作工艺水平的差异，使得各种线圈制品在制作过程中均可能存在线圈绕组中匝与匝、层与层之间不同程度的绝缘损伤等绝缘薄弱环节。在没有达到一定条件而被击穿或暴露之前，其线圈或绕组的固有电感量L、品质感量Q值及电阻值等基本上无明显变化，使用常规测量手段如对线圈通入大电流后测试其两端电压、使用毫欧计、电桥等通常无法进行鉴别，其原因就是使用这些常规手段的测试电压不可能足够高以至于击穿绝缘损伤部位，这就给此类线圈制品埋下故障隐患，往往导致日后线圈的损坏或烧毁。

目前，国内外广泛应用于电机、电器绕组品质检查的方法普遍采用冲击波形比较法，此方法在线圈的首尾两端之间施加高压脉冲，模拟电机、电器在实际运行中承受的雷击波或操作波，使试验更接近实际运行情况。由于施加的高压脉冲时间短、能量小，被普遍认为是一种无损试验。具体地说，此方法首先对一个被称之为标准线圈的试品(假定为合格品)施加高压脉冲并取得其中形成的衰减振荡波形，再用一个相同的高压脉冲施加到被测试线圈上，并取得其中形成的衰减振荡波形，将两者进行比较，若两者波形重叠一致，则认为被测试线圈绝缘良好，为合格产品。通过观察比较冲击电压波在线圈绕组中形成的衰减振荡波形，可以迅速鉴别线圈绕组的绝缘状况，进而迅速判别线圈内部的匝间绝缘损伤、电晕放电、部分短路、接线错误、短路、短线等缺陷或故障。

对于目前国内广泛应用的匝间冲击耐电压测试设备主要为模拟设备，采用充气氢闸管进行高压脉冲控制，开机时需要对灯丝预热10分钟以后才能工作，其可靠性受氢闸管工作寿命的限制，大约1年左右就会损坏，使用寿命较短。此外，模拟仪表对冲击波形采样后直接送入示波管交替显示，显示频率受示波管指标的影响。由于刷新频率低，会有抖动现象，因此容易造成操作者的视觉疲劳。而且模拟仪表对显示的波形不能进行自动处理，只能通过人工肉眼观察波形的重合度来判断合格或者不合格，对操作者的素质依赖性较大，容易导致误判，且生产效率低下。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中采用模拟仪表进行电器绕组品质优劣的检测所存在的可靠性低、使用寿命短、需要人工肉眼进行判别易出现误判等不足，提供了一种新型的匝间冲击耐电压测试仪，以数字技术为基础，采用数字信号处理器DSP为信息和控制核心，对数字波形进行自动判定，从而极大的提高了波形判定的准确性和快速性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种匝间冲击耐电压测试仪，包括一数字信号处理器DSP，根据用户输入的指令信息输出数字设定电压值；一直流电压生成电路，根据所述数字信号处理器DSP输出的设定电压值，生成相应的模拟直流电压；一开关控制电路，电连接于所述的直流电压生成电路，在数字信号处理器DSP的通断控制下，将直流电压生成电路输出的模拟直流电压转换成脉冲电压作用到由仪器内部电容和被测感性元件组成的并联电路上；一采样电路，电连接于所述电容和被测感性元件组成的并联电路，对其产生的振荡电压信号进行采样处理，进而通过A/D转换器连接所述的数字信号处理器DSP；一显示模块，显示DSP运行处理后的结果。

作为对上述技术方案的进一步限定，在所述的直流电压生成电路中包含有一D/A转换器，将DSP输出的数字信号转换成模拟信号连接到一PWM控制器的输入端；所述PWM控制器的输出端经开关变压器连接逆变电路，进而经升压电路输出高压直流电。所述升压电路的输出端一方面经一采样反馈电路连接所述的PWM控制器的比较端，另一方面通过所述的开关控制电路连接后续的LC振荡电路。在所述的开关控制电路中包含有一变压器，所述变压器的初级接收DSP发出的开关控制信号，次级并联在可控硅的控制极与阴极之间，所述可控硅串联在所述的升压电路与振荡电路之间。

