【正文】 0R =10 ? ， Rx= ? ， Lx=100H 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間 ,ts 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 9 81 10 64 11 88 表 32 串入電阻 0R 大小對(duì)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間及測(cè)量誤差的影響 E=100V ， Rx=? ， Lx=100H R0,? 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間 ,ts 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 10 10 64 20 5 25 40 3 20 結(jié)論： 由圖 34可知增大回路法測(cè)量過(guò)程中開(kāi)關(guān) K2斷開(kāi)后，回路電流迅速達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定時(shí)間不超過(guò) 100s，與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比測(cè)量時(shí)間明顯縮短。由表 31 可知，開(kāi)關(guān) K2斷開(kāi)時(shí)間對(duì)電流穩(wěn)定時(shí)間影響較大，但對(duì)測(cè)量誤差幾乎無(wú)影響。由表 32可知串入電阻阻值越大，電流穩(wěn)定時(shí)間越短，但電阻阻值改變時(shí)，對(duì)測(cè)量誤差影響較大，因此對(duì)于不同的變壓器應(yīng)選擇合適的串入電阻。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 高壓充電低壓測(cè)量 圖 35 高壓充電低壓測(cè)量法的測(cè)量電路 高壓充電低壓測(cè)量法的測(cè)量電路如圖 35所示。圖中 E1=100V， E2=10V， Rx= ? ，Lx=100H 起始狀態(tài)時(shí) K1 閉合， t= 時(shí)信號(hào)發(fā)生器 Step 使開(kāi)關(guān) K2 閉合，當(dāng)回路電流達(dá)到預(yù)定值 25A（ 2 xER）時(shí)，信號(hào)發(fā)生器 Timer1 使開(kāi)關(guān) K1 斷開(kāi)從而使回路電流迅速達(dá)到穩(wěn)定。按圖 31所示電路圖連接電路，改變相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行仿真后 可知 K1斷開(kāi)前 t=24s左右時(shí)回路電流達(dá)到預(yù)定值。 仿真結(jié)果 圖 36 高壓充電低壓測(cè)量法與傳統(tǒng)測(cè)量方法的仿真曲線比較 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 表 33 開(kāi)關(guān) K1斷開(kāi)時(shí)間對(duì)電流穩(wěn)定時(shí)間及測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E1=100V， E2=10V， Rx=? ， Lx=100H 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間 ,ts 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 23 283 24 24 25 390 26 500 表 34 所加電源大小對(duì)電流穩(wěn)定時(shí)間及測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 Rx=? ， Lx=100H 高 壓電源 E1,V 低壓電源 E2,V 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間 ,ts 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 100 10 25 390 100 20 54 430 200 20 25 180 結(jié)論：由圖 36可知開(kāi)關(guān) K1斷開(kāi)后回路電流迅速達(dá)到穩(wěn)定，當(dāng)斷開(kāi)時(shí)間足夠準(zhǔn)確時(shí)，電流穩(wěn)定時(shí)間僅為幾十秒，與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比大大較少了測(cè)量時(shí)間。由表 33可知開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)時(shí)間對(duì)電流穩(wěn)定時(shí)間影響較大，但對(duì)測(cè)量誤差影響幾乎可以忽略。由表 34可知，電源 E1與 E2的比值越大，電流穩(wěn)定時(shí)間越短，但電源大小對(duì)測(cè)量誤差影響較大，測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)所測(cè)變壓器的參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)碾娫措妷骸? 磁通泵法 磁通泵法測(cè)量電路圖如圖 37 所示。圖中 E1=36V， E2=12V， Rx=1? ， Lx=1000H，R=15? ， L=50H， r=? .起始狀態(tài)時(shí) K 斷開(kāi)， K2 閉合，信號(hào)發(fā)生器 Timer 使開(kāi)關(guān) K1閉合，當(dāng)回路電流 i 達(dá)到預(yù)定電流 （ 12()E E R? ） 時(shí)， Timer3 控制開(kāi)關(guān) K2 斷開(kāi) 2s，2s 后電流 1i 的值達(dá)到 （ ()xiL L L? ） ，此時(shí)再閉合 K2，進(jìn)入下一次充放電過(guò)程。