CN217425644U - 基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置 - Google Patents

基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置 Download PDF

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CN217425644U CN202221248314.XU CN202221248314U CN217425644U CN 217425644 U CN217425644 U CN 217425644U CN 202221248314 U CN202221248314 U CN 202221248314U CN 217425644 U CN217425644 U CN 217425644U
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杨育鑫
张文婷
张旭
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刘益含
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祝心成
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Abstract

本发明公开了基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，包括充放电回路1和充放电回路2，所述的充放电回路1和充放电回路2运行时产生方波信号，可通过发光二极管LED的亮与灭来判断所连接待测变压器一次侧与二次侧的端口是否为同名端。与采用现有技术的装置相比，本发明提供的基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，能够快速判断变压器同名端，对操作人员的电工理论和操作技能要求不高，不需要频繁地拆线接线，其检测效率会大大提高，非常有利于变压器批量的生产、使用和维护。

Description

基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置
技术领域
本发明涉及变压器的电子检测领域，特别是涉及基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置。
背景技术
变压器同名端的判断能够为变压器的变换电压、变换电流和变换相位提供电路参考点；随着变压器大量的应用，特别是在批量的生产、使用和维护过程中，快速准确地判断变压器同名端有着十分重要的意义。
发明人在实施现有技术的过程中发现，判断变压器同名端的现有技术对操作人员的电工理论和操作技能有着较高要求，需要借助诸如交流电源、直流电源、电压表、电流表或示波器等仪器设备，需要频繁地拆线和接线，因此采用现有技术的装置就显得效率低下，不利于批量的生产、使用和维护。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，具体技术方案是，包括充放电回路1和充放电回路2；
所述的充放电回路1，包含偏置电阻R1、偏置电阻R2、充放电电容C1、三极管Q1、限流电阻R5、发光二极管LED；所述三极管Q1为NPN型三极管；其中，偏置电阻R1的一端与电源VCC相连，偏置电阻R1的另一端与三极管Q1的基极相连；偏置电阻R2的一端与电源VCC相连，偏置电阻R2的另一端与设置的端口P_port1相连；
限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路，即限流电阻R5的一端与发光二极管LED的阳极相连，限流电阻R5的另一端和发光二极管LED的阴极分别为指示灯电路的第一端点和第二端点；
指示灯电路的第一端点、充放电电容C1的一端和三极管Q1的集电极与设置的端口P_port2相连，三极管Q1的发射极与电源地相连；
所述的充放电回路2，包含偏置电阻R3、偏置电阻R4、充放电电容C2、三极管Q2；所述三极管Q2为NPN型三极管；其中，偏置电阻R3的一端与电源VCC相连，偏置电阻R3的另一端、所述指示灯电路的第二端点和所述充放电电容C1的另一端与三极管Q2的基极相连；偏置电阻R4的一端与电源VCC相连，偏置电阻R4的另一端与设置的端口S_port1相连；充放电电容C2的一端和三极管Q2的集电极与设置的端口S_port2相连，充放电电容C2的另一端还与所述偏置电阻R1的另一端相连，三极管Q2的发射极与电源地相连；
另外，所述偏置电阻R1和偏置电阻R3的阻值相等，所述偏置电阻R2和偏置电阻R4的阻值相等；端口P_port1和端口P_port2分别用于连接待测变压器一次侧两个端口，端口S_port1和端口S_port2分别用于连接待测变压器二次侧两个端口；
所述的充放电回路1和充放电回路2运行时产生方波信号，可通过发光二极管LED的亮与灭来判断所连接待测变压器一次侧与二次侧的端口是否为同名端。
进一步地，所述的限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路，并联在所述充放电电容C2的两端，即指示灯电路第一端点与充放电电容C2的一端相连，指示灯电路第二端点与充放电电容C2的另一端相连。
进一步地，所述的偏置电阻R2、偏置电阻R4至少一个替换为可调电阻。
进一步地，所述的三极管Q1、三极管Q2至少一个对应地替换为等效的达林顿三极管。
本发明的有益效果是，提供的基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，能够快速判断变压器同名端，对操作人员的电工理论和操作技能要求不高，不需要频繁地拆线接线，其检测效率会大大提高，非常有利于变压器批量的生产、使用和维护。
附图说明
图1为本发明基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置典型示意图。
图2为本发明连接所述指示灯电路另一方案示意图。
图3为本发明等效的方波信号产生电路示意图。
图4为本发明检测变压器同名端接法等效电路示意图。
图5为本发明检测变压器异名端接法等效电路示意图。
图6为本发明替换所述的偏置电阻R2或偏置电阻R4另一方案。
图7为本发明替换所述的三极管Q1或三极管Q2的另一方案。
图8为本发明检测变压器同名端接法的一个具体实例。
图9为本发明检测变压器异名端接法的一个具体实例。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如附图1所示，为本发明基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置典型示意图，包括充放电回路1和充放电回路2；
所述的充放电回路1，包含偏置电阻R1、偏置电阻R2、充放电电容C1、三极管Q1、限流电阻R5、发光二极管LED；所述三极管Q1为NPN型三极管；其中，偏置电阻R1的一端与电源VCC相连，偏置电阻R1的另一端与三极管Q1的基极相连；偏置电阻R2的一端与电源VCC相连，偏置电阻R2的另一端与设置的端口P_port1相连；
