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關(guān)鍵詞：鉗形電阻測(cè)試儀；接地裝置；接地電阻；架空地線；多點(diǎn)接地系統(tǒng)

作者簡(jiǎn)介：王龍（1973-），男，寧夏固原人，固原供電局線路工區(qū)黨支部書(shū)記兼副主任，工程師。（寧夏 固原 756000）

中圖分類(lèi)號(hào)：TM75  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A  文章編號(hào)：1007-0079（2011）36-0152-02

近幾年在架空輸電線路上引進(jìn)了進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的鉗形接地電阻測(cè)試儀，該測(cè)試儀測(cè)量方法簡(jiǎn)便，為廣大線路工作者提高工作效率、減輕工作負(fù)荷提供了利器，深受歡迎。

一、接地裝置與接地電阻的定義

1.接地裝置

是指接地極和接地引下線的總稱(chēng)。接地極指埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，對(duì)桿塔接地極來(lái)說(shuō)是指埋入地下的圓鋼、角鋼等金屬構(gòu)件。接地引下線是指使引雷設(shè)備（避雷線、避雷針等）與接地極相連的部分，對(duì)桿塔來(lái)說(shuō)主要有獨(dú)立接地引下線、鋼筋混凝土桿的鋼筋、鐵塔鋼材等。

2.接地電阻

DL/T621-1997 《交流電氣裝置的接地》中將接地電阻定義為：“接地極或自然接地極的對(duì)地電阻和接地線電阻的總和，稱(chēng)為接地裝置的接地電阻。接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對(duì)地電壓與通過(guò)接地極流入地中電流的比值。按通過(guò)接地極流入地中工頻交流電流求得的電阻，稱(chēng)為工頻接地電阻；按通過(guò)接地極流入地中沖擊電流求得的接地電阻，稱(chēng)為沖擊接地電阻”。傳統(tǒng)的測(cè)量接地電阻（用ZC-8型電阻測(cè)量?jī)x）測(cè)出的僅是接地極的接地電阻，而經(jīng)分析可知雷電流是從桿塔頂部經(jīng)過(guò)接地引下線泄入大地的，從導(dǎo)泄雷電流的角度講應(yīng)考慮整個(gè)泄流通道的電阻，而不僅是接地極的接地電阻，而且接地極和接地引下線及避雷線要依靠螺栓、連板和焊接等方法連接，他們之間又存在接觸電阻，所以接地電阻應(yīng)是接地極電阻、接地引下線電阻和接觸電阻的總和。

二、鉗形電阻測(cè)試儀的測(cè)試原理

為了能正確使用鉗形接地電阻測(cè)試儀（簡(jiǎn)稱(chēng)鉗形表）去測(cè)量接地電阻，首先，必須了解其測(cè)量原理。鉗形接地電阻測(cè)試儀是用來(lái)測(cè)量任何有回路系統(tǒng)之電阻，該儀器本身能產(chǎn)生一個(gè)電源電勢(shì)，在任何有回路系統(tǒng)中就能產(chǎn)生電流，因此其測(cè)量原理簡(jiǎn)而言之是全電路歐姆定律，它測(cè)出的是這個(gè)回路系統(tǒng)的環(huán)路電阻值。如圖1。鉗表的鉗口部分由電壓線圈及電流線圈組成，電壓線圈提供激勵(lì)信號(hào)，并在被測(cè)回路上感應(yīng)一個(gè)電勢(shì)E。在電勢(shì)E的作用下將在被測(cè)回路產(chǎn)生電流I。鉗表對(duì)E及I進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)公式R=E/I即可得到被測(cè)電阻R。

鉗形表通過(guò)其前端卡環(huán)這一特殊的電磁變換器送入被測(cè)線纜的是1.7kHz的交流恒定電壓，在電流檢測(cè)電路中，經(jīng)過(guò)濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換，只有1.7kHz的電壓所產(chǎn)生的電流被檢測(cè)出來(lái)。正因這樣，鉗形表才排除了商用交流電和設(shè)備本身產(chǎn)生的高頻噪聲所帶來(lái)的地線上的微小電流，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，也正因?yàn)槿绱耍Q形表才具有了在線測(cè)量這一優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，該表測(cè)出的是整個(gè)回路的阻抗，而不是電阻，不過(guò)在通常情況下他們相差極小。

三、鉗形電阻測(cè)試儀在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中的應(yīng)用

帶有架空非絕緣地線的輸電線路桿塔是典型的對(duì)多點(diǎn)接地系統(tǒng)，它們通過(guò)桿塔自身的金屬件、接地極與架空地線連接，組成了接地系統(tǒng)。圖2為輸電線路多點(diǎn)接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖3為多點(diǎn)接地系統(tǒng)電路圖。

當(dāng)用鉗形表測(cè)量如圖2所示的多點(diǎn)接地系統(tǒng)的接地電阻時(shí)，其等效電路如圖4。

根據(jù)歐姆定律，E/I＝Rx+1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn），其中：Rx為欲測(cè)桿塔的接地電阻，R0＝1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）為所有其它桿塔的接地電阻并聯(lián)后的等效電阻。在分布式多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，通常有Rx＞＞1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）。

雖然從嚴(yán)格的接地理論來(lái)說(shuō)，由于有所謂的“互電阻”的存在，R0并不是通常的電工學(xué)意義上的并聯(lián)值（它會(huì)比電工學(xué)意義上的并聯(lián)值稍大），但是，由于每一基桿塔的接地極比起桿塔之間的距離要小得多，而且畢竟一條輸電線路的桿塔很多，接地點(diǎn)數(shù)量很大，R0要比Rx小得多。因此，可以從工程角度假設(shè)R0=0。這樣，我們所測(cè)的電阻就只有是Rx了。

四、鉗形電阻測(cè)試儀在輸電線路接地電阻測(cè)量應(yīng)用中的探討

1.鉗形電阻測(cè)試儀測(cè)量準(zhǔn)確性的驗(yàn)證

大多使用者在使用鉗形表測(cè)量桿塔接地電阻時(shí)，并不知道測(cè)試儀是否準(zhǔn)確。為了保證接地電阻測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，首先要對(duì)測(cè)試儀本身進(jìn)行驗(yàn)證，如何驗(yàn)證，需要有一個(gè)標(biāo)稱(chēng)阻值的測(cè)試環(huán)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。打開(kāi)測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)，待儀器自檢完成后，選擇電阻測(cè)量功能，進(jìn)行測(cè)試環(huán)的測(cè)量，將測(cè)量值與測(cè)試環(huán)標(biāo)稱(chēng)阻值進(jìn)行對(duì)比，便可知儀器的準(zhǔn)確性了。假如測(cè)試環(huán)的標(biāo)稱(chēng)阻值是10Ω，而測(cè)試儀測(cè)量的結(jié)果是10.2Ω或10.3Ω，這說(shuō)明測(cè)試儀是準(zhǔn)確的，可以放心使用。國(guó)產(chǎn)的接地電阻測(cè)試儀一般都隨儀器附帶一個(gè)測(cè)試環(huán)，如果沒(méi)有測(cè)試環(huán)的，使用者為了驗(yàn)證儀器，可以自制測(cè)試環(huán)，如圖5所示，隨便找一個(gè)阻值不要過(guò)大的電阻，用幾十厘米的軟銅線焊接在電阻的兩只腳上，便制成一個(gè)簡(jiǎn)易的測(cè)試環(huán)。

