【文章內(nèi)容簡介】 xxLR??? （ 29） K2斷開 ，回路電流方程為 (1 )txEieRR ?? ???? ??? （ 210） xxLRR???? ? （ 211） 因為 xRR，所以 ??? ? ，測量時，將 開關(guān) K2 閉合， 使 附加電阻 R 短路，全部電壓加在被測 繞組上 ，電流沿曲線 1 以較大的速率上升， 達到預定電流 I（ ()xI E R R??）時斷開按鈕 K2， 此時 電流 i 由曲線 1立即穩(wěn)定到曲線 2的穩(wěn)態(tài)值， 大大縮短 充電時間 [16]。 實際上，由于儀表等因素的影響是不可能做到的，變壓器由于 鐵芯磁滯回環(huán)的作用，電流下降時要比電流上升 時的電感小得多，因此 在測試時，應 該 在充電電流略大于穩(wěn)定電流（通常可取 ??? ）時進行電路突變，這樣仍可以 達到快速測量的目的 [17]。 高壓充電低壓測量法 高壓充電低壓測 量法測量接線 原理如圖 24 所示 K 1 K 2R xL xDE 1E 2 圖 24高壓充電低壓測量法接線原理圖 測量時，首先同時 閉合 K K2， 1E 開始對 被測繞組充電，查看 電流表，當電流達到預期的穩(wěn)定值 2 xI E R? 時， 斷開 K1，此時 加 在繞組兩端的電壓為 2E ，待穩(wěn)定后就可以很華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 快地進行測量了。這種方法的實質(zhì)與增大回路電阻的電路突變法相似，都是使充電電流以較大的 速率達到測量電流 的穩(wěn)定值 [18]。 磁通泵法 rLRR xL xK 1K 2E 1E 2 圖 25 磁通泵法測量原理圖 測量電 路如圖 25所示，其中 xR 、 xL 分別是 被試繞組的電阻和電感， R 、 r 均為 串接 電阻， L為 電感， 1E 、 2E 均為電源 電壓， 1K 、 2K 為開關(guān)， 該測量回路可使繞組的磁鏈和電流步進跳變至接近于所需要的量值，因此 稱之為磁通泵。 當 1K 閉合、 2K 置 上 位 使 L導通 時，電流 121 ( ) (1 )R tLEEi t eR ???? （ 212） 式中， t 為 暫態(tài)過程的維持 時間，時間常數(shù) 1 LR? ? .當 15t ?? 時，可以認為暫態(tài)過程基本 上結(jié)束。設置參數(shù) 時可使 1? 較小，暫態(tài)過程時間則很短，因此 線路很快處于穩(wěn)態(tài)。 使 1K 打開前 一瞬間的電流為 121(0 ) EEi R? ?? （ 213） 則此時 L中的磁鏈為 11(0 ) (0 )Li? ??? （ 214） 這一量值 標志 了 L儲存 的 磁場能量。 當 2K 仍置 上 位， 1K 突然打開時，根據(jù)磁通慣性原理：若同一回路的兩個電感 電流在換路前不相等，則換路后瞬間兩電感的磁鏈和電流將發(fā)生跳變，但總磁鏈保持原量值不改變。1 2 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 所以繞組的磁鏈和電流一定 發(fā)生跳變。令此時電流為 2(0)i ? 、磁鏈 為 2(0)? ? ，則有 1 1 2( 0 ) ( 0 ) ( 0 )? ? ?? ? ??? （ 215） 即 1 1 2( 0 ) ( 0 ) ( 0 )xL i L i L i? ? ??? （ 216） 又因 12(0 ) (0 )ii??? （ 217） 所以 12( 0 ) ( ) ( 0 )xL i L L i???? （ 218） 21(0 ) (0 )xLiiLL??? ? （ 219） 因為 繞組回路的時間常數(shù) 2 xxLR? ? 很大， 2()it的變化是非常緩慢的，因此 在一段較短的時間內(nèi)，可以認為 2()it基本不改變 [19]。 短路去磁法 通常，變壓器繞組的充電電路為 一階 動態(tài)電路 . 自 從 接通直流電源時起 , 充電電流便從零以 指數(shù)規(guī)律逐漸上升到某一穩(wěn)定值 , 其充電時間決定于電路時間常數(shù)的大小。人們采取許多辦法來 減小時間常數(shù) , 但 都不能使充電電流一次跳變到穩(wěn)定值。 短路去磁法 以最大限度實現(xiàn)了快速充磁。其測量電路為二階動態(tài)電路，它的零狀態(tài)響應（這里為充電電流）包括 強制分量（穩(wěn)態(tài)分量 ）和自由分量（暫態(tài)分量）。強制分量和外 施激勵（ 直流電源電壓）具有 相同的形式，自由分量則取決于電路本身的結(jié)構(gòu)。如果使自由分量為零，則 只剩下強制分量了。 短路去磁 測量法正是根據(jù)這一原理得到 的，其中變壓器利用耦合繞組的電路模型來表示， 將 低壓側(cè)接成短路。 實際上，變壓器為 一個具有鐵芯的磁耦合繞組，兩繞組之間的耦合系數(shù) k 接近于 1，屬于緊耦合的情況。 為進行暫態(tài)分析， 采用拉普拉斯變換分析方法，圖 26 為 復頻域等效電路。 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 KR R 1 R 2( L 1 + M ) S( L 2 + M ) S M SE / S 圖 26 復頻域等效電路 圖中， R? — 限流電阻 ； 1()it— 充電電流 ； 1R 、 1L — 高壓側(cè)繞組 直流電阻和電感； 2R 、 2L — 低壓側(cè)繞組 直流電阻和電感； M兩側(cè)繞組 互感； S復頻率 在圖 26 中，從電源端看 進 去的等效運算阻抗為 211 22()() SMZ S R R S L R S L?? ? ? ? ? (220) 而等效運算導納為 2221 1 2 21() ( ) ( ) ( ) ( )R S LYS Z S R R S L R S L S M??? ? ? ? ? (221) 則電流響應象函數(shù)為 221 21 1 2 2( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )R S L UI S Y S U S R R S L R S L S M S?? ? ?? ? ? ? (222) 由于 1k? ,即 212 0L L M??