限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路，即限流电阻R5的一端与发光二极管LED的阳极相连，限流电阻R5的另一端和发光二极管LED的阴极分别为指示灯电路的第一端点和第二端点；
指示灯电路的第一端点、充放电电容C1的一端和三极管Q1的集电极与设置的端口P_port2相连，三极管Q1的发射极与电源地相连；
所述的充放电回路2，包含偏置电阻R3、偏置电阻R4、充放电电容C2、三极管Q2；所述三极管Q2为NPN型三极管；其中，偏置电阻R3的一端与电源VCC相连，偏置电阻R3的另一端、所述指示灯电路的第二端点和所述充放电电容C1的另一端与三极管Q2的基极相连；偏置电阻R4的一端与电源VCC相连，偏置电阻R4的另一端与设置的端口S_port1相连；充放电电容C2的一端和三极管Q2的集电极与设置的端口S_port2相连，充放电电容C2的另一端还与所述偏置电阻R1的另一端相连，三极管Q2的发射极与电源地相连；
另外，所述偏置电阻R1和偏置电阻R3的阻值相等，所述偏置电阻R2和偏置电阻R4的阻值相等；端口P_port1和端口P_port2分别用于连接待测变压器一次侧两个端口，端口S_port1和端口S_port2分别用于连接待测变压器二次侧两个端口；
所述的充放电回路1和充放电回路2运行时产生方波信号，可通过发光二极管LED的亮与灭来判断所连接待测变压器一次侧与二次侧的端口是否为同名端。
如附图2所示，为本发明连接所述指示灯电路另一方案示意图，所述的限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路，并联在所述充放电电容C2的两端，即指示灯电路第一端点与充放电电容C2的一端相连，指示灯电路第二端点与充放电电容C2的另一端相连。
如附图3所示，为本发明等效的方波信号产生电路示意图，其中，把变压器T1一次侧、二次侧分别等效为等效负载1、等效负载2；即把等效负载1的一端与所述偏置电阻R2的另一端相连，等效负载1的另一端与所述三极管Q1的集电极相连；把等效负载2的一端与所述偏置电阻R4的另一端相连，等效负载2的另一端与所述三极管Q2的集电极相连，这样就构成了典型的无稳态振荡器信号产生电路；运行时三极管Q1和三极管Q2交替导通或关断，即会在等效负载1和等效负载2两端产生频率相同、相位相差180度、交变的方波信号，同样在充放电电容C1和充放电电容C2两端也会产生交变的方波信号。
如附图4所示，为本发明检测变压器同名端接法等效电路示意图；由于电子元器件的离散性，充放电回路1、充放电回路2和变压器T1构成的两条回路，总会有一条回路先行工作，其工作过程是，假设三极管Q1关断，三极管Q2导通，充放电回路1和变压器T1一次侧构成的回路先行工作，变压器T1一次侧的电感会抑制电流的增加，则会在其两端之间产生感应电压Up，并通过变压器在二次侧感应出电压Us，即根据基尔霍夫电压定律，产生的定量关系是
Figure 297283DEST_PATH_IMAGE001
(1)
Figure 480003DEST_PATH_IMAGE002
(2)
公式（1）减去公式（2）变换后，得
Figure 525319DEST_PATH_IMAGE003
(3)
由于UR4与UR2相等，形成如附图4虚线所示等效环路，则公式（3）可以进一步简化为
Figure 186108DEST_PATH_IMAGE004
(4)
当变压器T1变比不大时，则Up与Us相差不大，两者的差值趋近于0，充放电电容C1两端的电压差UC1也很小，由于限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路并联在充放电电容C1两端，不足以驱动发光二极管LED，即发光二极管LED不亮；
同理，假设三极管Q1导通，三极管Q2关断，充放电回路2和变压器T1二次侧所构成的回路先行工作时，其分析过程如前附图4的描述和分析近似，具体不再赘述，其结果也是指示灯电路中发光二极管LED不亮。
如附图5所示，为本发明检测变压器异名端接法等效电路示意图；同样，由于电子元器件的离散性，充放电回路1、充放电回路2和变压器T1构成的两条回路，总会有一条回路先行工作，其工作过程是，
假设三极管Q1关断，三极管Q2导通时，充放电回路1和变压器T1一次侧构成的回路先行工作，变压器T1一次侧的电感会抑制电流的增加，则会在其两端之间产生感应电压Up，并通过变压器在二次侧感应出电压Us，根据基尔霍夫电压定律，产生的定量关系是
Figure 141426DEST_PATH_IMAGE001
(5)
Figure 229467DEST_PATH_IMAGE005
(6)
公式（1）减去公式（2）变换后，得
Figure 762080DEST_PATH_IMAGE006
(7)
由于UR4与UR2相等，形成如附图5虚线所示等效环路，则公式（7）可以进一步简化为
Figure 226559DEST_PATH_IMAGE007
(8)
Up与Us相互叠加，会在环路中产生环流，充放电电容C1两端的电压差UC1会高于指示灯电路中发光二极管LED的导通电压，即发光二极管LED会被点亮；
同理，假设三极管Q1导通，三极管Q2关断，充放电回路2和变压器T1二次侧所构成的回路先行工作时，其分析过程如前附图5的描述和分析近似，具体不再赘述，其结果也是指示灯电路中发光二极管LED被点亮。
综上所述，按照附图4或附图5接入变压器，当指示灯电路中发光二极管LED被点亮时，则说明端口P_port1与端口S_port1所连接变压器端口为异名端；当指示灯电路中发光二极管LED不被点亮时，说明端口P_port1与端口S_port1所连接变压器端口为同名端。
如附图6所示，为本发明替换所述的偏置电阻R2或偏置电阻R4另一方案，所述的偏置电阻R2、偏置电阻R4至少一个替换为可调电阻，当变压器T1变比过大时，参照附图4所示，即变压器T1为同名端接法，即依据公式（1）至公式（3）分析，会产生较大的环路电流，指示灯电路中发光二极管LED会被点亮，这样就无法区分变压器T1同名端接法与异名端接法；因此增大变压器T1中匝数少的一侧可调电阻的阻值，可减小环路中的电流，用以达到附图4说明的相同效果；依此方式，调整好可调电阻阻值后，参照附图5所示，变压器T1为异名端接法，即依据公式（5）至公式（7）分析，由于Up与Us有相互叠加的定量关系，同样可在环路中产生较大的电流，此方案同样可以达到附图5说明的相同效果。
如附图7所示，为本发明替换所述的三极管Q1或三极管Q2的另一方案，所述的三极管Q1、三极管Q2至少一个对应地替换为等效的达林顿三极管，用来增大三极管驱动负载的能力，以适应大功率变压器的检测。
如附图8所示，为本发明检测变压器同名端接法的一个具体实例，变压器T1的变比为1，依据上述原理进行接线，上电后，指示灯电路中发光二极管LED不亮，说明端口P_port1与端口S_port1所连接变压器端口为同名端。
如附图9所示，为本发明检测变压器异名端接法的一个具体实例，变压器T1的变比为1，依据上述原理进行接线，上电后，指示灯电路中发光二极管LED被点亮，说明端口P_port1与端口S_port1所连接变压器端口为异名端。