2.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的誤區(qū)分析

輸電線路桿塔的一般接地連接如圖6所示，桿塔接地工程設(shè)計(jì)中為了保證桿塔與接地極可靠連接，采取自立角鋼塔為4腳與接地極連接，門(mén)型砼桿為雙腿與接地極連接的接地型式設(shè)計(jì)。在桿塔接地電阻測(cè)試應(yīng)用中存在以下幾方面比較典型的問(wèn)題。

（1）不解引下線的測(cè)試。在帶非絕緣架空地線的線路上，測(cè)量某基桿塔的接地電阻時(shí)直接將鉗表鉗住待測(cè)接地引下線進(jìn)行測(cè)量，其他各側(cè)接地引下線未解開(kāi)，此時(shí)所測(cè)得的數(shù)據(jù)是桿塔與接地極回路的阻值，而不是所要測(cè)的桿塔的接地電阻，當(dāng)接地連接良好時(shí)一般是小于1Ω的，當(dāng)接地連接不良或接地引下線與斷開(kāi)時(shí)測(cè)量值比較大（如＞480Ω），超出報(bào)警上限值，儀器會(huì)發(fā)出報(bào)警蜂鳴聲。測(cè)試者將阻值小的判為合格，阻值大的判為不合格。這種測(cè)試誤區(qū)是對(duì)接地電阻的概念不清造成的，正確的測(cè)試方法是待測(cè)的一端引下線與塔身可靠連接，且卡鉗位置以下不得再有與塔身金屬部位的有效連接，其他各側(cè)引下線必須解開(kāi)進(jìn)行測(cè)試，用上述方法依次可以測(cè)試其他各側(cè)的接地電阻。

（2）在帶絕緣架空地線桿塔的測(cè)試。在超高壓輸電線路上，為了減少電磁感應(yīng)損耗，將架空地線通過(guò)絕緣子與桿塔連接，正常工況下架空地線為絕緣狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)地線絕緣子的放電間隙被擊穿形成泄流通道。帶絕緣架空地線的桿塔是單點(diǎn)接地系統(tǒng)，根據(jù)鉗形表的測(cè)試原理，單點(diǎn)接地系統(tǒng)沒(méi)有形成回路，是測(cè)不出真實(shí)的接地電阻值的，而是測(cè)出一個(gè)比較大的阻值，一般都在幾百歐姆。但大多數(shù)使用者往往忽略了這一點(diǎn)，將其視為非絕緣架空地線的桿塔直接用鉗形表進(jìn)行測(cè)量。

（3）接地引下線重復(fù)連接。在許多線路施工中制作塔腳保護(hù)帽時(shí)將塔腳的接地引下線與塔腳澆注在一起，造成接地引下線與塔身重復(fù)連接，接地引下與塔身形成一個(gè)小的金屬環(huán)路，在測(cè)量時(shí)即使解開(kāi)了其他各側(cè)的接地引下線，但待側(cè)端所測(cè)的是將接地極短路了的一個(gè)小金屬環(huán)路的電阻，此測(cè)量值很小。對(duì)這種情況，不論是用鉗形表還是傳統(tǒng)的ZC-8型儀器都測(cè)不出真實(shí)的接地電阻的，只有破掉塔腳保護(hù)帽將接地引下線分離才能測(cè)試。

3.鉗形電阻測(cè)試儀在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中的應(yīng)用

從測(cè)試原理來(lái)說(shuō)，鉗形電阻測(cè)試儀只能測(cè)量回路電阻，對(duì)單點(diǎn)接地系統(tǒng)是測(cè)量不出真實(shí)的接地電阻的，即使測(cè)出了數(shù)據(jù)，其值也與目標(biāo)測(cè)試體的真實(shí)阻值相差很大。但是，我們可以利用一根測(cè)試線及輔助接地極人為地制造一個(gè)回路進(jìn)行測(cè)試。下面介紹一下用鉗形表測(cè)量單點(diǎn)接地的方法。制作一條長(zhǎng)約40m導(dǎo)電性能好的測(cè)試線，將待測(cè)桿塔的接地引下線解開(kāi)與測(cè)試線一端可靠連接，測(cè)試線的另一端與輔助接地極可靠連接，于是待測(cè)桿塔接地極與輔助接地極通過(guò)測(cè)試線形成一個(gè)兩點(diǎn)接地的回路，便可以用鉗形表測(cè)量了。 如圖7所示，被測(cè)桿塔接地極為RA，輔助接地極為RB，測(cè)試線為RL，鉗形表所測(cè)的值為RT，由于鉗表所測(cè)的阻值是兩個(gè)接地電阻和測(cè)試線阻值的串聯(lián)值。

RT=RA+RB+RL

其中：RT為鉗表所測(cè)的阻值，RL為測(cè)試線的阻值。

將測(cè)試線頭尾相連即可用鉗表測(cè)出其阻值RL。

所以，如果鉗表的測(cè)量值小于接地電阻的允許值，那么這兩個(gè)接地體的接地電阻都是合格的。

4.測(cè)量點(diǎn)的選擇

在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，如圖8所示，應(yīng)選擇一個(gè)正確的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，否則會(huì)得到不同的測(cè)量結(jié)果。

在A點(diǎn)測(cè)量時(shí)，所測(cè)的支路未形成回路，鉗表顯示“OLΩ”，應(yīng)更換測(cè)量點(diǎn)；在B點(diǎn)測(cè)量時(shí)，所測(cè)的支路是金屬導(dǎo)體形成的回路，鉗表顯示“L 0.01Ω”或金屬回路的電阻值，應(yīng)更換測(cè)量點(diǎn)；在C點(diǎn)測(cè)量時(shí)，所測(cè)的是該支路下的接地電阻值。

參考文獻(xiàn)：

[1]ETCR2000鉗型接地電阻測(cè)試儀使用說(shuō)明書(shū)[Z].

[2]DL/T621-1997.交流電氣裝置的接地[Z].

