專利名稱：感性直流電阻快測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電阻測量電路。
背景技術：
對變壓器、發(fā)電機、電動機等感性繞組進行電阻測量，以確定繞組的對稱性。現有的感性繞組直流電阻測量電路，如專利號95202865.4、“可用直流電池的感性負載速測微歐計”；如現有的產品“變壓器直阻測試儀”，它們所需測量時間長。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種測量時間短的感性直流電阻快測電路。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是感性直流電阻快測電路，其特征在于它包括晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路、電流表和電壓測量表，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端與220V交流電相連，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸出串聯一電流表后由兩插線孔C與被測電阻RX相連接，電壓測量表由二開開關K2與晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端或被測電阻RX相并聯。
本實用新型測量工作電源采用晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，測量電流、電壓采用數顯表直接讀出。再由R＝U/I直接計算得出電阻值。通常將測試電流設定為1A，則被測電阻值對應為電壓值讀數。本實用新型突出的優(yōu)點是能在數秒鐘內測出100MVA，110kV變壓器繞組的單個阻值，所需測量時間短；而現有的產品“變壓器直阻測試儀”則需60秒以上。
本實用新型適用于測量變壓器繞組的直流電阻及各種電機繞組的直流電阻，大容量較小阻值的起動電阻，還可以作為自動化檢測儀表的標準信號源。適合于冶金企業(yè)及中小供電企業(yè)施工階段現場調試用。


圖1是本實用新型的電路原理圖圖2是本實用新型的充電示波圖圖3是現有的BZHC-3383變壓器直阻測試儀充電示波圖具體實施方式
如圖1所示，感性直流電阻快測電路，它包括晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路、電流表和電壓測量表，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端與220V交流電相連，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸出串聯一電流表后由兩插線孔C與被測電阻RX相連接，電壓測量表由二開開關K2與晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端或被測電阻RX相并聯。電壓測量表通過兩電壓插線孔P與被測電阻RX相并聯。
所述的晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路，包括電源變壓器、整流橋Q1、電容C1、電容C2、穩(wěn)壓集成塊N1、穩(wěn)壓集成塊N2、電容C3、電容C4、二極管D1、二極管D2、起動按鍵AN、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、穩(wěn)壓二極管D3、三級管BG1、三級管BG2、二極管D4、二極管D5、電容C7、運算放大器IC3、運算放大器IC4、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電位器W1、電位器W2、電阻R12、電阻R13、電壓變檔開關BD-2、運算放大器IC1、