【正文】 門預(yù)防性試驗(yàn)的必測(cè)項(xiàng)目，能有效發(fā)現(xiàn)變壓器線圈的選材、焊接、連接部位松動(dòng)、缺股、斷線等制造缺陷和運(yùn)行后存在的隱患。直流電阻測(cè)試儀是新一代變壓器直流電阻的測(cè)試儀器，它能根據(jù)不同型號(hào)的電力變壓器自動(dòng)選擇測(cè)試電流，以最快的速度顯示測(cè)試結(jié)果。直流電阻測(cè)試儀并且具有存儲(chǔ)、打印、放電指示等功能，內(nèi)置不掉電存儲(chǔ)器，可長(zhǎng)期保存測(cè)量數(shù)據(jù)，液晶顯示器的采用使得該儀器人機(jī)界面良好，是直流電阻測(cè)試工作中的首選設(shè)備。變壓器繞組直流電阻的測(cè)量是變壓器試驗(yàn)中既簡(jiǎn)便又重要的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。測(cè)量變壓器繞組連同套管的直流電阻，可以檢查出繞組內(nèi)部導(dǎo)線接頭的焊接質(zhì)量、引線與繞組接頭的焊接質(zhì)量、電壓分接開關(guān)各個(gè)分接位置及引線與套管的接觸是否良好、并聯(lián)支路連接是否正確、變壓器載流部分有無短路情況以及繞組有無短路現(xiàn)象；另外，在變壓器短路試驗(yàn)和溫升試驗(yàn)中，為提供準(zhǔn)確的繞組電阻值，也需要進(jìn)行直流電阻的測(cè)量。因此，繞組直流電阻的測(cè)量是變壓器是變壓器試驗(yàn)的主要項(xiàng)目。交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為必做項(xiàng)目；預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，變壓器運(yùn)行13年后、無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器變換分接位置后、有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)檢修后（在所有分接側(cè)）和大修后及必要時(shí)，都必須做此項(xiàng)試驗(yàn)。測(cè)量變壓器繞組的直流電阻采用電壓降法或電橋法。測(cè)量方法雖然簡(jiǎn)單，但影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素很多，必須選擇合適的儀表，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測(cè)量，才能得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性、測(cè)量設(shè)備和人員的安全、加快試驗(yàn)進(jìn)程。測(cè)量時(shí)須注意的事項(xiàng)如下：（1）帶有電壓分接頭的變壓器，測(cè)量應(yīng)在所有分接頭位置上進(jìn)行。（2）三相變壓器有中點(diǎn)引出線時(shí)，應(yīng)測(cè)量各相繞組的電阻；無中點(diǎn)引出線時(shí)，可以測(cè)量線間電阻，然后計(jì)算各相電阻。（3）測(cè)量必須在繞組溫度穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，要求繞組與環(huán)境溫度相差不超過3℃。在溫度穩(wěn)定的情況下，一般可用變壓器的上層油溫作為繞組溫度，測(cè)量時(shí)應(yīng)做好記錄。（4）由于變壓器的電感較大，電流穩(wěn)定所需的時(shí)間較長(zhǎng)。為了測(cè)量準(zhǔn)確，必須等待表計(jì)指示穩(wěn)定后再讀數(shù)，必要時(shí)應(yīng)采取措施縮短穩(wěn)定時(shí)間。（5）考慮到有很多因素影響直流電阻測(cè)量的準(zhǔn)確度，如儀表的準(zhǔn)確度級(jí)、試驗(yàn)接線方式、溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性、連線接觸狀況及電流穩(wěn)定程度等，在測(cè)量完后要復(fù)查一遍，有懷疑時(shí)要予以重測(cè)，以求得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。（6）測(cè)量時(shí)，非被試?yán)@組均應(yīng)開路，不能短接。在測(cè)量低壓繞組時(shí)，在電源開合瞬間會(huì)在高壓繞組中感應(yīng)出較高的電壓，應(yīng)注意人身安全。（7）由于變壓器電感較大，電源在接通或斷開瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)很高，因此為防止儀表?yè)p壞，要特別注意操作順序。接通電源時(shí)，要先接通電源回路，再接通電壓表或檢流計(jì)，再斷開電源回路。（8）測(cè)量電阻值應(yīng)校正引線的影響。一般系統(tǒng)的測(cè)量方法有如下三種。第一種為電流電壓法，其原理是在被測(cè)繞組中，通以適當(dāng)大小的直流電流，然后測(cè)量繞組中的電流和繞組兩端的電壓降，再根據(jù)歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻。測(cè)量時(shí)，電流表應(yīng)選用內(nèi)阻較小的，電壓表應(yīng)選用較高內(nèi)阻的表，引線要有足夠的截面。測(cè)量電感量較大的繞組時(shí)，還需要有足夠的充電時(shí)間。繞組通過的電流應(yīng)限制在繞組額定電流的百分之二十以內(nèi)。該方法的主要缺點(diǎn)是需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能測(cè)出準(zhǔn)確值。因?yàn)槊肯嗬@組可以等效成電阻和電感的串聯(lián)電路，在接通電源后，電感中電流從零逐漸增加到電源電壓，然后逐漸下降到穩(wěn)態(tài)值，需要一個(gè)過渡過程，過渡時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路的時(shí)間常數(shù)t=L／R。