多功能電阻測試儀校準系統設計
發布時間:2016-07-09 09:00:00
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?華意電力是一家專業研發生產回路電阻測試儀的廠家,本公司生產的回路電阻測試儀在行業內都廣受好評,以打造最具權威的“回路電阻測試儀“高壓設備供應商而努力。
? 回路電阻測試儀和直阻儀是電力設備設施檢測的常用設備。回路電阻測試儀是用于測量開關、斷路器、變壓器等設備的接觸電阻、回路電阻的專用測試設備, 其測試電流為100 A 或更大的直流電流,也被稱為“接觸電阻測試儀”。直阻儀是用于測量變壓器、互感器、電機繞組等感性被測對象的直流電阻的專用測試設備,也被稱為“直流電阻快速測試儀”。
? 接地導通電阻測試儀是用于測量交流電網供電的電器設備(如家用電器、電動電熱器具、醫用電氣設備及測量、控制和實驗室用電設備等)的可觸及金屬殼體與該 設備引出的安全接地端(線)之間導通電阻的儀器。回路電阻測試儀、直阻儀和接地導通電阻測試儀都是測量電阻的儀器,采用典型的四線制測量法,通過輸出一個直流或交流電流,施加于被測體儀器儀表裝置的2 個端鈕之間,并測量電流流過被測體所產生的壓降,然后通過電壓和電流之比得出被測體的電阻值。根據相關規程要求,這3 類儀器需檢定項目基本一致, 本文提出的多功能電阻測試儀校準系統,摒棄傳統電阻箱方案,采用精密仿真電阻技術和大電流測量技術,可模擬連續1 μΩ~3.75 Ω 任意電阻值,能滿足大部分回路電阻測試儀、直阻儀及接地導通電阻測試儀的檢定需求。
技術原理及其實現
? 本系統是基于電流型有源模擬器設計的,采用直流比較儀作為電流轉換裝置。依據《DL/T 967-2005 回路電阻測試儀與直流電阻快速測試儀檢定規程》, 有源模擬電阻器包括電流型有源模擬電阻器和電壓型有源模擬電阻器。電流型有源模擬電阻器相比電壓型有源模擬電阻器降低了對無源標準電阻器的功率要求, 由于沒有實際的電流功耗,避免了無源標準電阻器在大電流測試時溫漂影響。本系統中難點在于電流轉換裝置的設計,因需要將被檢測試儀產生高達600 A 的大電流按一定比例轉換成小電流,轉換精度直接影響模擬電阻精度。本系統采用新型直流比較儀進行電流轉換,相比傳統的直流比較儀能夠快速捕捉電流的快速變化,且測量頻率范圍寬,新型直流比較儀如圖1 所示。

? 該直流比較儀由雙鐵芯疊加繞線而成。S、C 為鐵芯A 和B 共同繞組,S 為磁通檢測繞組,C 為比較儀次級繞組,N4 單獨繞制在鐵芯A 上, 為激勵繞組。其中鐵芯A 由高導磁率軟磁材料制作,鐵芯B由低導磁率鐵氧體材料制作。如圖2 所示為鐵芯B 測量電路圖。實現原理為S 線圈檢測磁通,經過磁通檢測模塊轉換為電壓信號,控制功率放大器增大或減少輸出,流經次級繞組電流隨之增加或減小,通過不斷的調節,最終使鐵芯B 達到磁平衡。系統平衡建立的時間不超過1 μs。通過標準電阻R 進行電流采樣,測試得到US。從而可以計算出IP值。同時磁通信號可作為報警信號等狀態信號。
US=k×IP (1)
式中:k 為比例常數。

系統原理
? 系統是基于電流型有源模擬電阻器原理進行拓展設計的,將被檢測試儀產生的大電流輸入到本系統的電流轉換模塊按一定比例轉換成小電流,通過精密電阻轉換成小電壓,后經過電壓采樣及增益模塊放大成比例電壓信號輸入到分壓模塊,由控制器控制其分壓比,最后經過緩沖電路輸出給被測儀器的電壓采樣端,形成測試回路。通過由微控制器控制分壓模塊電路中的分壓比調節檢定時檢點電阻的阻值。電壓采樣及程控放大模塊輸出另一路電壓到A/D 采樣模塊,由控制器運算出對應的示值電流并做相關分析。原理框圖如圖3 所示。

被檢測試儀輸出大電流I1經過寬頻直流比較儀轉換成小電流I2

式中:I1為被檢測試儀產生的大電流;k 為寬頻直流比較儀變比。