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電位器W5、電阻R18、二極管D7、電位器W3、電位器W4、運算放大器IC2、電阻R17、電位器W6、穩(wěn)壓二極管D8、電壓變檔開關BD-1、整流橋Q2、電容C5、大功率三級管BG3、大功率三級管BG4、二極管D9、電阻Rp1、電阻Rp2、電阻R5、電阻R1f、電阻R6、二極管D6、電容C8、運算放大器IC5、電阻R10、電阻R11、電阻R18、電阻R19、電容C9、電容C10、電容C11、二極管D10、電阻Rfd構成；電源變壓器為具有一個初級線圈T1、第一次級線圈T2和第二次級線圈T3的變壓器，變壓器的初級線圈T1與電源開關CK相連；變壓器的第一次級線圈T2、整流橋Q1、電容C1、電容C2、穩(wěn)壓集成塊N1、穩(wěn)壓集成塊N2、電容C3、電容C4、二極管D1、二極管D2構成+15V、0V、-15V電源給調節(jié)部分作工作電源；三級管BG1的集電極與三級管BG2的集電極相連，三級管BG1的發(fā)射極分別與三級管BG2的基極、電阻R3相連，三級管BG1的基極分別與穩(wěn)壓二極管D3、二極管D4、二極管D5相連；穩(wěn)壓二極管D3與電阻R2串聯后與起動按鍵AN的一觸點相連，起動按鍵AN的另一觸點分別與整流橋Q1的輸出正極、電阻R1相連，電阻R1與三級管BG2的集電極相連，三級管BG2的發(fā)射極與電阻R4串聯后與大功率三級管BG3的基極相連(B63、B64是大功率三極管)；二極管D4的負極與運算放大器IC3的輸出端相連，運算放大器IC3的輸入-端和+端分別與電阻R7、電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與電阻R19的一端相連，電阻R7的另一端與運算放大器IC1的輸出端相連，運算放大器IC1的輸入-端與電阻R14的一端相連，運算放大器IC1的輸入+端分別與電阻R15、電阻R16的一端相連；電位器W1與電阻R12、電阻R13、電壓變檔開關BD-2串聯后與電位器W2并聯后再與運算放大器IC1的輸出端、輸入-端相連；電阻R14的另一端與電位器W5的一端相連，電位器W5的另一端與電阻R18的一端相連，電阻R18的另一端與+15V電源相連，穩(wěn)壓二極管D8負極與電阻R18的一端相連，穩(wěn)壓二極管D8正極與0V電源相連；電阻R15的另一端與+15V電源相連，電阻R16的另一端與0V電源相連；二極管D5的負極與運算放大器IC4的輸出端相連，運算放大器IC4的輸入+端與二極管D5的正極，二極管D5的負極與0V電源相連；運算放大器IC4的輸出端與運算放大器IC4的輸入-端之間并聯一電容C7，運算放大器IC4的輸入-端與運算放大器IC2的輸出端之間串聯一電阻R9；電位器W3的一端與運算放大器IC2的輸出端相連，電位器W3的另一端與運算放大器IC2的輸入-端、電流變檔開關K1相連，電位器W4的一端與運算放大器IC2的輸出端相連，電位器W4的另一端與電流變檔開關K1相連，運算放大器IC2的輸入+端與0V電源相連，運算放大器IC2的輸入-端與電阻R17、電位器W6串聯后與穩(wěn)壓二極管D8負極相連；變壓器的第二次級線圈T3、電壓變檔開關BD-1、整流橋Q2、電容C5提供主電源，大功率三級管BG3的集電極分別與整流橋Q2的輸出正極、大功率三級管BG4的集電極、二極管D9的負極相連，大功率三級管BG3的發(fā)射極與電阻Rp1串聯后與電阻R1f的一端相連，大功率三級管BG4的發(fā)射極與電阻Rp2串聯后與電阻R1f的一端相連，二極管D9的正極與電阻R1f的一端相連，電阻R1f的另一端與0V電源相連；電阻R5的一端與電阻R1f的一端相連，電阻R5的另一端與運算放大器IC5的輸入-端相連，電阻R6與電容C8并聯后一端與0V電源相連，另一端與運算放大器IC5的輸入+端相連，二極管D6的正極與運算放大器IC5的輸入