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【關(guān)鍵詞】電阻測(cè)試儀；自動(dòng)換擋；LCD顯示；阻值變化曲線

隨著科技的進(jìn)步，電子元器件急劇增加，電阻的測(cè)量已經(jīng)在測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用十分廣泛，利用萬(wàn)用表測(cè)量電阻已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的需求，因此，設(shè)計(jì)安全、可靠、方便的電阻測(cè)試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。該測(cè)量?jī)x還具備自動(dòng)篩選電阻，自動(dòng)測(cè)量和顯示電位器阻值隨旋轉(zhuǎn)角度變化曲線，可直接從LCD顯示屏上讀出所測(cè)得的電阻值，測(cè)量精度高達(dá)±0.1%。不僅測(cè)量簡(jiǎn)便，讀數(shù)直觀，且測(cè)量精度、分辨率也高于一般電橋。

1.理論分析與計(jì)算

1.1 電阻測(cè)量原理

根據(jù)基爾霍負(fù)電壓定律，兩個(gè)串聯(lián)的電阻和電源串接，兩電阻兩端的電壓是恒等于電源電壓的。改變其中的一個(gè)電阻阻值，其兩端的電壓是隨著阻值的變化而線性變化的，即：

因此，只要測(cè)得R1兩端的電壓，便可以計(jì)算出R1的阻值。

1.2 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換

在自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能中，首先對(duì)采集來(lái)的電壓信號(hào)與該檔位的電壓范圍進(jìn)行比較，若該電壓信號(hào)在此范圍內(nèi)，則對(duì)再次采集的電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)換成電阻值進(jìn)行輸出顯示；若該電壓信號(hào)不在此范圍內(nèi)，則通過(guò)對(duì)繼電器的控制，使測(cè)量檔位跳轉(zhuǎn)至下一個(gè)檔位。如此循環(huán)，直至拔出電阻或跳出該測(cè)量模式。

1.3 篩選功能原理

當(dāng)測(cè)量模式切換到電阻篩選模式時(shí)，可通過(guò)鍵盤(pán)輸入篩選的電阻阻值和誤差范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)在誤差范圍內(nèi)電阻的篩選。其實(shí)現(xiàn)方法為：當(dāng)被測(cè)電阻在預(yù)設(shè)阻值范圍內(nèi)時(shí)，在液晶上顯示“符合”；當(dāng)被測(cè)電阻不在預(yù)設(shè)阻值范圍內(nèi)時(shí)，在液晶上顯示“不符合”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻的篩選。

1.4 電位器阻值變化曲線裝置

該裝置是通過(guò)單片機(jī)控制ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)電位器的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，改變電位器的阻值。

2.硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本自動(dòng)電阻測(cè)量?jī)x主要有控制器、電源、4*4鍵盤(pán)、顯示信號(hào)采集電路和檔位控制電路等組成。其框圖如圖1所示。

2.1 電源

采用輸出為5V/3A的穩(wěn)定性很強(qiáng)的開(kāi)關(guān)電源為整個(gè)系統(tǒng)供電，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，提高了儀器的可靠性。

2.2 鍵盤(pán)

采用4*4的鍵盤(pán)，當(dāng)按下模式切換鍵，輸入模式被啟動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入相應(yīng)的電阻數(shù)值，鍵盤(pán)口與最小系統(tǒng)的接口為P1口，其中C鍵為模式切換鍵，A，E，F(xiàn)鍵為模式設(shè)置鍵。

2.3 顯示部分

采用12864A-1漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。接口與單片機(jī)的P0口和P2口相接，采用并行的數(shù)據(jù)傳送方法控制液晶。明顯提高了液晶的顯示速度，在屏幕顯示方面更加穩(wěn)定，并且頁(yè)面顯示更加舒適美觀。

2.4 AD采樣部分

選用精度為VERF*255/256的AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片為采樣主要設(shè)備，通過(guò)74LS74分頻為AD0809提供時(shí)鐘，采樣速率為200KBPMS，配以合適的電阻測(cè)試通道，將被測(cè)電阻兩端電壓采樣，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，接口為P3，經(jīng)過(guò)計(jì)算后控制繼電器選通合適的檔位再次進(jìn)行測(cè)量，可以更加精確的測(cè)試出被測(cè)電阻的阻值。

3.軟件設(shè)計(jì)（流程圖如下）

4.測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果

4.1 測(cè)試方案

（1）測(cè)試方法

通過(guò)測(cè)試可調(diào)電阻的阻值與標(biāo)準(zhǔn)萬(wàn)用表的測(cè)量值進(jìn)行比較測(cè)試。

（2）測(cè)試數(shù)據(jù)

4.2 測(cè)試結(jié)果分析

分析測(cè)試結(jié)果，10k和1k檔可以較好的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，100Ω檔位誤差較大。

由測(cè)試結(jié)果可以看出，當(dāng)被測(cè)電阻阻值越大時(shí)，測(cè)量誤差越小，由于測(cè)試儀本身的內(nèi)阻和噪聲干擾等原因，當(dāng)測(cè)試電阻阻值較小時(shí)誤差較大。

5.小結(jié)

該自動(dòng)電阻測(cè)試儀具有100Ω，1kΩ，10kΩ，10MΩ四檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程、三位數(shù)字顯示，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)鍵盤(pán)輸入的要求，自動(dòng)篩選電阻并能顯示相應(yīng)的參數(shù)；可在10秒范圍內(nèi)自動(dòng)精確測(cè)量和顯示電位器阻值隨角度變化的曲線；還具有通過(guò)輸入電阻的色環(huán)顏色，自動(dòng)輸出電阻值的智能功能。

參考文獻(xiàn)

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篇3

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)，555多諧振蕩電路，LED動(dòng)態(tài)顯示模塊，電容三點(diǎn)式振蕩

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM53【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0400-02

【基金項(xiàng)目】 本文為《大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目》 項(xiàng)目編號(hào)：0205-02010008，指導(dǎo)老師：趙波、郝武幫。

1、設(shè)計(jì)的背景及意義

目前，常見(jiàn)的高精度L、C、R電橋均采用阻抗―矢量電壓測(cè)量L、C、R參數(shù)。通常這些儀器都設(shè)置了高精度差動(dòng)放大器、精密鑒相電路、高性能的濾波器、比較器、積分器、高分辨率的雙斜式A/D等一系列功能電路。因正弦信號(hào)源直接影響測(cè)量精度，所以在正弦電路中均采取了一系列穩(wěn)頻、穩(wěn)幅和降低失真的措施[1]。雖然這類(lèi)儀器的精度較高，但整個(gè)儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)元器件要求高，選配和調(diào)試?yán)щy，生產(chǎn)成本高，體積較大，需220VAC供電等，使其推廣受到限制。

