直流电阻测试仪的设计

毕业设计题目：直流电阻测试仪的设计院：电气信息学院专业：电子技术班级： 1101 学号： 201001180111 学生姓名：导师姓名： XXXX 完成日期： 2015年6月8号诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：直流电阻测试仪的设计与研究姓名 XXXXX 学院电气信息学院专业电子技术班级 1XXX 学号 201001180111 指导老师 XXXX 职称讲师教研室主任 XXXXX一、基本任务及要求：本课题的只要内容是设计并制作能够测量电机、变压器等感性负载的直流电阻测试仪。

其具体要求如下：1、恒流源输出：1A-10A；2、ADC分辨率10位以上；3、液晶或数码管显示测量值。

二、进度安排及完成时间：1、第一周至第二周：查阅资料、撰写文献综述和开题报告；2、第三周至第四周：毕业实习；3、第五周至第六周：学习单片机；4、第七周至第八周：各参数测试算法研究；5、第九周至第十一周：完成系统硬件电路的设计；6、第十二周至第十三周：完成单片机程序的编写；7、第十四周至第十五周：撰写设计说明书；8、第十六周：毕业设计答辩目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)1.1课题研究背景及意义 (3)1.2直流电阻测试仪的研究现状 (4)1.3课题的主要研究内容 (5)第二章直流电阻测试仪方案设计 (6)2.1直流电阻测试仪的原理 (6)2.2整体方案设计 (7)2.3 单片机的选型 (7)2.4 A/D转换器的选型 (9)2.5 显示LCD (10)第三章测试仪的硬件设计 (11)3.1 单片机最小系统 (11)3.2恒流源模块 (12)3.3键盘显示模块 (12)3.4 A/D转换模块 (14)3.5 RS-232串口模块 (15)第四章测试仪的软件设计 (16)4.1 主程序设计 (16)4.2 键盘程序设计 (17)4.3 电压检测设计 (18)4.4 计算电阻值 (18)第五章仿真与调试 (20)5.1 系统仿真 (20)5.2 硬件调试 (20)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录系统总电路 (24)湖南工程学院毕业设计论文直流电阻测试仪的设计与研究摘要：电力变压器直流电阻测量是变压器出厂及预防性试验的主要项目之一，但电力变压器固有的时间常数较大，研究缩短电力变压器直流电阻的测量时间具有重要意义。

本论文主要研究了电力变压器直流电阻测量的基本原理和各种快速测量的方法，用Protel99SE对各种测量方法进行仿真分析，分析了其优缺点及现场适用性，进而提出了一种切实可行的测量方法，并且利用单片机进行系统设计实现电力变压器直流电阻快速测量的目的。

关键词:电力变压器，直流电阻，Protel99SE，单片机1直流电阻测试仪的设计The Design and Implementationof the Dc Resistance TesterAbstract：Transformer’s DC resistance measurement is one of the primary item before transformer leaving factory and precautionary test.The inherent time constant of transformer is quite long, so it is very important to study how to shorten the measuring time. In this dissertation the primary principle of transformer’s DC resistance measurement and all kinds of rapid measuring methods is studied, emulated and analyzed by Protel99SE, their advantage and disadvantage is analyzed and their on-site applicability is compared. Then one feasible measuring method is brought forward and the aim to rapidly measure transformer’s DC resistance is implemented through system design using singlechip.Key words: transformer; direct; current resistance; Protel99SE; singlechip2湖南工程学院毕业设计论文3 第一章 绪论1.1课题研究背景及意义测量变压器绕组的直流电阻是一个很重要的试验项目，在电力变压器的生产、安装、例行检修、不定期检查以及故障排查时都需要对变压器绕组直流电阻进行检测，以保证变压器能够正常运行。

电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。

变压器的作用是多方面的，不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

它是电网的稳定和安全运行的直接保障，一旦变压器出现故障，就需要拉闸限电，甚至会出现大面积的停电事故，从而造成巨大的无法挽回的经济损失。

所以电力变压器从生产到安装再到投入运行，其质量问题和故障检测都直接影响到人们的正常的生活和工作。

在《电力设备试验规程》中，绕组直流电阻检测的次序排在变压器试验项目的第二位，《规程》规定了电力变压器绕组直流电阻的检测周期为：（1） 1-3年必须检测；（2） 无励磁调压变压器变换分接位置后必须检测；（3） 有载调压变压器的分接开关检修后必须检测；（4） 大修小修后必须检测；（5） 必要时进行检测。

另外，《规程》还对大型变压器做出了相应的要求：（6） 1.6MVA 以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%。