-端相連，二極管D6的負極與運算放大器IC5的輸入+端相連，電阻R10的一端與運算放大器IC5的輸入-端相連，電阻R10的另一端與與運算放大器IC5的輸出端相連，運算放大器IC5的輸出端與運算放大器IC4的輸入+端之間串聯一電阻R11；電阻R19的一端與電阻R18、電容C9的一端相連，電阻R18的另一端與0V電源相連，電阻R19的另一端、電容C9的另一端與整流橋Q2的輸出負極相連，電容C10與電容C11串聯后一端與0V電源相連，另一端與整流橋Q2的輸出負極相連，電阻Rfd的一端與整流橋Q2的輸出負極相連，電阻Rfd的另一端與二極管D10的正極相連，二極管D10的負極與0V電源相連相連；穩(wěn)壓穩(wěn)流電源的輸出端為兩插線孔C。
本實用新型測量電流、電壓采用數顯表直接讀出。再由R＝U/I直接計算得出電阻值。通常將測試電流設定為1A，則被測電阻值對應為電壓值讀數，為V-Ω，mV-mΩ。其外接電源電壓為~220V，功率60VA；本實用新型的輸出電壓0-12V-24V-36V-48V共四檔，輸出電流0-20mA-1A，共兩檔。其輸出電流表采用19999位顯示，誤差為±0.1％的數顯面板表，電壓測量表采用19999位顯示，誤差±0.1％自動擋數顯面板表，擋位有199.99mV，1.9999V，19.999V，199.99V共四檔。
工作原理采用大功率三級管BG3、大功率三級管BG4為調整管，調節(jié)回路由D8作電壓，電流基準信號由運算放大器IC1、運算放大器IC2作電壓、電流給定器，運算放大器IC3作電壓調節(jié)器，運算放大器IC4作電流調節(jié)器，運算放大器IC5作電流匹配器，三級管BG1、三級管BG2作起動信號及調節(jié)輸出。電阻R1f為電流取樣，電阻R18、電阻R19為電壓取樣。二極管D10和電阻Rfd構成續(xù)流放電回路，電容C10、電容C11反極性串聯構成過電壓吸收回路。
1、感性直流電阻快測電路工作原理交流220V電源直接由帶兩線插頭的軟線輸入，電源有電指示燈HD與起動按鍵AN共用。合電源開關CK電源變壓器T1得電，T2輸出經整流橋Q1變?yōu)橹绷?，經過電容C1、電容C2濾波，穩(wěn)壓集成塊N1、穩(wěn)壓集成塊N2穩(wěn)壓后提供+15V，0，-15V電源給調節(jié)部分作工作電源。變壓器T3輸出經整流橋Q2變?yōu)橹绷?，作為主電源。初始工作點建立過程合電源開關CK，+15V經電阻R18給D8建立穩(wěn)壓輸出，作為基準電壓信號。電壓給定器(運算放大器IC1)經電位器W5，電阻R14得電，再與由電位器W1、電位器W2、電壓變檔開關BD-2構成的電壓調節(jié)網絡，進行比例運算后，輸出“負”的電壓給定模擬量給電壓調節(jié)器IC3，(經R7)，IC3處于“正”飽和電壓輸出。(約14V)。同時電流給定器(運算放大器IC2)經電位器W6、電阻R，17得電，再與由電位器W3、電位器W4、電流變檔開關K1構成的電流調節(jié)網絡，進行比例運算后，輸出“負”的電流給定模擬量給電流調節(jié)器[運算放大器IC4(經R9)]，運算放大器IC4也處于“正”飽和電壓輸出(約14V)。以上運算放大器IC3、運算放大器IC4的“正”飽和輸出信號，被二極管D4、二極管D5阻斷，不能被三級管BG1、三級管BG2組成的輸出器接收，三級管BG1、三級管BG2、大功率三級管BG3、大功率三級管BG4都處于關斷狀態(tài)，電源沒有輸出。
當進行電阻測量時，感性直流電阻快測電路的輸出過程為恒電壓輸出至被測負載電阻RX，開始建立電流，當電流達到設定值(通常為1A)，電壓自動降到直流電壓降值，電流保持設定值恒定，再讀取電壓值，并換算成電阻值，感性直流電阻快測電路的動作過程為按下AN“正”電源經電阻R2，二極管D3注入三級管BG1基極，三級管BG1飽和導通，進而使三級管BG2、大功率三級管BG3、大功率三級管BG4相繼導通，輸出電壓很快建立，當輸出電壓達到設定值時，電阻R18上的取樣電壓“負”值，正好等于運算放大器IC1輸出的電壓給定“負”時，運算放大器IC3的輸出電壓由原先的“正”飽和值(約14V)，降到USCIC3＝K1USC-UbeBG3-UbeBG2-UbeBG1+UD4，式中，k1-電壓取樣分壓比＝R18/R18+R19，USC-穩(wěn)壓輸出電壓，UbeBG3-調整管BG3Ube，UbeBG2，UbeBG1-控制輸出管Ube，UD4-二極管D4，正向壓降。