本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的這測(cè)試儀采取阻抗―相角法測(cè)量L、C、R參數(shù)。這測(cè)試儀以MCS―51單片機(jī)[2]為核心，采用過(guò)零鑒相填充計(jì)數(shù)法[3]進(jìn)行測(cè)相，由程序控制定時(shí)實(shí)測(cè)正弦信號(hào)頻率，從而大大降低了儀器對(duì)正弦信號(hào)電路的要求，故不必像阻抗―矢量電壓法儀表那樣對(duì)正弦發(fā)生電路采取專(zhuān)門(mén)的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻措施。儀器采用自行設(shè)計(jì)的低成本、高精度測(cè)相電路和正弦發(fā)生電路，并由程序控制定時(shí)實(shí)測(cè)正弦信號(hào)頻率，采用多次測(cè)量中值濾波等，既保證了儀器的精度，又降低了儀器的生產(chǎn)成本，適應(yīng)了普通測(cè)量的需要。

新型R、L、C測(cè)試儀設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)：成本低、體積小、便于攜帶、測(cè)試方便、雙電源模式。

2、系統(tǒng)的原理框圖

本設(shè)計(jì)中，考慮到單片機(jī)具有物美價(jià)廉、功能強(qiáng)、使用方便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，擬采用MCS -51系列的單片機(jī)為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)電阻、電容、電感測(cè)試儀的控制[4]。系統(tǒng)分四大部分：測(cè)量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。通過(guò)P1.3和P1.4向模擬開(kāi)關(guān)送兩位地址信號(hào)，取得相應(yīng)的振蕩頻率，然后根據(jù)所測(cè)頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程，或者是把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)值。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2-1如下所示。

框圖各部分說(shuō)明如下：

1）控制部分：本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，采用AT89C52單片機(jī)，利用其管腳的特殊功能以及所具備的中斷系統(tǒng)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器和LED顯示功能等。LED燈：本設(shè)計(jì)中，設(shè)置了1盞電源指示燈，采用紅色的LED以共陽(yáng)極方式來(lái)連接，直觀易懂，操作也簡(jiǎn)單。數(shù)碼管顯示：本設(shè)計(jì)中有1個(gè)74HC02、2個(gè)74LS573、1個(gè)2803驅(qū)動(dòng)和6個(gè)數(shù)碼管，采用共陽(yáng)極方式連接構(gòu)成動(dòng)態(tài)顯示部分，降低功耗。鍵盤(pán)：本設(shè)計(jì)中有Sr，Sc，SL三個(gè)按鍵，可靈活控制不同測(cè)量參數(shù)的切換，實(shí)現(xiàn)一鍵測(cè)量。

2）通道選擇：本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)控制CD4052模擬開(kāi)關(guān)來(lái)控制被測(cè)頻率的自動(dòng)選擇。

3）測(cè)量電路：RC震蕩電路是利用555振蕩電路實(shí)現(xiàn)被測(cè)電阻和被測(cè)電容頻率化。電容三點(diǎn)式振蕩電路是利用電容三點(diǎn)式振蕩電路實(shí)現(xiàn)被測(cè)電感參數(shù)頻率化。通過(guò)51單片機(jī)的I/O口自動(dòng)識(shí)別量程切換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。

3、電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 MCS―51單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，考慮到單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。還具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)。另外，本設(shè)計(jì)還需要利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)具有極大的必要性。在硬件設(shè)計(jì)中，選用MCS-51系列單片機(jī)，其各個(gè)I/O口分別接有按鍵、LED燈、七位數(shù)碼管等，通過(guò)軟件進(jìn)行控制[5]。

MCS-51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行I/O口、串行口和中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。

3.2 測(cè)量電阻電路的設(shè)計(jì)

由于555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，只需外接少量R、C元件，就可以構(gòu)成多諧、單穩(wěn)及施密特觸發(fā)器[6]。電阻的測(cè)量采用“脈沖計(jì)數(shù)法”，由555電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過(guò)計(jì)算振蕩輸出的頻率來(lái)計(jì)算被測(cè)電阻的大小。

555接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：

參考文獻(xiàn)

[1] 邱關(guān)源主編.電路[M].4版.高等教育出版社，2009

[2] 張毅剛.MCS―51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997

[3] 余孟嘗主編，清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].3版.高等教育出版社，2010

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關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī)；DC-DC變換器；電阻測(cè)試

1 設(shè)計(jì)方案

采用恒流法測(cè)電阻，通過(guò)搭建恒流源，取樣待測(cè)電阻兩端電壓的方法，通過(guò)歐姆定律，來(lái)求被測(cè)電阻的阻值，這種方法測(cè)量比較準(zhǔn)確，但是電路搭建比較麻煩并且只能測(cè)小電阻和中值電阻。采用恒壓法測(cè)量電阻，通過(guò)把精密電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)的分壓形式，采集待測(cè)電阻兩端的電壓，即可求出待測(cè)電阻的阻值，這種方法也是比較準(zhǔn)確的，同時(shí)電路搭建起來(lái)也非常方便，只需采用電路的標(biāo)準(zhǔn)電壓來(lái)提供固定電壓，通過(guò)相應(yīng)的處理，即可快速精確的計(jì)算出待測(cè)電阻值。

2 總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由功能轉(zhuǎn)換及變換電路、電源變換電路，單片機(jī)控制系統(tǒng)、顯示部分和輸入部分組成，電源變換部分主要完成低功耗系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。被測(cè)量對(duì)象首先經(jīng)變換電路取得電阻兩端的電壓送給MSP430單片機(jī)控制系統(tǒng)。然后在輸出設(shè)備上顯示電阻的阻值。

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 DC-DC電源處理電路的設(shè)計(jì)

常用的線性穩(wěn)壓芯片搭建的電源電路，設(shè)計(jì)方便簡(jiǎn)單，但是功耗比較大，不滿(mǎn)足低功耗設(shè)計(jì)要求。采用DC-DC電源模塊功耗小，效率高。其PWM開(kāi)關(guān)控制方式，可極大地提高電源轉(zhuǎn)換效率，可高達(dá)90%以上，并且輸出電壓可以很方便的調(diào)節(jié)，所以非常適合低功耗，電源要求高的產(chǎn)品。

DC-DC電源處理電路如圖2所示。通過(guò)DC-DC電源芯片TPS54331產(chǎn)生3.3V電源，給CPU、運(yùn)放等芯片供電。該電源具有功耗低、效率高、紋波小等特點(diǎn)。

3.2 電阻測(cè)量電路設(shè)計(jì)

電阻測(cè)量電路如圖3所示。將被測(cè)電阻的測(cè)量轉(zhuǎn)化為電壓測(cè)量，對(duì)100Ω量程電阻的電壓實(shí)行11倍放大，對(duì)1kΩ、10kΩ量程電阻的電壓實(shí)行1倍放大。

