CN211263681U

CN211263681U - 一种工频耐压试验装置

Info

Publication number: CN211263681U
Application number: CN201921943281.9U
Authority: CN
Inventors: 李科
Original assignee: Hubei Instrument Tiancheng Power Equipment Co ltd
Current assignee: Hubei Instrument Tiancheng Power Equipment Co ltd
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2029-11-12

Abstract

本实用新型提出了一种工频耐压试验装置，在小信号采集电路中设置电压跟随器和采样保持器，即使小信号峰值低也可以实现小信号的采集，其原理为：小信号经过电压跟随器跟随后输出至采样保持器，电压跟随器的输出电压跟随小信号变化，当小信号处于峰值时，电压跟随器的输出信号达到最大，进而向采样保持器的保持电容充电，此时，采样保持器处于采样期间；当小信号从峰值开始下降时，电压跟随器的输出随之降低，此时，采样保持器进入保持期间，保持电容的电压不变，使得采样保持器的输出不变，进而可以在小信号峰值低的情况下，依然可以采集小信号的峰值电压，进而提高测量精度。

Description

一种工频耐压试验装置

技术领域

本实用新型涉及绝缘测试领域，尤其涉及一种工频耐压试验装置。

背景技术

工频耐压试验就是对电力设备施加一定的电压，并保持一定时间，以考察电力设备绝缘承受各种电压的能力。其试验方法通常采用电容分压器法，分压器是一种将高电压波形转换成低电压波形的转换装置，它由高压臂和低压臂组成，输入电压加在整个装置上，而输出电压则取自低压臂。其中，电容分压器法测量高电压的原理是：将被测试品的电压通过串联的电容分压器进行分压，测出其中低阻抗电容器上的电压，再用分压比算出被测电压，进而得出被测试品两端是漏电流的大小，超出阈值，则判定被测试品绝缘性不合格。但是在测量被测试品的电压时，传统的做法是在低阻抗电容器的一端增加运放和二极管，通过运放和二极管的导通检测低阻抗电容器的电压，但是当输入小信号波形的正向峰值小于二极管的正向导通电压时，二极管将截止，此时便不能检测低阻抗电容器的电压，因此，经常造成低阻抗电容器电压无法检测，进而导致测量精度低。因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种工频耐压试验装置，可以精确测量低阻抗电容器的电压，进而提高测量精度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种工频耐压试验装置，可以精确测量低阻抗电容器的电压，进而提高测量精度。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种工频耐压试验装置，其包括市电、调压器、试验变压器、分压器、被测试品、小信号采集电路、A/D转换器和处理器，小信号采集电路包括电压跟随器和采样保持器；

市电通过调压器与试验变压器的原边电性连接，试验变压器的副边与被测试品的两端一一对应电性连接，分压器并联在被测试品的两端，分压器的低压臂通过顺次串联的电压跟随器和采样保持器与A/D转换器的模拟输入端电性连接，A/D转换器的数字输出端与处理器的I/O口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，分压器包括串联的电容C5和电容 C6；

电容C5为分压器的高压臂，电容C6为分压器的低压臂，电容C5的一端与被测试品的一端电性连接，电容C5的另一端通过电容C6与被测试品的另一端电性连接，电压跟随器的输入端与电容C5的另一端电性连接。

进一步优选的，电压跟随器包括运算放大器LM358、二极管D10、二极管 D11、电阻R22和电容C3；

电容C5的另一端与运算放大器LM358的引脚5电性连接，运算放大器 LM358的引脚6通过正向导通的二极管D10与运算放大器LM358的输出端电性连接，运算放大器LM358的输出端通过正向导通的二极管D11与采样保持器的输入端电性连接，电容C3的一端与运算放大器LM358的输出端电性连接，电容C3的另一端分别电阻R22的一端和运算放大器LM358的引脚6电性连接，电阻R22的另一端与采样保持器的输入端电性连接。