并且維持恒定，Usel一但發(fā)生干擾，則電壓取樣值UR18改變，運算放大器IC3的輸入信號不平衡，USCIC3改變，使Usel得到修正，并恢復到恒定值。當電流充電到設定值時，電流匹配器(運算放大器IG5)輸出的負值正好等于運算放大器IC2輸出的電流給定“負”值，運算放大器IC4的輸出電壓由原先的“正”飽和值(約14V)，降到USCIC4＝K2*URLF。
式中k2-運算放大器IC5的放大倍數，URLF-輸出電流取樣值，Usel并且維持恒定，這時電壓開始下降，并且快速降到URX，URX為被測繞組的直流電壓降值，并且維持恒定。Usel下降的原因是當USCIC4下降到對應的URLF值時，USCIC4＜USCIC3，BG1的輸入轉而由USCIC4確定，同時，USCIC3復到“正”飽和電壓(約14V)。
2、輸出電壓、電流調節(jié)輸出電壓、電流具有多檔設置，分檔調節(jié)功能，使本感性直流電阻快測電路成為多功能電壓、電流源。調節(jié)點設置在運算放大器IC1、運算放大器IC2的反饋端。電位器W1為12V檔的主調，電位器W2為細調。因為這種狀態(tài)下，電位器W1與電位器W2是直接并聯，并且電位器W2阻值比電位器W1的阻值大三倍。24V與36V擋時電位器W2為主調，電位器W1為細調，因為各是并聯支路中的一部分。48V由電位器W2調節(jié)。
電位器W3為1A電流調節(jié)，電位器W4為20mA電流主調，電位器W3為細調，因為這種狀態(tài)下電位器W3與電位器W4是并聯，并且電位器W3的阻值比電位器W4的阻值約大20倍。12V電壓擋和20mA電流擋是專為自動化檢測儀表的校驗而特設。這兩種擋位都有主調和細調功能，能達到第五位數的調節(jié)細度。
本實用新型主要特點1、本實用新型采用晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源作為測量電源，穩(wěn)壓、穩(wěn)流調節(jié)控制由運算放大器構成，放大倍數高，無慣性環(huán)節(jié)，頻響好，極少超調，穩(wěn)定精度達到1×10-6％，充電特性如圖2所示，t0-t1為主充電時間，t1-t2為穩(wěn)定時間，t2-t3為測量表計固有穩(wěn)定時間。測量試件為50MVA，110kV變壓器一次側繞組A、B相。
t0-t1-主充電時間＝2.6秒，t1-t2-穩(wěn)定時間≈0.6秒，t2-t3-測量表計固有時間＝3-5秒，總測量時問6-8秒，F點以后為放電特性。
在同等測量試件條件下，用保定市精藝電子儀器有限公司生產的BZHC-3383型“變壓器直阻測試儀”，進行對比測量，充電特性如圖3所示，t0-t1為主充電時間，t1-t2為穩(wěn)定時間，t2-t3為數據處理時間。由圖中可以看出，充電特性不好，有超調，振蕩時間比主充電時間還長。
t0-t1-主充電時間＝13秒，t1-t2-穩(wěn)定時間≈27秒，t2-t3-數據處理時間＝20秒，總測量時間60秒。
相比之下，測量單個數據所需時間，本實用新型比現在現有的測試儀要快一個數量級。
2、本實用新型采用電流表、電壓表直接測量I、V值，再計算得出R值，符合基本電工測量原理，具有可比性，重復性，保證了測量的精度，極大的減少了過程環(huán)節(jié)，具有極高的可靠性。
3、本實用新型的輸出電壓，電流能精確設置，調節(jié)細度達到第五位，符合標準信號源的要求。