3.3 顯示部分

采用萬(wàn)用表常用的段式顯示屏，其優(yōu)點(diǎn)是功耗小，顯示簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是這種顯示屏需要特別定制，采購(gòu)不方便，同時(shí)顯示過(guò)于單調(diào)，不適合人機(jī)界面相對(duì)豐富的產(chǎn)品。采用無(wú)背光也可以清晰顯示的128*64液晶屏顯示，其功耗較普通萬(wàn)用表段式液晶屏大不了多少，這既解決了液晶屏功耗高的問(wèn)題，同時(shí)在環(huán)境較暗的時(shí)候還可以手動(dòng)開(kāi)啟背光，方便作業(yè)。同時(shí)它的顯示功能相對(duì)強(qiáng)大，可以顯示很豐富的界面，這是非常適合智能化，人性化的電子產(chǎn)品的。

3.4 軟件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)中選用了JFET型運(yùn)放及精密電阻組成的模擬信號(hào)調(diào)理電路，然后使用MSP430內(nèi)部的ADC對(duì)其進(jìn)行采樣，用軟件算法實(shí)現(xiàn)電壓、電阻計(jì)算、校準(zhǔn)和自動(dòng)量程切換功能；采用MSP430的定時(shí)器捕捉功能實(shí)現(xiàn)電容測(cè)量中脈沖周期的精確測(cè)量。此設(shè)計(jì)方案中，將大部分的功能實(shí)現(xiàn)工作放到了軟件中來(lái)實(shí)現(xiàn)，有助于降低系統(tǒng)的硬件復(fù)雜性，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)又能提供極佳的靈活性。

軟件包含了MSP430相關(guān)外設(shè)的配置驅(qū)動(dòng)、核心算法的實(shí)現(xiàn)以及用戶(hù)界面等，主要包含主調(diào)度模塊、核心算法模塊（包括過(guò)采樣算法、有效值算法、脈沖捕捉變換算法、電橋采樣還原算法等）、液晶顯示模塊、按鍵掃描模塊等。主程序主要完成的功能是等待按鍵并執(zhí)行相應(yīng)的按鍵操作，根據(jù)具體的功能計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)方式不斷的刷新顯示。其他功能都在各自的中斷服務(wù)程序中完成。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于單片機(jī)的電阻測(cè)量?jī)x既能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的萬(wàn)用表，又具有擴(kuò)展各種輸入輸出模塊，讓測(cè)量的過(guò)程和數(shù)據(jù)能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。另外常用的線性穩(wěn)壓芯片搭建的電源電路，設(shè)計(jì)方便簡(jiǎn)單，但是功耗比較大，不滿(mǎn)足低功耗設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)中采用了DC-DC電源模塊，這一模塊的特點(diǎn)是功耗小，效率高，可以提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]MSP430F149用戶(hù)手冊(cè)[Z].

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關(guān)鍵詞：電阻測(cè)量；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；物理

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，不論是理科綜合能力測(cè)試還是單學(xué)科的高考，都十分重視實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椤＝陙?lái)高考物理中的實(shí)驗(yàn)題已從側(cè)重于考查實(shí)驗(yàn)的原理、器材選擇、步驟、數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論、誤差的定性原因等即考查實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本操作等最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ蛑鼈?cè)重于考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的靈活運(yùn)用等更高層次的能力要求轉(zhuǎn)變，從常見(jiàn)的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)及課后小實(shí)驗(yàn)的考查向更高層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考查過(guò)渡。高考實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，而電阻測(cè)量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更是其重點(diǎn)、熱點(diǎn)，對(duì)學(xué)生而言當(dāng)然也是難點(diǎn)。本文擬就如何突破這一難點(diǎn)做些討論．

一、千變?nèi)f變，原理不變

縱觀近幾年高考中的電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目，立意新穎、靈活多變。為了應(yīng)對(duì)這種實(shí)驗(yàn)，總結(jié)了不少方法，如“伏伏法”、“安安法”，名目繁多，不一而足。其實(shí)不論題目多么新穎，不論怎么變化，須知萬(wàn)變不離其宗，這個(gè)“宗”就是實(shí)驗(yàn)原理。原理是實(shí)驗(yàn)的總綱、靈魂，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也概莫能外。高考理科綜合能力測(cè)試《考試大綱》對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目的考查有具體明確的要求：“能靈活地運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問(wèn)題”。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考題都是根據(jù)現(xiàn)行教學(xué)大綱和考試大綱，立足于課本，在已學(xué)實(shí)驗(yàn)（包括學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)及課后小實(shí)驗(yàn)）的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，是建立在對(duì)所學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的深入理解的基礎(chǔ)上的。具體到電阻的測(cè)量，其實(shí)驗(yàn)原理最主要的應(yīng)是兩個(gè)，一是部分電路歐姆定律（即所謂伏安法），二是閉合電路歐姆定律，茲分述于后：

⑴伏安法。設(shè)待測(cè)電阻阻值為Rx．若測(cè)得Rx兩端的電壓為U，通過(guò)Rx的電流為I，則由其定義可得Rx＝U/I。此處應(yīng)注意“測(cè)”的含義，例如，電壓U既可用電壓表直接測(cè)得，也可由其他方式算出即間接測(cè)得。電流亦然。

⑵閉合電路歐姆定律。將待測(cè)電阻Rx做為某一電源的外電路或外電路的一部分，利用閉合電路歐姆定律測(cè)量，這當(dāng)然也是間接測(cè)得的。

二、方案選擇，應(yīng)看條件

電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之所以難，對(duì)很多學(xué)生來(lái)說(shuō)，不是不知道有哪些實(shí)驗(yàn)原理，而是不清楚對(duì)一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該用哪個(gè)原理。實(shí)際上，在一道具體的實(shí)驗(yàn)題目中實(shí)驗(yàn)原理的選擇受實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)精度的要求等多種因素的制約。如考慮用伏安法測(cè)電阻時(shí)，一般而言應(yīng)有電壓表、電流表。若只有兩個(gè)電流表，沒(méi)有電壓表，并不意味著無(wú)法用伏安法。只要滿(mǎn)足一定條件，實(shí)驗(yàn)仍然能夠完成。前面說(shuō)過(guò)，只要能算出待測(cè)電阻兩端的電壓即可。在什么情況下可以“算出”？這就需要注意電壓表、電流表的一些指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，電壓（流）表應(yīng)看三個(gè)指標(biāo)即滿(mǎn)偏電壓、滿(mǎn)偏電流和內(nèi)阻，由于電表此時(shí)滿(mǎn)足部分電路歐姆定律，故三個(gè)指標(biāo)中只有兩個(gè)是獨(dú)立的，利用任意兩個(gè)指標(biāo)可由歐姆定律求出第三個(gè)指標(biāo)。這也說(shuō)明電表可扮演三種角色，例如一個(gè)電壓表，既是一個(gè)電壓表（測(cè)內(nèi)阻RV兩端的電壓），又是一個(gè)定值電阻（阻值為內(nèi)阻RV），同時(shí)還能反串電流表（“測(cè)”通過(guò)RV的電流）．能否“測(cè)出”通過(guò)RV的電流，就取決于其內(nèi)阻是否已知。故若題目明確說(shuō)明其電表的內(nèi)阻是多少，則可考慮讓此電表反串另一種電表的角色（當(dāng)然，可能還須考慮其偏轉(zhuǎn)角度是否滿(mǎn)足精確的要求或是否會(huì)超出其量程）。但若題目只是說(shuō)此電表的內(nèi)阻約為多少，則不能反串。題目給出這個(gè)條件通常是用來(lái)考慮用外接法還是內(nèi)接法的，此時(shí)應(yīng)另尋他法。若考慮用閉合電路歐姆定律測(cè)電阻時(shí)，則應(yīng)注意電源的兩個(gè)指標(biāo)即電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。如果電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r未知，則應(yīng)做待測(cè)量加以考慮。