进一步优选的，采样保持器包括电阻R23、MOS管Q4、电容C4和运算放大器LM358；

运算放大器LM358的输出端通过正向导通的二极管D11与MOS管Q4栅极电性连接，电阻R22的另一端通过电阻R23与MOS管Q4的栅极电性连接， MOS管Q4的漏极通过电容C4接地，MOS管Q4的源极分别与MOS管Q4的漏极和运算放大器LM358的引脚3电性连接，运算放大器LM358的2引脚分别与电阻R22的另一端和运算放大器LM358的引脚1电性连接，运算放大器 LM358的引脚1与A/D转换器的模拟输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括并联在调压器副边与试验变压器原边之间的滤波器。

进一步优选的，滤波器包括电容C7、电容C8、电感L4和电感L9；

电容C7的一端与调压器副边的一端电性连接，电容C7的另一端通过电感 L4与调压器副边的另一端电性连接；

电容C8的一端与调压器副边的一端电性连接，电容C8的另一端通过电感 L9与调压器副边的另一端电性连接。

进一步优选的，还包括并联在过压保护装置与试验变压器原边之间的过压保护装置。

进一步优选的，过压保护装置包括电感L2、L3、稳压管D12和稳压管 D13；

电感L2的一端与电容C8的一端电性连接，电感L2的另一端通过电感L3 分别与稳压管D12的负极和稳压管D13的正极电性连接，稳压管D12的正极和稳压管D13的负极分别与调压器副边的另一端电性连接。

本实用新型的一种工频耐压试验装置相对于现有技术具有以下有益效果： (1)在小信号采集电路中设置电压跟随器和采样保持器，即使小信号峰值低也可以实现小信号的采集，其原理为：小信号经过电压跟随器跟随后输出至采样保持器，电压跟随器的输出电压跟随小信号变化，当小信号处于峰值时，电压跟随器的输出信号达到最大，进而向采样保持器的保持电容充电，此时，采样保持器处于采样期间；当小信号从峰值开始下降时，电压跟随器的输出随之降低，此时，采样保持器进入保持期间，保持电容的电压不变，使得采样保持器的输出不变，进而可以在小信号峰值低的情况下，依然可以采集小信号的峰值电压，进而提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种工频耐压试验装置的结构图；

图2为本实用新型一种工频耐压试验装置中调压器、滤波器、过压保护装置、试验变压器、被测试品、分压器的连接示意图；

图3为本实用新型一种工频耐压试验装置中小信号采集电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种工频耐压试验装置，其包括市电、调压器、滤波器、过压保护装置、试验变压器、被测试品、分压器、小信号采集电路、A/D转换器和处理器。其中，市电、调压器、滤波器、过压保护装置、试验变压器、被测试品、分压器顺次电性连接，小信号采集电路的输入端与分压器的低压臂电性连接，小信号采集电路的输出端与A/D转换器的模拟输入端电性连接，A/D转换器的数字输出端与处理器的I/O口电性连接。

实验装置的工作原理为：调压器将市电变成连续的工频交流电压，经过滤波器滤波，过压保护装置过压保护，加在试验变压器的原边，由试验变压器升压，将低电压转换成高电压，并将高电压加在被测试品上，小信号采集电路采集分压器低压臂上的电压，并发送给A/D转换器转换成数字信号，数字信号发送给处理器。由于本实施例中，调压器和试验变压器为本领域的惯用手段，因此，本实施例中不对其型号做限定；本实施例不涉及对A/D转换器和处理器的改进，可以使用任意型号的A/D转换器和处理器，因此，在此不再累述A/D转换器和处理器的型号。

进一步优选的，如图2所示，滤波器包括电容C7、电容C8、电感L4和电感L9；具体的，电容C7的一端与调压器副边的一端电性连接，电容C7的另一端通过电感L4与调压器副边的另一端电性连接；容C8的一端与调压器副边的一端电性连接，电容C8的另一端通过电感L9与调压器副边的另一端电性连接。

进一步优选的，如图2所示，过压保护装置包括电感L2、L3、稳压管D12 和稳压管D13；具体的，电感L2的一端与电容C8的一端电性连接，电感L2 的另一端通过电感L3分别与稳压管D12的负极和稳压管D13的正极电性连接，稳压管D12的正极和稳压管D13的负极分别与调压器副边的另一端电性连接。