權利要求1.感性直流電阻快測電路，其特征在于它包括晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路、電流表和電壓測量表，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端與220V交流電相連，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸出串聯一電流表后由兩插線孔(C)與被測電阻(RX)相連接，電壓測量表由二開開關(K2)與晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端或被測電阻(RX)相并聯。
2.根據權利要求1所述的感性直流電阻快測電路，其特征在于所述的晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路，包括電源變壓器、整流橋(Q1)、電容(C1)、電容(C2)、穩(wěn)壓集成塊(N1)、穩(wěn)壓集成塊(N2)、電容(C3)、電容(C4)、二極管(D1)、二極管(D2)、起動按鍵(AN)、電阻(R1)、電阻(R2)、電阻(R3)、電阻(R4)、穩(wěn)壓二極管(D3)、三級管(BG1)、三級管(BG2)、二極管(D4)、二極管(D5)、電容(C7)、運算放大器(IC3)、運算放大器(IC4)、電阻(R7)、電阻(R8)、電阻(R9)、電位器(W1)、電位器(W2)、電阻(R12)、電阻(R13)、電壓變檔開關(BD-2)、運算放大器(IC1)、電阻(R14)、電阻(R15)、電阻(R16)、電位器(W5)、電阻(R18)、二極管(D7)、電位器(W3)、電位器(W4)、運算放大器(IC2)、電阻(R17)、電位器(W6)、穩(wěn)壓二極管(D8)、電壓變檔開關(BD-1)、整流橋(Q2)、電容(C5)、大功率三級管(BG3)、大功率三級管(BG4)、二極管(D9)、電阻(Rp1)、電阻(Rp2)、電阻(R5)、電阻(R1f)、電阻(R6)、二極管(D6)、電容(C8)、運算放大器(IC5)、電阻(R10)、電阻(R11)、電阻(R18)、電阻(R19)、電容(C9)、電容(C10)、電容(C11)、二極管(D10)、電阻(Rfd)構成；電源變壓器為具有一個初級線圈(T1)、第一次級線圈(T2)和第二次級線圈(T3)的變壓器，變壓器的初級線圈(T1)與電源開關(CK)相連；變壓器的第一次級線圈(T2)、整流橋(Q1)、電容(C1)、電容(C2)、穩(wěn)壓集成塊(N1)、穩(wěn)壓集成塊N2)、電容(C3)、電容(C4)、二極管(D1)、二極管(D2)構成+15V、0V、-15V電源給調節(jié)部分作工作電源；三級管(BG1)的集電極與三級管(BG2)的集電極相連，三級管(BG1)的發(fā)射極分別與三級管(BG2)的基極、電阻(R3)相連，三級管(BG1)的基極分別與穩(wěn)壓二極管(D3)、二極管(D4)、二極管(D5)相連；穩(wěn)壓二極管(D3)與電阻(R2)串聯后與起動按鍵(AN)的一觸點相連，起動按鍵(AN)的另一觸點分別與整流橋(Q1)的輸出正極、電阻(R1)相連，電阻(R1)與三級管(BG2)的集電極相連，三級管(BG2)的發(fā)射極與電阻(R4)串聯后與大功率三級管(BG3)的基極相連；二極管(D4)的負極與運算放大器(IC3)的輸出端相連，運算放大器(IC3)的輸入-端和+端分別與電阻(R7)、電阻(R8)的一端相連，電阻(R8)的另一端與電阻(R19)的一端相連，電阻(R7)的另一端與運算放大器(IC1)的輸出端相連，運算放大器(IC1)的輸入-端與電阻(R14)的一端相連，運算放大器(IC1)的輸入+端分別與電阻(R15)、電阻(R16)的一端相連；電位器(W1)與電阻(R12)、電阻(R13)、電壓變檔開關(BD-2)串聯后與電位器(W2)并聯后再與運算放大器(IC1)的輸出端、