三、體會(huì)例題，學(xué)會(huì)應(yīng)變

例1：2004年高考理綜（全國(guó)卷二）22題：用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值（900～1000Ω）：電源E，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2=2500Ω；滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω；單刀單擲開(kāi)關(guān)K，導(dǎo)線若干。

(1) 測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，試畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖（原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注。

(2) 根據(jù)你所畫(huà)的電路原理圖在題給的實(shí)物圖上畫(huà)出連線。

(3) 若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx=__________。

分析：首先考慮實(shí)驗(yàn)原理。若利用伏安法測(cè)電阻，則需測(cè)出Rx兩端的電壓和通過(guò)的電流。雖然器材中沒(méi)有電流表，但給出的兩只電壓表，既知道它們的量程，又知道它們的內(nèi)阻，因此，當(dāng)接在電路中時(shí)，既可直接讀出它們的電壓值，又可算出通過(guò)它們的電流。由此可知，當(dāng)用伏安法測(cè)電阻Rx的值時(shí)可有圖1或圖2所示的兩種電路。當(dāng)用圖1所示電路時(shí)，Rx先與電壓表串聯(lián)，讀出電表電壓從而算出通過(guò)電表的電流也就是通過(guò)Rx的電流，然后再與另一只電表V并聯(lián)直接讀出電壓，此電壓減去的電壓即是Rx兩端的電壓，這樣就可用歐姆定律算出Rx的值；當(dāng)用圖2所示電路時(shí)，Rx先與電壓表V并聯(lián)，可直接讀出Rx兩端的電壓，再與另一只表串聯(lián)，由兩只電表電流之差算出Rx中的電流，同樣可用歐姆定律算出Rx的值。

接下來(lái)需要考慮的是，對(duì)于上述每種電路，由于有兩只不同規(guī)格的電壓表，則若在上述電路中將電壓表互換位置，就會(huì)有四種可能。但要注意題目有“電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3”的要求，因此，每只電壓表接在何處應(yīng)結(jié)合它們的量程和內(nèi)阻做進(jìn)一步的分析。采用圖1電路時(shí)，

若為電壓表V1，V為電壓表V2，則當(dāng)V1兩端的電壓達(dá)到滿(mǎn)偏時(shí)，可估算出并聯(lián)電路兩端的電壓即V2兩端的電壓可達(dá)3V左右，兩只電壓表的讀數(shù)均可超過(guò)其量程的1/3，滿(mǎn)足題目要求；采用圖2電路時(shí)，可從兩只電表通過(guò)的電流考慮，V測(cè)支路電流而測(cè)干路電流，量程應(yīng)大些，故V用電壓表V1而用電壓表V2。

再次應(yīng)考慮的是滑線變阻器的使用。由于電源電動(dòng)勢(shì)較大，變阻器的最大阻值比電壓表的內(nèi)阻小得多，故若把滑線變阻器串接在電路中即做限流使用，將會(huì)使電壓表超過(guò)量程且操作不方便，因此應(yīng)接成分壓電路。

需要說(shuō)明的是，上述電路不必考慮內(nèi)、外接的問(wèn)題。因?yàn)镽x是算出來(lái)的，沒(méi)有因電壓表分流或電流表分壓帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。

以上從原理出發(fā)討論了電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要方法。電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)還有一些特殊方法如替代法等等，由于篇幅原因，在此不再贅述。

四、小試牛刀，專(zhuān)題訓(xùn)練

⑴用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值（約100Ω）：電源E，電動(dòng)勢(shì)約為6.0V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；電流表A1，量程為0~50mA，內(nèi)電阻r1=20Ω；電流表A2，量程為0~300mA，內(nèi)阻r2=4Ω；定值電阻R0，阻值R0=20Ω，滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為10Ω；單刀單擲開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。

①測(cè)量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3，試畫(huà)出較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖（原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）。

②若某次測(cè)量中電流表A1的示數(shù)為I1，電流表A2的示數(shù)為I2．則由已知量和測(cè)量量計(jì)算Rx的表達(dá)式為Rx=。（用相應(yīng)英文字母表示）

⑵如果測(cè)量一個(gè)待測(cè)電阻R的阻值時(shí)，器材中沒(méi)有給電壓表，給出的器材是：電池（電動(dòng)勢(shì)的具體值未知，但內(nèi)阻可忽略不計(jì)）、電流表（內(nèi)阻可忽略不計(jì)）、滑動(dòng)變阻器、定值電阻R0（R0的值與用多用電表粗測(cè)出的待測(cè)電阻R的阻值相等），調(diào)節(jié)范圍在0.1Ω―9999.9Ω的電阻箱R′（電阻箱的最大值大于待測(cè)電阻R的阻值）、單刀單擲開(kāi)關(guān)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線。測(cè)量前將待測(cè)電阻R和電流表串聯(lián)后直接和電池相連，電流表的示數(shù)接近滿(mǎn)量程。

要求：①選用所給的器材，設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的測(cè)量待測(cè)電阻R的阻值的電路，畫(huà)出電路圖；②簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟，寫(xiě)出最后的測(cè)量結(jié)果（如果需要計(jì)算，則必須寫(xiě)出計(jì)算公式）。

參考解答：

⑴解法Ⅰ：通過(guò)Rx的最大電流大于電流表A1的滿(mǎn)偏電流且為電流表A2的滿(mǎn)偏電流的1/5．測(cè)量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3，故可用電流表A1測(cè)Rx的電流；將A2與R0串聯(lián)后改裝為電壓表，此電壓表測(cè)出的是Rx與A1的端電壓，故。

解法Ⅱ：若將電流表A1與Rx串聯(lián)后再與電流表A2并聯(lián)即用A2測(cè)其端電壓，則由于當(dāng)A2中的電流較大時(shí)A1中的電流將不會(huì)達(dá)到其量程的1/3，故可用定值電阻R0來(lái)測(cè)電壓。

②（a）（替代法）撥動(dòng)S使R接通，記錄電流表的示數(shù)；撥動(dòng)S使R′接通，記錄電流表的示數(shù)與R接通時(shí)的示數(shù)相同，記錄此時(shí)R′的值R0′，則R＝R0′。