Claims (4)

1.基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，其特征在于，包括充放电回路1和充放电回路2；
所述的充放电回路1，包含偏置电阻R1、偏置电阻R2、充放电电容C1、三极管Q1、限流电阻R5、发光二极管LED；所述三极管Q1为NPN型三极管；其中，偏置电阻R1的一端与电源VCC相连，偏置电阻R1的另一端与三极管Q1的基极相连；偏置电阻R2的一端与电源VCC相连，偏置电阻R2的另一端与设置的端口P_port1相连；
限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路，即限流电阻R5的一端与发光二极管LED的阳极相连，限流电阻R5的另一端和发光二极管LED的阴极分别为指示灯电路的第一端点和第二端点；
指示灯电路的第一端点、充放电电容C1的一端和三极管Q1的集电极与设置的端口P_port2相连，三极管Q1的发射极与电源地相连；
所述的充放电回路2，包含偏置电阻R3、偏置电阻R4、充放电电容C2、三极管Q2；所述三极管Q2为NPN型三极管；其中，偏置电阻R3的一端与电源VCC相连，偏置电阻R3的另一端、所述指示灯电路的第二端点和所述充放电电容C1的另一端与三极管Q2的基极相连；偏置电阻R4的一端与电源VCC相连，偏置电阻R4的另一端与设置的端口S_port1相连；充放电电容C2的一端和三极管Q2的集电极与设置的端口S_port2相连，充放电电容C2的另一端还与所述偏置电阻R1的另一端相连，三极管Q2的发射极与电源地相连；
另外，所述偏置电阻R1和偏置电阻R3的阻值相等，所述偏置电阻R2和偏置电阻R4的阻值相等；端口P_port1和端口P_port2分别用于连接待测变压器一次侧两个端口，端口S_port1和端口S_port2分别用于连接待测变压器二次侧两个端口；
所述的充放电回路1和充放电回路2运行时产生方波信号，可通过发光二极管LED的亮与灭来判断所连接待测变压器一次侧与二次侧的端口是否为同名端。
2.根据权利要求1所述的基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，其特征在于，所述的限流电阻R5和发光二极管LED串联构成指示灯电路，并联在所述充放电电容C2的两端，即指示灯电路第一端点与充放电电容C2的一端相连，指示灯电路第二端点与充放电电容C2的另一端相连。
3.根据权利要求1至权利要求2所述的基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，其特征在于，所述的偏置电阻R2、偏置电阻R4至少一个替换为可调电阻。
4.根据权利要求1至权利要求2所述的基于无稳态振荡器实现的变压器同名端检测装置，其特征在于，所述的三极管Q1、三极管Q2至少一个对应地替换为等效的达林顿三极管。
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