由于變壓器鐵芯的磁導(dǎo)率很高，L值大大增加，而線圈的直流電阻數(shù)值又很小，因此時(shí)間常數(shù)t值很大。一般來說，電流表和電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，而且經(jīng)過時(shí)間大約T=3～5倍時(shí)間常數(shù)，電流才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，即需要幾十分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間，才能測(cè)出直流電阻的準(zhǔn)確值。第二種為平衡電橋法，該方法是采用電橋平衡的原理來測(cè)量直流電阻，常用的平衡電橋法有單臂電橋或雙臂電橋兩種。這種方法可以直接讀取數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度較高，在中、小型變壓器的實(shí)際測(cè)量中，大多采用直流電橋法，當(dāng)被試線圈的電阻值在1Ω以上的一般用單臂電橋測(cè)量，1Ω以下的則用雙臂電橋測(cè)量。在使用雙臂電橋接線時(shí)，電橋的電位樁頭要靠近被測(cè)電阻，電流樁頭要接在電位樁頭的上面。測(cè)量前，應(yīng)先估計(jì)被測(cè)線圈的電阻值，將電橋倍率旋鈕置于適當(dāng)位置，將非被測(cè)線圈短路并接地，然后打開電源開關(guān)充電，待充足電后按下檢流計(jì)開關(guān)，迅速調(diào)節(jié)測(cè)量臂，使檢流計(jì)指針向檢流計(jì)刻度中間的零位線方向移動(dòng)，進(jìn)行微調(diào)，待指針平穩(wěn)停在零位上時(shí)記錄電阻值，此時(shí)，被測(cè)線圈電阻值=倍率數(shù)測(cè)量臂電阻值。測(cè)量完畢，先放開檢流計(jì)按鈕，再放開電源開關(guān)。第三種是三相繞組同時(shí)加壓法，該方法是三相繞組同時(shí)加電壓測(cè)量變壓器的直流電阻，是根據(jù)楞次定律，使各相電流所產(chǎn)生的磁通在鐵芯中相互抵消，合成磁通為零，從而減小電感L值，使電路的時(shí)間常數(shù)減小，即減少了測(cè)量直流電阻的時(shí)間，提高了工作效率。在測(cè)量時(shí)，還應(yīng)考慮繞組電阻的大小受溫度影響的因素和直流電阻的不平衡率等問題。用電壓降法測(cè)量直流電阻需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能獲得準(zhǔn)確值，主要由于線圈中通入的電流在變化過程中，在高導(dǎo)磁率的鐵芯中產(chǎn)生磁通，致使L增大。若使磁通減少，也就降低了L值，則電流變化的時(shí)間（取決于時(shí)間常數(shù)）便減小。在變壓器的三相繞組同時(shí)加電壓，同時(shí)測(cè)量每相的直流電阻，可以達(dá)到此目的。三相繞組同時(shí)加電壓時(shí)，在每相繞組中通入的電流從零開始增加，由右手螺旋定則可知，三相電流在每個(gè)鐵芯柱中產(chǎn)生的磁通方向不同，它們的作用相互抵消，結(jié)果是使鐵芯中的合成磁通近似為零。這使電感值L大為減小，因此時(shí)間常數(shù)t也就降為最低，測(cè)試時(shí)電流變化的過渡過程大為縮短，短時(shí)間內(nèi)便能獲得穩(wěn)定的電流值，進(jìn)而求出繞組的直流電阻值。設(shè)計(jì)制作一種測(cè)量變壓器等小電阻的電阻測(cè)試儀。具有液晶，鼠標(biāo)，打印機(jī)等外設(shè)，測(cè)量使用1A—10A恒流源，高精度的AD采樣，計(jì)算出電阻值，設(shè)計(jì)其硬件系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)主要用到恒流源設(shè)計(jì)與控制，電流信號(hào)采樣處理，時(shí)鐘芯片，液晶顯示器，鼠標(biāo)等資源的安排與分配。設(shè)計(jì)相應(yīng)功能的電路板，畫PCB電路板，加工并焊接，調(diào)試。收集相關(guān)資料，查閱參考文獻(xiàn)；了解硬件設(shè)計(jì)要求，熟悉各個(gè)元器件的功能；學(xué)習(xí)Protel相關(guān)知識(shí)；設(shè)計(jì)硬件原理圖；繪制電路板，焊接出幾塊成品；第一章，緒論。主要是簡(jiǎn)要的介紹課題研究的背景意義，直流電阻測(cè)試的幾種方法。第二章，方案設(shè)計(jì)。本章對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹、應(yīng)用場(chǎng)景的介紹和控制部分硬件設(shè)計(jì)用到相關(guān)器件的介紹。第三章，控制部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。介紹了控制部分組成的設(shè)計(jì)，protel的介紹及應(yīng)用。第四章，設(shè)計(jì)總結(jié)。分析并總結(jié)了本文所做的工作，對(duì)以后需要的改進(jìn)和提高做出展望。第二章 方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框圖，本設(shè)計(jì)需要各種大小不同的恒流源，程控恒流源由CPU控制，產(chǎn)生各種大小不同的恒定電流。打印機(jī)和RS232通訊是提供測(cè)量數(shù)據(jù)的輸出裝置。顯示器是提供給測(cè)試人員操作儀器時(shí)使用的。模數(shù)轉(zhuǎn)換與程控放大器是針對(duì)各種大小不同的信號(hào)而設(shè)計(jì)的。輸出控制與接口提供恒流與電壓信號(hào)測(cè)量的。直流電阻快速測(cè)試裝置，采用多恒流源、對(duì)比采樣實(shí)現(xiàn)寬量程、高精度、交直流兩用的直流電阻測(cè)量。