（b）設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E，S閉合后通過(guò)電流表的示數(shù)為I1，S斷開(kāi)時(shí)電流表的示數(shù)為I2，有E＝I1R，E＝I2（R＋R0），解得。

（c）設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E，S閉合前將R′調(diào)到最大值（或較大值），然后閉合S，調(diào)R′使電流表的示數(shù)盡量接近滿(mǎn)量程，此時(shí)R′的值為R0′，電流表的示數(shù)為I1．?dāng)嚅_(kāi)S后電流表的示數(shù)為I2（也可采用在S斷開(kāi)后調(diào)節(jié)R′，使電流表的示數(shù)為1/2滿(mǎn)量程的方法）

參考文獻(xiàn)：

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篇6

（國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北保定071000）

摘要：在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，變壓器的分接開(kāi)關(guān)有著十分重要的作用，當(dāng)分接開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行就會(huì)受到比較嚴(yán)重的影響，因此，要十分重視分接開(kāi)關(guān)故障的分析與處理。鑒于此，針對(duì)某具體實(shí)例闡述了分接開(kāi)關(guān)故障情況，分析了故障產(chǎn)生的原因，提出了故障處理措施及防范措施，以便保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，促進(jìn)電力事業(yè)的繁榮發(fā)展。

關(guān)鍵詞 ：變壓器；直流電阻；分接開(kāi)關(guān)

0引言

變壓器繞組直流電阻的測(cè)量試驗(yàn)是變壓器試驗(yàn)中一個(gè)重要項(xiàng)目，也被作為變壓器例行試驗(yàn)和交接試驗(yàn)的基本項(xiàng)目之一。直流電阻測(cè)試試驗(yàn)不僅可以反映出變壓器繞組內(nèi)部的焊接質(zhì)量、引線與繞組的焊接質(zhì)量、繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)要求、三相電阻是否平衡等問(wèn)題［1］，還能有效地反映出變壓器分接開(kāi)關(guān)、引線與套管等載流部分的接觸是否良好。可以說(shuō)，直流電阻對(duì)于變壓器性能是否良好起著至關(guān)重要的作用，關(guān)乎變壓器穩(wěn)定良好運(yùn)行。本文介紹了一起在主變大修后高壓試驗(yàn)中變壓器直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)異常反映出分接開(kāi)關(guān)故障的缺陷案例，通過(guò)分析缺陷原因，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，制定消缺方案，給出防范措施。

1故障情況

本文中選取的案例為河北保定地區(qū)110kV某變電站，對(duì)其1#主變進(jìn)行改造性大修，此項(xiàng)工作的主要內(nèi)容包含兩項(xiàng)，一是對(duì)現(xiàn)有有載分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行更換，二是改造變壓器風(fēng)冷系統(tǒng)。由于工作內(nèi)容比較多，因此，計(jì)劃本次工作所需花費(fèi)的時(shí)間為9天。

大修前油化、高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)均無(wú)異常。大修中進(jìn)行主變吊罩，當(dāng)日按試驗(yàn)規(guī)程要求對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)切換部分進(jìn)行試驗(yàn)檢查無(wú)異常。檢查有載分接開(kāi)關(guān)出廠合格證及試驗(yàn)數(shù)據(jù)均無(wú)異常。

在進(jìn)行大修后高壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)主變高壓側(cè)直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格，表現(xiàn)為：高壓側(cè)C相直流電阻在1～8分接頭時(shí)顯示電流開(kāi)路，10分接頭數(shù)據(jù)正常（9和11分接頭是過(guò)渡分接，不單獨(dú)測(cè)試），11～19分接頭直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)異常；A、B相數(shù)據(jù)無(wú)異常，具體數(shù)據(jù)如表1所示，表中除10分接頭外未列出直阻測(cè)試正常數(shù)據(jù)。

2故障原因分析

C相在“+”極性轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接觸的1～8分接頭數(shù)據(jù)均異常，顯示電流開(kāi)路，而從11開(kāi)始“-”極性轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接觸后數(shù)據(jù)均正常，初步推斷，有載分接開(kāi)關(guān)C相“+”極性轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不能轉(zhuǎn)換到位或接觸不良，造成C相直流電阻測(cè)試不能正常進(jìn)行［2］。

該主變大修為改造性大修，進(jìn)行有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)改造，由SYXZ保變產(chǎn)早期產(chǎn)品改為上海華明產(chǎn)M型開(kāi)關(guān)，由于兩種產(chǎn)品存在尺寸差異，有載選擇開(kāi)關(guān)上所有引線全部進(jìn)行改造，加長(zhǎng)或縮短，重新調(diào)整引線。施工人員既要考慮引線對(duì)主變油箱壁電氣安全距離，又要考慮整體布線的合理性，造成B相9分接頭引線接頭影響到C相“+”極轉(zhuǎn)換。而在吊開(kāi)外罩后有載開(kāi)關(guān)不能進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致不能在當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致了故障的發(fā)生。

3故障處理

進(jìn)行主變放油，將主變?nèi)丝住?10kV套管及升高座打開(kāi)，施工技術(shù)人員進(jìn)入主變本體，發(fā)現(xiàn)B相9分接頭引線接頭安裝角度存在偏差，影響極性選擇器C相到位，導(dǎo)致“+”極C相接觸不到位，致使高壓側(cè)C相直流電阻在1～8分接頭時(shí)顯示開(kāi)路，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行引線角度調(diào)整，經(jīng)觀察及試驗(yàn)，缺陷消除。

缺陷處理完畢后，現(xiàn)場(chǎng)連夜進(jìn)行主變抽真空及真空注油工作，按照規(guī)程要求保證變壓器油靜止時(shí)間后進(jìn)行電氣試驗(yàn)工作。

4防范措施

今后會(huì)同施工及生產(chǎn)廠家研發(fā)能夠在不回裝主變外罩的情況下進(jìn)行有載分接開(kāi)關(guān)切換的工具，以便在改造完成后實(shí)時(shí)驗(yàn)證有載分接開(kāi)關(guān)的功能性，避免此類(lèi)問(wèn)題重復(fù)發(fā)生，提升分接開(kāi)關(guān)的性能，保證其運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性［3］。

同時(shí)，在有載分接開(kāi)關(guān)工作過(guò)程中，還需要采取相應(yīng)的防范措施，以便保證其正常運(yùn)行，避免故障的發(fā)生。具體說(shuō)來(lái)，工作中的防范措施主要包含以下兩種：