进一步优选的，分压器是一种将高电压波形转换成低电压波形的转换装置, 它由高压臂和低压臂组成。输入电压加在整个装置上，而输出电压则取自低压臂。通过分压器可以解决低压仪器测量高压峰值以及波形的问题。分压器可以分为电阻分压器、电容分压器和阻容分压器，由于工频耐压试验很多时候电压会很高，在使用电阻分压器和阻容分压器时会产生杂散电容，影响测量的精度，同时电阻分压器在工频耐压试验中会消耗很多功率，所以在工频耐压试验中，往往用到的分压器是电容分压器。因此，如图2所示，本实施例的分压器采用电容分压器，分压器包括串联的电容C5和电容C6；具体的，电容C5为分压器的高压臂，电容C6为分压器的低压臂，电容C5的一端与被测试品的一端电性连接，电容C5的另一端通过电容C6与被测试品的另一端电性连接，电压跟随器的输入端与电容C5的另一端电性连接。

本实施例中，通过小信号采集电路采集分压器低压臂的电压，即电容C5的电压。其中，小信号采集电路包括电压跟随器和采样保持器；分压器的低压臂通过顺次串联的电压跟随器和采样保持器与A/D转换器的模拟输入端电性连接，A/D转换器的数字输出端与处理器的I/O口电性连接。其工作原理是：小信号经过电压跟随器跟随后输出至采样保持器，电压跟随器的输出电压跟随小信号变化，当小信号处于峰值时，电压跟随器的输出信号达到最大，进而向采样保持器的保持电容充电，此时，采样保持器处于采样期间；当小信号从峰值开始下降时，电压跟随器的输出随之降低，此时，采样保持器进入保持期间，保持电容的电压不变，使得采样保持器的输出不变，进而可以在小信号峰值低的情况下，依然可以采集小信号的峰值电压，进而提高测量精度。

进一步优选的，如图3所示，电压跟随器包括运算放大器LM358、二极管 D10、二极管D11、电阻R22和电容C3；具体的连接关系为：电容C5的另一端与运算放大器LM358的引脚5电性连接，运算放大器LM358的引脚6通过正向导通的二极管D10与运算放大器LM358的输出端电性连接，运算放大器 LM358的输出端通过正向导通的二极管D11与采样保持器的输入端电性连接，电容C3的一端与运算放大器LM358的输出端电性连接，电容C3的另一端分别电阻R22的一端和运算放大器LM358的引脚6电性连接，电阻R22的另一端与采样保持器的输入端电性连接。

进一步优选的，如图3所示，采样保持器包括电阻R23、MOS管Q4、电容 C4和运算放大器LM358；具体的连接关系为：运算放大器LM358的输出端通过正向导通的二极管D11与MOS管Q4栅极电性连接，电阻R22的另一端通过电阻R23与MOS管Q4的栅极电性连接，MOS管Q4的漏极通过电容C4接地， MOS管Q4的源极分别与MOS管Q4的漏极和运算放大器LM358的引脚3电性连接，运算放大器LM358的2引脚分别与电阻R22的另一端和运算放大器 LM358的引脚1电性连接，运算放大器LM358的引脚1与A/D转换器的模拟输入端电性连接。

其中，小信号采集电路采集原理为：小信号输入至运算放大器LM358的引脚5，当小信号的电压向其电压峰值逼近时，采样保持器进入采样期间，此时，运算放大器LM358的输出为正，二极管D11导通，二极管D10截止，小信号经二极管D11、MOS管Q4、运算放大器LM358的引脚3、运算放大器LM358的引脚1、电阻R22组成的反馈回路到达运算放大器LM358的引脚6，使输入端之间保持虚短路。由于没有电流流过电阻R22，所以采样保持器的输出电压会跟随电压跟随器的输入电压变化，即采样保持器会跟随小信号的电压变化，此时，电压跟随器的输出端输出的电流经过二极管D11对电容C4充电，电容C4即为采样保持器的保持电容。当小信号的电压经历峰值以后，小信号的电压开始下降，电压跟随器的输出电压也开始下降，此时，二极管D10导通，二极管D11 截止，二极管D10组成负反馈回路，同时，电阻R23将MOS管Q4的源极电压上拉，使其与漏极具有相同的电位，MOS管Q4处于截止状态，采样保持器进入保持期间，即二极管D11与MOS管Q4组成采用保持器的采样开关，此时，就可以消除MOS管Q4的电压泄露，只用二极管D11保持反相偏置。