完成兩次充放電過(guò)程后， 1i 基本達(dá)到預(yù)定值 （ 2 ()xE r R R?? ） ，此時(shí)斷開(kāi) K1，閉合 K，同時(shí)斷開(kāi) K2，此后回路電流 1i 迅速 達(dá)到穩(wěn)定。按圖 31接線，改變相應(yīng)參數(shù)可知電流 i 達(dá)到預(yù)定值所需的時(shí)間為 40s，每次 K1 斷開(kāi)后有 2s 的時(shí)間使 1i 電流達(dá) 到預(yù)定值，因此在 84s時(shí)完成充放電，隨后斷開(kāi) K1，閉合 K，斷開(kāi) K2 在 0 40s,42 82s 及 84 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 閉合，在 40 42s， 82 84s 及 之后斷開(kāi)；開(kāi)關(guān) K1在 0 85s 閉合，此后斷 開(kāi)；開(kāi)關(guān) K在 0 85s 斷開(kāi)，此后閉合。 圖 37 磁通泵法測(cè)量電路圖 仿真結(jié)果 圖 38 E1+E2=24V 時(shí)磁通泵法與傳統(tǒng)測(cè)量方法的仿真曲線比較 表 35 所加電源大小對(duì)電流穩(wěn)定時(shí)間及測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E1,V E2,V 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 18 6 250 36 12 220 72 24 250 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 結(jié)論：由圖 38 可知磁通泵方法中充放電過(guò)程完成后，回路電流 1i 迅速達(dá)到穩(wěn)定值，與傳統(tǒng)方法相比大大縮短了測(cè)量時(shí)間。由表 35 可知所加電源大小對(duì)測(cè)量誤差影響較大，測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)變壓器的參數(shù)選擇合適的電源。同時(shí)，測(cè)量電路中所需加入的 E ER、 L、 r 的值應(yīng)適當(dāng)選擇，以減小電流穩(wěn)定時(shí)間。測(cè)量時(shí)對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間要求也較高。 短路去磁法 圖 39 短路去磁法測(cè)量電路圖 短路去磁法測(cè)量電路圖如圖 39所示。圖中 E=25V、 R1=? 、 R2=? 、 L1=100H、L2=、 M=。根據(jù)所設(shè)置參數(shù)經(jīng)計(jì)算可得，滿足式 （ 8） 的關(guān)系，式 （ 7） 中的自由分量便可以忽略不計(jì)。因此開(kāi)關(guān)閉合瞬間短路電流就能迅速 穩(wěn)定到某一值，根據(jù)電流穩(wěn)定值，即可計(jì)算出一次側(cè)繞組的直流電阻 R1 的值。同理，若要測(cè)量二次側(cè)繞組 R2 的值可將一次側(cè)線圈短路。 t= 時(shí)，信號(hào)發(fā)生器 Step 使開(kāi)關(guān) k 閉合后瞬間，電流立即達(dá)到某一值 ，隨 后迅速達(dá)到穩(wěn)定。 仿真數(shù)據(jù) 圖 310 短路去磁法與傳統(tǒng)測(cè)量方法仿真曲線比較 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 表 36 串入電阻大小對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E=25V R1=? R2=? L1=100H L2= M= 串入電阻 R,? 穩(wěn)定電流 ,IA 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 20 25 35 45 50 表 37 所加電源大小對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E=25V R1=? R2=? L1=100H L2= M= R=45? 電源電壓 E,V 穩(wěn)定電流 ,IA 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 25 50 100 200 結(jié)論：由圖 310 可知開(kāi)關(guān)閉合瞬間回路電流即達(dá)到某一值，隨后立即趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定時(shí)間不超過(guò) 100s，與傳統(tǒng)方法相比大大縮短了短路時(shí)間。由表 36可知，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度范圍內(nèi)電阻 取值越小，誤差越小。但是串入電阻值越大，測(cè)量時(shí)間越短，測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)變壓器的參數(shù)和測(cè)量要求選擇合適的電阻串入。由表 37可知，所加電源大小對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響可以忽略。電壓值可在較大范圍內(nèi)改變。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 二階振蕩法 圖 311 二階振蕩法仿真線路圖 利用二階振蕩法進(jìn)行仿真測(cè)量時(shí)，參數(shù)設(shè)置如下 ： E=100V， C=1F， Lx=100H ， Rx= ? ， Rn= ? 