作为对上述技术方案的又进一步限定，在所述变压器的次级包含有多个次级绕组，每个次级绕组的两端分别与一个可控硅的控制极和阴极相并联，所述多个可控硅相互串联，所构成的串联支路串联在所述的升压电路与振荡电路之间，在所述每一个可控硅的阴极和阳极两端均并联有一阻值相同的分压电阻。所述的负载振荡波形采样电路由两个阻容并联支路相互串联而成或采用由多个分压电阻串联的形式实现。

作为对上述技术方案的再进一步限定，在所述的数字信号处理器DSP上还连接有一串行EEPROM、一按键电路和一通信模块。而所述的显示模块则采用一液晶显示器实现。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的匝间冲击耐电压测试仪以数字技术为基础，采用数字信号处理器DSP为信息和控制的核心，产生的积极效果主要有：

1、采用自电压生成技术，不受电网波动影响，满足相关标准要求，输出冲击峰值电压误差不大于5％；

2、采用可控硅模块控制高压脉冲，无需预热，使用寿命长，可靠性高；

3、振荡波形通过高速A/D采集模块转变为数字信号，便于处理、显示；

4、DSP通过对数字波形进行处理，进行波形面积比较、波形差面积比较、波形相位比较、电晕放电量比较或峰值比较，自动判定被测品是否合格，从而有效避免了采用人工肉眼观察波形所导致的容易误判，生产效率低下等不足。

附图说明

图1是本实用新型匝间冲击耐电压测试仪的具体电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

数字式匝间冲击耐电压测试仪电路结构的主要特征是采用数字信号处理器DSP信息处理系统为核心，控制高压脉冲发生器对标准线圈组件和被测试绕组施加相同的高压脉冲，检测比较两者的瞬态波形，再由DSP将运算处理结果显示在显示屏幕上，通常采用的是液晶显示屏LCD，以测试判别被测线圈的品质优劣，其具体电路原理图参见图1所示。

图1中，用户通过按键等输入模块向DSP输入用户指令，DSP根据接收到的设定电压信息向D/A转换器输出串行数字设定电压值，经D/A转换器进行数模转换后输入到PWM控制器中。所述PWM控制器根据接收到的模拟信号，输出具有一定占空比的脉冲信号经开关变压器连接逆变电路，进而经升压电路生成与设定电压值相应的高压直流电，连接由变压器T1和可控硅SCR组成的开关控制电路。为了确保升压电路输出的高压直流电能够稳定在要求的设定值上，在所述升压电路的输出端连接有一采样电路，采集高压反馈信号经放大器输入到所述的PWM控制器的比较端，进而对其输出脉冲的占空比进行有效的调节。

在所述的开关控制电路中，变压器T1的初级接收由DSP发出的控制信号，控制变压器T1开关动作。所述变压器的次级绕组有六个，每一个绕组与一个可控硅(SCR1～SCR6中的一个)的控制极和阴极相并联，六个可控硅SCR1～SCR6(可控硅SCR4～SCR6在附图中未示出)相互串联，连接在所述的升压电路与振荡电路之间。在所述可控硅SCR1～SCR6的阴极和阳极之间各自并联有一阻值相等的分压电阻R1～R6，可在可控硅SCR1～SCR6截止期间，确保各可控硅SCR1～SCR6两端的电压平均。所述振荡电路由仪表内部电容C1和被测感性元件L1并联而成，所述并联支路一端接地，另一端一方面经开关二极管D1与所述开关控制电路的输出端相连，另一方面连接振荡波形采样电路。所述振荡波形采样电路可由两个相互串联的阻容并联支路连接而成(附图中仅示出了由电容C2和电阻R7组成的一个并联支路，另外一个并联支路未示出)，或者采用电阻串联分压的方式实现采样。

