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武漢市得福電氣有限公司
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一、總體方案與系統架構
變壓器繞組直流電阻測試儀以高速微控制器/MCU為核心，集成程控恒流源、四線法測量前端、高速A/D轉換、繼電器切換矩陣、人機接口與保護/放電單元，實現從激勵、采樣到計算、存儲與輸出的閉環測量。為提升現場效率，可加入一鍵測量流程與三相不平衡率自動計算；為便于數據追溯，配置存儲與USB導出。核心要點：
恒流源：輸出0.1–10 A分級可調，電流穩定度與紋波滿足低阻測量需求。
測量前端：采用四線法/四端子結構，配合前置放大與抗干擾濾波，確保mV級電壓精確測量。
切換矩陣：多路繼電器陣列實現繞組通道自動切換與測試序列編排。
人機界面：LCD/觸控、按鍵、狀態指示，支持測量模式與參數設置。
數據與通信：非易失性存儲、USB/串口導出，便于報告生成與歸檔。
保護/放電：反電勢吸收、過流/過壓/過熱保護，測試結束自動放電，保障人身與設備安全。
二、硬件設計與關鍵電路
程控恒流源
拓撲建議：AC-DC整流濾波 → 穩壓母線 → MOSFET/IGBT電流驅動 → 采樣/反饋閉環；采用數字電位器/誤差放大器實現輸出電流細粒度調節與穩流控制，輸出范圍覆蓋0.1–10 A以兼顧不同容量繞組(大電感場景需配合助磁/去磁策略)。
四線法測量前端
結構：兩條電流線供給恒流，兩條電壓線接高阻抗差分放大級，消除引線電阻與接觸電阻影響；前端加入低通濾波/屏蔽抑制現場電磁干擾。
信號采集與A/D
電流采樣：分流器或霍爾電流傳感器，將大電流轉為可測電壓；電壓采樣：差分放大后送入高速A/D，保證動態范圍與分辨率。
切換與通道控制
繼電器矩陣完成繞組相別/分接/高低壓側切換；需設計防誤觸與互鎖邏輯，確保測試路徑與安全。
保護與放電
反電勢保護：測試結束或異常斷線時，通過放電電阻+二極管回路泄放繞組儲能；加入過流、過壓、過熱與斷線/短路檢測，觸發關斷與告警。
供電與結構
供電：工頻AC輸入經隔離/濾波/穩壓為控制與模擬前端供電；機箱采用絕緣與防震設計，接口具備防誤插與加固結構。
三、測量原理與算法流程
四線法測阻
施加恒流I，測得電壓V，計算電阻R=V/I；四線法可有效抑制引線/接觸電阻，適合mΩ–Ω級低阻測量。
動態與快速測量
大電感繞組充電時間長，采用“充電→穩態判據→采樣→放電”流程；穩態判據可基于電流變化率/電壓波動閾值；必要時引入助磁法/去磁法縮短穩定時間。
數據處理與判定
對采樣數據進行數字濾波/中值平均降噪；計算三相不平衡率與統計指標(均值、標準差)；支持自動量程/自動電流切換與異常點剔除。
一鍵測量流程(可選)
一鍵觸發后自動完成：高壓側三相測量→不平衡率計算→放電→低壓側三相測量→不平衡率計算→結果匯總顯示/存儲/打印。
四、軟件架構與關鍵實現
任務劃分
驅動層：恒流源控制、A/D采集、繼電器矩陣、存儲/通信、人機輸入。
算法層：濾波/擬合、穩態判據、R計算、不平衡率、溫度換算(若具備溫度測量)。
應用層：測量流程編排、狀態機、異常與保護、報表/導出、自檢/校準。
核心流程
初始化→自檢/校準→參數設置→通道選擇→恒流輸出→穩態判據→采樣計算→放電→結果存儲/顯示→下一通道/結束。
校準與自檢
提供零點/增益校準與標準電阻自檢功能，支持用戶定期驗證；關鍵參數掉電保存，支持版本/配置回讀。
人機與數據
支持多語言/多單位顯示、歷史數據查詢、USB/串口導出與打?。唤缑嫣峁?strong>實時曲線/進度指示與告警提示。
五、調試、測試與安全規范
校準與驗證
變壓器繞組直流電阻測試儀使用標準電阻器進行多點校準(含低阻段)，驗證線性度與重復性；對比高精度表計/電橋，確認誤差指標滿足設計與現場要求。
功能與性能測試
驗證0.1–10 A各檔穩流精度、四線法抗引線誤差能力、通道切換正確性與抗干擾性能；進行一鍵測量與三相不平衡率一致性測試。
可靠性與EMC
進行高/低溫、濕熱、振動、浪涌/靜電等環境與EMC試驗；完善過流/過壓/過熱/反電勢保護策略與故障自恢復。
現場安全
嚴格執行停電、驗電、接地流程；測試線夾與端子確保可靠接觸；測試結束確認放電完成后再拆線；在通風干燥環境下操作，避免潮濕與高溫。
附：關鍵指標參考與選型建議
電流輸出：0.1–10 A分級可調，紋波與穩定度滿足低阻測量；恒流源建議采用數字電位器+高精度運放+大功率MOSFET實現閉環穩流。
測量方法：優先四線法/四端子，配合前置放大與抗干擾設計，提高mV級電壓測量精度與重復性。
通道與自動化：配置繼電器切換矩陣與一鍵測量流程，自動完成高/低壓側多相測量與三相不平衡率計算，減少換線與人工干預。
數據與保護：內置存儲與USB導出，完善反電勢/過流/過壓/過熱保護與自動放電，確保人身與設備安全。