， 故有 ? ?221 1 2 2 1 1 2() [ ( ) ]R S L UIS S R R L R L R R R S???? ? ? ? (223) 將 （ 223） 進行拉普拉斯反變換， 時域電流響應為 ? ?1 121 121() ()[ 1 ] tUUi t eR R LRR RRRL???? ???? （ 224） 其 中 ? ?? ? 121 2 2 1R R RR R L R L? ?? ?? （ 225） 若使 ? ?21 2 2 1100R R L R L?? （ 226） 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 則有 211210 RLRRL?? (227) 滿足式（ 226）的關(guān)系， 則 式（ 227）中的自由分量便可以忽略不計。 當時間 0t ?? 時（即 K剛閉合的瞬間）， 回路 充電電流為： ? ?1 10 Ui RR? ? ? （ 228） 可見， K 閉合后的瞬間，充電電流發(fā)生了跳變，這正是由于短路繞組中電流的去磁作用所導 致 的 。 因此，可 認為充電電流 ??1it與時間 t 無關(guān)，即 ??1 1Uit RR? ? （ 229） 當 充電電流瞬間跳變到穩(wěn)定值 時，短路繞組的去磁作用便 消失，對于 直流電阻的測量不產(chǎn)生任何影響。 上文中所分析的二階動態(tài)電路零狀態(tài)響應，為 有阻尼非振蕩情況。 變壓器繞組中的高電感和低電阻參數(shù)對于測量來說，本來是一種不利因素。而本方法所采取的有效措施將這種不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，消除了響應 中自由分量的影響 [20]。 動態(tài)測量法 動態(tài)測量法，即通過測量電感線圈充電過程中的電壓、電流數(shù)據(jù)來計算其電阻等參數(shù)值的方法。在理論上不再要求等到電流達到穩(wěn)定后才可 進行 測量，大 大的縮短測量時間，從 根本上實現(xiàn)了快速測量 [21]。 二階振蕩法 通常，變壓器繞組的充電電路為一階動態(tài)電路， 接通 直流電源 后 ,回路電流便從零按指數(shù)規(guī)律逐步 上升到某一穩(wěn)定值 ,其穩(wěn)定時間取決于電路時間常數(shù)的大小。人們采取了很多措施 來減小時間常數(shù) ,但 都不能使充電電流一次跳變到穩(wěn)定值 ,為解決 這些問題 ,考慮到變壓器工作時的去磁作用 ,將一般采用的一階動態(tài)電路改接為 二階動態(tài)電路 ,提出了 一種與靜態(tài)測量法相對應的動態(tài)測量法 ,即可以 提高測量速度的二階振蕩法。 二階振蕩法為 一種動態(tài)測量法 ,它不需 等到 電流 穩(wěn)定后再測 量直流電阻值 ,而是通過測量電感線圈充電過程中的電壓、電流數(shù)據(jù)來 計算其 直流 電阻等參數(shù)的方法 。 二階振蕩法 的 測量原理電路如圖 27 所示： 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 CR nR xL xKE 圖 27 二階振蕩法測量原理電路圖 圖中， K— 開關(guān) ； xL — 繞組電感 ； xR — 繞組直流電阻 ； E— 直流電源 ； nR — 接線電阻 開關(guān) K閉合后的回路 方程為： ? ? ? ? ? ?2ddccx n x cu t u tL C R + R C u ( t) = Ett??2 （ 230） 回路 電流方程為 ? ?d dcuti(t)= C t （ 231） 其初始條件為 ? ? ? ?0 0 0CCUU???? （ 232） ? ? ? ?0 0 0ii???? （ 233） 由上式 可 解得 ? ? sintxEi t e tL ? ?? ?? （ 234） 式 中 220? ? ???，0 1xLC? ? ，2nxxRRL? ?? （ 235） 通常 2n x xR R L? ，則 1? ，振蕩頻率 ? 則 主要 由參數(shù) xL ， C 決定。因此，在測量電路中串入電容，人為的將一階指數(shù)衰減電路改變?yōu)槎A小阻尼振蕩電路，使回路 電流產(chǎn)生極點（ 0di dt? ）。又因繞組 電感 兩端電壓 ? ?LxU L di dt? ，當 0di dt? 時， LU =0，所以消除了電感 的影響，可以 實現(xiàn) 直流電阻 的 快速測量 [22]。 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 基于同一化方法的動態(tài)測量方法 一、 測量原理 R 0LKE 圖 28 動態(tài)測量接線原理圖 動態(tài)測量法，即通過測量電感線圈充電過程中的電壓、電流數(shù)據(jù)來計算 算其電阻等參數(shù)值的方法。其 測量 原理接線見圖 28， K閉合后電路開始充電，充電過程 中 1t 及 2t 時刻 應分別滿足以下 兩個方程 ? ? ? ? d |d11 1 tiu t = R i t + Lt （ 236） ? ? ? ? d |d22 2 tiu t = R i t + L t （ 237） 式中除繞組的電阻 R 和電感 L 外，其余各參數(shù) 均可直接測得或間接求得。聯(lián)立兩式可得