。 利用二階振蕩法的測(cè)量公式計(jì)算 可得 ： ? ? 0 .0 0 2 51 0 sin 0 .1tI t e t?? （ 31） ? ? ? ? ? ?0 .4 1 0 0 d i tU t i t dt?? （ 32） 根據(jù)式（ 31）和式（ 32）即可建立二階振蕩法的數(shù)學(xué)模型，如圖 311 所示，從而得到流過(guò)線圈電流 I 和線圈兩端電壓 U 的瞬時(shí)值。動(dòng)態(tài)測(cè)量法不需等到電流穩(wěn)定，因此大大縮短了測(cè)量時(shí)間。 仿真結(jié)果 圖 312 二階振蕩法回路電流仿真曲線 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 表 38 采樣時(shí)間對(duì)測(cè)量 準(zhǔn)確度的影響 E=100V C=1F Lx=100H Rx=? Rn=? 采樣時(shí)間 ,ts 電流 I,A 電壓 U,V 電阻測(cè)得值 39。xR ,? 誤差 39。()x x xR R R? ,% 結(jié)論：動(dòng)態(tài)測(cè)量不需等待電流穩(wěn)定，大大縮短了測(cè)量時(shí)間。但由二階振蕩法的計(jì)算公式可知，若采樣點(diǎn) 并非導(dǎo)數(shù)為零點(diǎn)，則誤差將會(huì)很大，因此對(duì)采樣時(shí)間要求很嚴(yán)格。 基于同一化原理的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法 基于 同一化原理的測(cè)量方法的電路如圖 313 所示。圖中參數(shù)設(shè)置如下： Rx=? L=100H。所設(shè)定的統(tǒng)一的時(shí)間常數(shù) TD 為 1s，回路穩(wěn)定電流為 250A。根據(jù)同一化算法的計(jì)算公式可得串入電阻 R0=100? ，回路所加電源電壓為 E=100V。 t= 時(shí)信號(hào)發(fā)生器 Step使開(kāi)關(guān) k 閉合。 圖 313 基 于同一化原理的測(cè)量方法電路圖 仿真結(jié)果 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 314 回路電流仿真曲線 表 39從采樣位置、采樣間隔兩個(gè)方面分析了采樣時(shí)間對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，并且得出了最佳采樣時(shí)間。表中 ， 11()I I t? ； 11()I I t t? ? ?? ； 11()U U t? ； 22()I I t? ； 22()I I t t? ? ?? ； 22()U U t? 。 采用兩點(diǎn)法求 數(shù)值微分的公式為 d |d 111 I ( t + Δ t) I ( t )I ( t) tt Δ t? 由第二章中基于同一化原理的測(cè)量方法一節(jié)中的推論 2可知，將式（ 238）上下同時(shí)除以dd 1I(t)|tt 后，利用此公式計(jì)算繞組直流電阻時(shí)可消除微分計(jì)算所帶來(lái)的誤差，使測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度更高。 表 39 采樣時(shí)間對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E=100V R0=100? Rx=? L=100H 1t ,s 2t ,s 1I ,A 1I? ,A 2I ,A 2I? ,A 1U ,V 2U ,V 39。xR ,? 39。()x x xR R R? ,% 2 5 1 4 2 4 1 3 1 2 2 3 3 4 2 3 結(jié)論：基于同一化原理的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法通過(guò)改變外電源電壓及外串電阻的阻值，達(dá)到不論試品參數(shù)如何，其充電回路電流曲線完全一樣。只要找出其中準(zhǔn)確度最高的采樣點(diǎn)，華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 即可應(yīng)用于各種不同的試品測(cè)量中，且測(cè)量時(shí)間大大縮短。由表 39 可知， 1t =2s， 2t =3s時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度最高。 三點(diǎn)法 圖 315 “三點(diǎn)法”測(cè)量電路圖 “三點(diǎn)法”測(cè)量電路圖如圖 315所示，圖中參數(shù)設(shè)置如下： E=50V ， R=20? ， Rx=? ， L=200H。經(jīng)仿真可得 R 兩端電壓 U1 的波形，在此波形上等間隔取三個(gè)點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算可得繞組的直流電阻 Rx。 仿真結(jié)果 圖 316 電阻 R 兩端電壓 U1 仿真曲線 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 表 310 采樣間隔 t? 對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E=50V ， R=20? ， Rx=? ， L=200H 1t ， s 2t ， s 3t ,s 1U ,V 2U ,V 3U ,V t? ,s xR? ,? 39。()x x xR R R? ,% 1 1 1 1 2 3 1 1 4 1 3 5 2 1 1 6 1 4 7 3 表 311 采樣位置對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E=50V ， R=20? ， Rx=? ， L=200H， t? =2s 1t ， s 2t ， s 3t ,s 1U ,V 2U ,