（7） 1.6MVA 及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。

（8） 与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。

如电阻相间差在出厂时超过规定，制造厂需说明这种偏差的原因。

（9） 不同温度下的电阻值按下式换算：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=1212t T t T R R （1.1）式中1R 、2R 分别为在温度1t 、2t 时的电阻值；T 为计算用常数，铜导线取235，铝导线取225。

直流电阻测试仪的设计4变压器是由绕在同一铁芯上的两个或两个以上的线圈绕组组成，绕组之间是通过交变磁场而联系着并按电磁感应原理工作。

其绕组具有大电感、微电阻的特点,因而其固有的时间常数也很大,电阻值的覆盖范围较宽。

且绕组数多,一般低压侧需测量六个绕组,高压侧有多个分接位,每个分接位需测量三个绕组。

由于电力变压器本身的这些特点,目前电子仪器在电阻测量的精度和自动测试等方面还不能满足要求。

因此,研制精密、快速、自动的测量装置具有重要的实际意义。

1.2直流电阻测试仪的研究现状目前变压器直流电阻测量的方法有电压降法、电桥法和三相绕组测量法三种：（1）电压降法：其原理是在被测电阻中通以直流电流，测量该电阻上的电压降，根据欧姆定律即可算出被测电阻值。

测量绕组直流电阻时，对每相绕组进行直流电阻的测量，然后利用测量数据，计算得出线圈的直流电阻。

在不具备电桥的地方，一般采用这种测量方法。

因为每相绕组可以等效成电阻和电感的串联电路，在接通电源后，电感中电流从零逐渐增加，最后达到一稳定数值，电感两端电压则从零忽然增加到电源电压，然后逐渐下降到稳态值，需要一个过渡过程，过程的长短取决于电路的时间常数R L t / 。

这种方法的主要缺点是需要较长的时间才能测到准确值。

（2）电桥法：电桥法分为单臂电桥法和双臂电桥法两种，原理都是利用检流计、电池、标准电阻进行测量。

其中单臂电桥法的成本低，但是测量误差较大，测量时间很长；而双臂电桥法虽然改善了单臂电桥的引线误差问题，使得测量精度大大提高，但是测量时间还是很长。

（3）三相绕组同时加压法：即在变压器的三相绕组同时加电压，同时测量每相的直流电阻。

三相绕组同时加电压时，在每相绕组中通入的电流从零开始增加，由右手螺旋定则可知，三相电流在每个铁心柱中产生的磁通方向不同，它们的作用相互抵消，结果是使铁心中的合成 磁通近似为零。

这使电感值L 大为减小，因此时间常数τ也就降为最低，测试时电流变化的过渡过程大为缩短，短时间内便能获得稳定的电流值，进而求出绕组的直流电阻值。

此方法是根据楞次定律，使各相电流所产生的磁通在铁心中相互抵消，合成磁通为零，从而减小电感L 值，使电路的时间常数减小，即减少了测量直流电阻的时间，提高了工作效率。

在测量时，还应考虑绕组电阻的大小受温度影响的因素和直流电阻的不平衡率等问题。

早期用来测量直流电阻的仪器QJ42和QJ44根据的原理是电桥法测直流电阻。

这类仪器的直流电桥的测试电流为毫安级,用于测量变压器线圈直流电阻时,往往不能反映真实情况,造成错误的判断。

比如1984年6月12日,武安变电站进行电气设备预防湖南工程学院毕业设计论文5 性试验时,用QJ42型双臂电桥测量变压器侧线圈的直流电阻时,线圈的直流电阻平衡很好。

然而变压器油样的化验结果却存在严重问题，2H 、22H C 、3CH 、42H C 、CO 、2CO 等气体组分均严重超标。

根据色谱分析结果,吊芯检查发现,该变压器35kV 侧B 相线圈中性点连接处,存在趋于烧断的严重缺陷。

随后研究的电桥法测量仪器结合了数字技术，比如QJ84A ，其具有操作简便和读数醒目的特点，但在性能参数上并没有很大改进。

在测量具有高电感和低电阻双重特性的电力变压器绕组直流电阻时，像QJ42、QJ44和QJ84A 这类电桥法测量仪的测量时间长，附加误差大，优势不明显，其更多运用于普通电阻的在测量当中。

1.3课题的主要研究内容本论文将完成以下几个方面的工作：（1） 完成直流电阻测试仪的硬件设计。

芯片选型，确定选用的芯片；完成恒流源电路的设计；完成数模转换电路的设计；设计硬件原理图。

（2）完成直流电阻测试仪的软件设计。

根据选用芯片的时序要求，编写采样程序；根据显示屏的时序要求，编写显示程序。