当启动所述数字式匝间冲击耐电压测试仪进行工作时，首先将标准线圈组件并联在电容C2的两端。然后，DSP输出控制信号控制变压器T1导通工作，通过其次级生成直流电压触发各可控硅SCR1～SCR6同时导通。高压直流电经所述的开关控制电路作用到电容C1上，在短时间内完成充电过程。此时，由于可控硅两端的电压相等，因此可控硅SCR1～SCR6自动关断，电容C1和标准线圈组件产生自激振荡，并通过阻容采样电路采集负载上形成的衰减振荡波形，进而通过可编程放大器进行处理后，由高速A/D转换器生成数字信号反馈到所述的DSP数字信号处理器中。所述DSP将采集到的标准波形数据存储到串行EEPROM中，然后，将标准线圈组件取出，更换成待测线圈组件，重复上述工作过程，在被测线圈组件上施加相同的高压脉冲信号，比较两者的瞬态波形，再由DSP将运算处理结果显示在液晶显示屏LCD上，以判别被测线圈组件品质的优劣。

所述高速A/D转换器可以将线圈上的衰减振荡模拟波形的变化量高速转换成单位时间的电压量数字信号，以供DSP信息处理系统进行数字化处理，起到了将模拟信号数字化极为关键的桥梁作用。A/D转换器的转换速度越快，即对模拟信号的采样时间单位分得越细，图形记录就越真实。而对于波形振荡周期非常短的线圈来说，它的电压随时间变化的速度非常快，因此，在将振荡波形的模拟信号进行数字变化时，要求使用变换速度非常高的A/D转换器，否则，就不能正确的采集和真实的显示这个高速变化的波形。

在所述匝间冲击耐压测试仪内部都设置有起极为重要作用的高压开关器件，其特性很大程度上决定了设备的性能、可靠性和使用寿命。此测试仪器开机即可工作，其可控硅SCR1～SCR6更无使用寿命的限制。

为了方便所述匝间冲击耐压测试仪与外部设备之间进行通信，在所述DSP上还连接有一通信模块，可采用RS232串行总线或RS485总线实现测试仪器与外部设备之间的连接。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：包括

一数字信号处理器DSP，根据用户输入的指令信息输出数字设定电压值；

一直流电压生成电路，根据所述数字信号处理器DSP输出的设定电压值生成相应的模拟直流电压；

一开关控制电路，电连接于所述的直流电压生成电路，在数字信号处理器DSP的通断控制下，将直流电压生成电路输出的模拟直流电压转换成脉冲电压作用到由仪器内部电容和被测感性元件组成的并联电路上；

一采样电路，电连接于所述电容和被测感性元件组成的并联电路，对其产生的振荡电压信号进行采样处理，进而通过A/D转换器连接所述的数字信号处理器DSP；

一显示模块，显示DSP运行处理后的结果。

2.根据权利要求1所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：在所述的直流电压生成电路中包含有一D/A转换器，将DSP输出的数字信号转换成模拟信号连接到一PWM控制器的输入端；所述PWM控制器的输出端经开关变压器连接逆变电路，进而经升压电路输出高压直流电。

3.根据权利要求1或2所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：在所述的开关控制电路中包含有一变压器，所述变压器的初级接收DSP发出的开关控制信号，次级并联在可控硅的控制极与阴极之间，所述可控硅串联在所述的升压电路与振荡电路之间。

4.根据权利要求3所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：在所述变压器的次级包含有多个次级绕组，每个次级绕组的两端分别与一个可控硅的控制极和阴极相并联，所述多个可控硅相互串联，所构成的串联支路串联在所述的升压电路与所述电容和被测感性元件组成的并联电路之间。

5.根据权利要求4所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：在所述每一个可控硅的阴极和阳极两端均并联有一阻值相同的分压电阻。

6.根据权利要求3所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：所述升压电路的输出端经一采样反馈电路连接所述的PWM控制器的比较端。

7.根据权利要求3所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：所述的负载振荡波形采样电路由两个阻容并联支路相互串联而成。

8.根据权利要求3所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：所述的负载振荡波形采样电路由多个分压电阻串联而成。

9.根据权利要求1所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：在所述的数字信号处理器DSP上还连接有一串行EEPROM、一按键电路和一通信模块。

10.根据权利要求1所述的匝间冲击耐电压测试仪，其特征在于：所述的显示模块为一液晶显示器。

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