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是讓一個(gè)待測(cè)的電阻通過電流，再在兩邊測(cè)量電壓，然后經(jīng)過放大器將電壓放大，放大的電壓經(jīng)過A\D轉(zhuǎn)換器輸送給單片機(jī)進(jìn)行處理。本系統(tǒng)裝置集大小量程于一體，采用典型的四線制測(cè)量法，恒流源的穩(wěn)定設(shè)計(jì)，高精度AD及對(duì)比采樣，保證信號(hào)穩(wěn)定，提高測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電流的不確定度。電平供電，實(shí)現(xiàn)直流測(cè)量，控制器完成數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、恒流源控制、顯示、打印、鼠標(biāo)及串口通訊，是一種高精度寬量程的新型的直流電阻快速測(cè)試裝置。本發(fā)明采用全新電源技術(shù)，具有性能穩(wěn)定，測(cè)量迅速、體積小巧、便攜式、量程大，測(cè)量精度高，數(shù)據(jù)重復(fù)性好等特點(diǎn)。是測(cè)量變壓器繞組以及大功率電感等設(shè)備直流電阻的理想裝置。 CPU的選型本系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的單片機(jī)芯片是51系列的80S51。 80S51單片機(jī)芯片簡(jiǎn)介 80S51單片機(jī)引腳圖80S51是INTEL公司MCS51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了MCS48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。80S51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外，80S51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。80S51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS—51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有8大部分，如下（1）一個(gè)8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器）中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。（2）有 128字節(jié) 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM80S51內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 （3）4KB片內(nèi) 程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)（4）片內(nèi) 18個(gè) 特殊功能寄存器（SFR）（5）4個(gè)8位 的并行輸入輸出I/O口（PIO）8051共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸P0口 ~ 輸入與輸出 分時(shí)的傳送地址低8位與數(shù)據(jù)線P1口 ~ 輸入與輸出 無第二功能P2口 ~ 輸入與輸出 傳送地址的高8位P3口 ~ 輸入與輸出 —RXD：串行口輸入端—TXD：串行口輸出端—：外部中斷0中斷請(qǐng)求輸入端—：外部中斷1中斷請(qǐng)求輸入端—T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端—T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端—：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)—：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)（6）1個(gè)串行口I/O（SIO/UART）完成單片機(jī)與其他微機(jī)的之間的串行通信。（7）2/3個(gè)16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TIMER/COUNTER）（8）可處理 5個(gè)中斷源，兩級(jí)可程序優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)。其中含有MCS51指令集含 111條指令，按照指令操作功能劃分為以下五類： （1）數(shù)據(jù)傳送指令 （2）算術(shù)運(yùn)算指令 （3）邏輯運(yùn)算及轉(zhuǎn)移指令 （4）控制轉(zhuǎn)移指令 （5）位操作指令 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖80S51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。除去圖中的存儲(chǔ)電路和I/O部件，剩下的是CPU，它可以分為運(yùn)算器和控制器兩部分。運(yùn)算器功能部件包括算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存寄存器TMPTMP程序狀態(tài)字寄存器PSW等?？刂破鞴δ懿考ǔ绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、定時(shí)控制邏輯電路CU、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、堆棧指針SP及時(shí)鐘電路等。 顯示部分模塊選擇12864LCD 顯示器 (LCD) 具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等，其它顯示器無法比擬