本实施例的有益效果为：在小信号采集电路中设置电压跟随器和采样保持器，即使小信号峰值低也可以实现小信号的采集，其原理为：小信号经过电压跟随器跟随后输出至采样保持器，电压跟随器的输出电压跟随小信号变化，当小信号处于峰值时，电压跟随器的输出信号达到最大，进而向采样保持器的保持电容充电，此时，采样保持器处于采样期间；当小信号从峰值开始下降时，电压跟随器的输出随之降低，此时，采样保持器进入保持期间，保持电容的电压不变，使得采样保持器的输出不变，进而可以在小信号峰值低的情况下，依然可以采集小信号的峰值电压，进而提高测量精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种工频耐压试验装置，其包括市电、调压器、试验变压器、分压器、被测试品、小信号采集电路、A/D转换器和处理器，其特征在于：所述小信号采集电路包括电压跟随器和采样保持器；

所述市电通过调压器与试验变压器的原边电性连接，试验变压器的副边与被测试品的两端一一对应电性连接，分压器并联在被测试品的两端，分压器的低压臂通过顺次串联的电压跟随器和采样保持器与A/D转换器的模拟输入端电性连接，A/D转换器的数字输出端与处理器的I/O口电性连接。

2.如权利要求1所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：所述分压器包括串联的电容C5和电容C6；

所述电容C5为分压器的高压臂，电容C6为分压器的低压臂，电容C5的一端与被测试品的一端电性连接，电容C5的另一端通过电容C6与被测试品的另一端电性连接，电压跟随器的输入端与电容C5的另一端电性连接。

3.如权利要求2所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：所述电压跟随器包括运算放大器LM358、二极管D10、二极管D11、电阻R22和电容C3；

所述电容C5的另一端与运算放大器LM358的引脚5电性连接，运算放大器LM358的引脚6通过正向导通的二极管D10与运算放大器LM358的输出端电性连接，运算放大器LM358的输出端通过正向导通的二极管D11与采样保持器的输入端电性连接，电容C3的一端与运算放大器LM358的输出端电性连接，电容C3的另一端分别电阻R22的一端和运算放大器LM358的引脚6电性连接，电阻R22的另一端与采样保持器的输入端电性连接。

4.如权利要求3所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：所述采样保持器包括电阻R23、MOS管Q4、电容C4和运算放大器LM358；

所述运算放大器LM358的输出端通过正向导通的二极管D11与MOS管Q4栅极电性连接，电阻R22的另一端通过电阻R23与MOS管Q4的栅极电性连接，MOS管Q4的漏极通过电容C4接地，MOS管Q4的源极分别与MOS管Q4的漏极和运算放大器LM358的引脚3电性连接，运算放大器LM358的2引脚分别与电阻R22的另一端和运算放大器LM358的引脚1电性连接，运算放大器LM358的引脚1与A/D转换器的模拟输入端电性连接。

5.如权利要求1所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：还包括并联在调压器副边与试验变压器原边之间的滤波器。

6.如权利要求5所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：所述滤波器包括电容C7、电容C8、电感L4和电感L9；

所述电容C7的一端与调压器副边的一端电性连接，电容C7的另一端通过电感L4与调压器副边的另一端电性连接；

所述电容C8的一端与调压器副边的一端电性连接，电容C8的另一端通过电感L9与调压器副边的另一端电性连接。

7.如权利要求6所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：还包括并联在过压保护装置与试验变压器原边之间的过压保护装置。

8.如权利要求7所述的一种工频耐压试验装置，其特征在于：所述过压保护装置包括电感L2、L3、稳压管D12和稳压管D13；

所述电感L2的一端与电容C8的一端电性连接，电感L2的另一端通过电感L3分别与稳压管D12的负极和稳压管D13的正极电性连接，稳压管D12的正极和稳压管D13的负极分别与调压器副边的另一端电性连接。