輸入-端相連；電阻(R14)的另一端與電位器(W5)的一端相連，電位器(W5)的另一端與電阻(R18)的一端相連，電阻(R18)的另一端與+15V電源相連，穩(wěn)壓二極管(D8)負極與電阻(R18)的一端相連，穩(wěn)壓二極管(D8)正極與0V電源相連；電阻(R15)的另一端與+15V電源相連，電阻(R16)的另一端與0V電源相連；二極管(D5)的負極與運算放大器(IC4)的輸出端相連，運算放大器(IC4)的輸入+端與二極管(D5)的正極，二極管(D5)的負極與0V電源相連；運算放大器(IC4)的輸出端與運算放大器(IC4)的輸入-端之間并聯一電容(C7)，運算放大器(IC4)的輸入-端與運算放大器(IC2)的輸出端之間串聯一電阻(R9)；電位器(W3)的一端與運算放大器(IC2)的輸出端相連，電位器(W3)的另一端與運算放大器(IC2)的輸入-端、電流變檔開關(K1)相連，電位器(W4)的一端與運算放大器(IC2)的輸出端相連，電位器(W4)的另一端與電流變檔開關(K1)相連，運算放大器(IC2)的輸入+端與0V電源相連，運算放大器(IC2)的輸入-端與電阻(R17)、電位器(W6)串聯后與穩(wěn)壓二極管(D8)負極相連；變壓器的第二次級線圈(T3)、電壓變檔開關(BD-1)、整流橋(Q2)、電容(C5)提供主電源，大功率三級管(BG3)的集電極分別與整流橋(Q2)的輸出正極、大功率三級管(BG4)的集電極、二極管(D9)的負極相連，大功率三級管(BG3)的發(fā)射極與電阻(Rp1)串聯后與電阻(R1f)的一端相連，大功率三級管(BG4)的發(fā)射極與電阻(Rp2)串聯后與電阻(R1f)的一端相連，二極管(D9)的正極與電阻(R1f)的一端相連，電阻(R1f)的另一端與0V電源相連；電阻(R5)的一端與電阻(R1f)的一端相連，電阻(R5)的另一端與運算放大器(IC5)的輸入-端相連，電阻(R6)與電容(C8)并聯后一端與0V電源相連，另一端與運算放大器(IC5)的輸入+端相連，二極管(D6)的正極與運算放大器(IC5)的輸入-端相連，二極管(D6)的負極與運算放大器(IC5)的輸入+端相連，電阻(R10)的一端與運算放大器(IC5)的輸入-端相連，電阻(R10)的另一端與與運算放大器(IC5)的輸出端相連，運算放大器(IC5)的輸出端與運算放大器(IC4)的輸入+端之間串聯一電阻(R11)；電阻(R19)的一端與電阻(R18)、電容(C9)的一端相連，電阻(R18)的另一端與0V電源相連，電阻(R19)的另一端、電容(C9)的另一端與整流橋(Q2)的輸出負極相連，電容(C10)與電容(C11)串聯后一端與0V電源相連，另一端與整流橋(Q2)的輸出負極相連，電阻(Rfd)的一端與整流橋(Q2)的輸出負極相連，電阻(Rfd)的另一端與二極管(D10)的正極相連，二極管(D10)的負極與0V電源相連相連；穩(wěn)壓穩(wěn)流電源的輸出端為兩插線孔(C)。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電阻測量電路。感性直流電阻快測電路，其特征在于它包括晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路、電流表和電壓測量表，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸入端與220V交流電相連，晶體管穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電路的輸出串聯一電流表后由兩插線孔(C)與被測電阻(R
文檔編號G01R31/06GK2888457SQ20062009573
公開日2007年4月11日 申請日期2006年3月21日 優(yōu)先權日2006年3月21日
發(fā)明者劉啟昌, 劉連松, 寧友元, 程柏超 申請人:中國第一冶金建設有限責任公司