第一，加強(qiáng)對(duì)分接開(kāi)關(guān)運(yùn)行的管理。有載分接開(kāi)關(guān)在運(yùn)行過(guò)程中需要開(kāi)展巡視工作，在進(jìn)行巡視時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定，一般來(lái)說(shuō)，巡視內(nèi)容主要包含以下幾種：外觀的清潔度、是否存在滲漏油的現(xiàn)象、進(jìn)行調(diào)壓時(shí)聲音是否正常，另外，對(duì)于油箱的溫度也需要進(jìn)行監(jiān)視，以免出現(xiàn)過(guò)熱的情況。分接開(kāi)關(guān)需要進(jìn)行定期檢查，檢查人員必須認(rèn)真檢查，不能敷衍了事，在進(jìn)行分接開(kāi)關(guān)試驗(yàn)時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)定的試驗(yàn)程序進(jìn)行，從而保證分接開(kāi)關(guān)運(yùn)行的正常性。對(duì)于直流電阻測(cè)試工作，需要十分重視，除此之外，過(guò)渡過(guò)程中切換波形圖分析等試驗(yàn)也要同等重視，在測(cè)試過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就需要及時(shí)查找出現(xiàn)異常的原因，進(jìn)而進(jìn)行有針對(duì)性的處理［4］。

第二，重視分接開(kāi)關(guān)檢修后的檢查。在檢修完成之后，分接開(kāi)關(guān)的故障排除，為了保證分接開(kāi)關(guān)的正常運(yùn)行，還需要展開(kāi)檢查工作，檢查包含許多內(nèi)容，每項(xiàng)都需要仔細(xì)而又全面地檢查。比如在對(duì)儲(chǔ)油柜進(jìn)行檢查時(shí)，重點(diǎn)檢查的內(nèi)容為閥門(mén)，檢修完成之后，閥門(mén)應(yīng)處于開(kāi)啟狀態(tài)，如果未開(kāi)啟，需要進(jìn)行開(kāi)啟處理；在對(duì)密封性進(jìn)行檢查時(shí)，要確保無(wú)滲漏油現(xiàn)象出現(xiàn)；在對(duì)電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行檢查時(shí)，要處于水平位置，垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸的垂直度要保證，且具備較強(qiáng)的靈活性，當(dāng)不滿(mǎn)足檢查要求時(shí)，就需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。這樣一來(lái)，分接開(kāi)關(guān)才能正常運(yùn)行，降低故障發(fā)生的可能。

5結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，電力企業(yè)也得到了比較好的發(fā)展，在這個(gè)過(guò)程中，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，從而顯著提升了供電質(zhì)量。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，變壓器有著十分重要的作用，其運(yùn)行的狀態(tài)直接決定了電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在變壓器中，分接開(kāi)關(guān)具有不可替代的重要作用，在進(jìn)行直流電阻測(cè)試時(shí)，當(dāng)某些數(shù)據(jù)異常時(shí)，就說(shuō)明分接開(kāi)關(guān)可能存在故障，由此，就需要及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行分析和處理，以便保證分接開(kāi)關(guān)的正常運(yùn)行，同時(shí)保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

［

參考文獻(xiàn)］

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篇7

關(guān)鍵詞：有載分接開(kāi)關(guān)；校準(zhǔn)裝置；過(guò)渡電阻；過(guò)渡時(shí)間；不確定度

中圖分類(lèi)號(hào)： TM410.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

1引言

有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀是供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的設(shè)備之一，其工作的狀態(tài)關(guān)系著整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的安全。長(zhǎng)期以來(lái)，由于有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀質(zhì)量參差不齊，市面上沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀校準(zhǔn)裝置能夠涵蓋全部，故計(jì)量工作者在實(shí)際工作中很難對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)的過(guò)渡電阻、過(guò)渡時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確校驗(yàn)，使得校準(zhǔn)結(jié)果存在很大差異，有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀的可靠性得不到保障，直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

2 校準(zhǔn)裝置的特性及技術(shù)參數(shù)

2.1 校準(zhǔn)裝置的工作特性

校準(zhǔn)裝置主要對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀的過(guò)渡電阻和過(guò)渡時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。如圖1所示，首先在被校準(zhǔn)儀器未啟動(dòng)之前按圖所示進(jìn)行接線，圖1是以單相二端法為例，三相或四端法除接線稍有不同外，校驗(yàn)流程與二端法相同。需要注意電流的流向。

2.2 校準(zhǔn)裝置的技術(shù)指標(biāo)

校準(zhǔn)裝置采用的是YZ-15有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀校準(zhǔn)裝置，有三組過(guò)渡過(guò)程模擬通道，可以在模擬過(guò)渡電阻的同時(shí)模擬電阻過(guò)渡時(shí)間，其中模擬過(guò)渡過(guò)程的兩個(gè)主要參量（電阻和時(shí)間）均可溯源；A、B、C三相的過(guò)渡電阻范圍≤40Ω，過(guò)渡時(shí)間≤999ms，過(guò)渡電阻的準(zhǔn)確度≤0.2%±0.01Ω，過(guò)渡時(shí)間的準(zhǔn)確度≤10us。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以保定金迪科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀為被檢設(shè)備，得到的過(guò)渡電阻實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

過(guò)渡時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果如表2所示：

4 過(guò)渡電阻和過(guò)渡時(shí)間不確定度評(píng)定

4.1 過(guò)渡電阻和過(guò)渡時(shí)間測(cè)量方法及模型建立

有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀過(guò)渡電阻和過(guò)渡時(shí)間校準(zhǔn)的測(cè)量不確定度來(lái)源主要有：被校準(zhǔn)的有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀過(guò)渡電阻和過(guò)渡時(shí)間的重復(fù)性誤差引入的不確定度分量；校準(zhǔn)裝置中標(biāo)準(zhǔn)電阻器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器計(jì)量性能引入的不確定度；

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

重復(fù)性引入的不確定度分析：在重復(fù)條件下，對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀過(guò)渡電阻10Ω點(diǎn)和過(guò)渡時(shí)間100ms點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)10次測(cè)試，所得數(shù)據(jù)如表所示。

校準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)電阻器最大允許誤差引入的不確定度分析：標(biāo)準(zhǔn)電阻器最大允許誤差0.2%，設(shè)定為均勻分布，置信因子為 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

校準(zhǔn)裝置中標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器最大允許誤差引入的不確定度分析：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器最大允許誤差0.2%，設(shè)定為均勻分布，置信因子為 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算：由于各不確定度分量彼此不相關(guān)，各靈敏度系數(shù)均為1，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

過(guò)渡電阻： 0.01229Ω

過(guò)渡時(shí)間： 0.1251ms

擴(kuò)展不確定度計(jì)算：取包含因子k=2，則

過(guò)渡電阻：U=k× =0.02Ω

過(guò)渡時(shí)間：U=k× =0.25ms

5 結(jié)束語(yǔ)

在長(zhǎng)期實(shí)踐使用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，本文介紹了使用YZ-15有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀校準(zhǔn)裝置進(jìn)行過(guò)渡電阻和時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，并給出了針對(duì)市面上有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀的校準(zhǔn)接線圖，同時(shí)進(jìn)行了過(guò)渡電阻和時(shí)間的測(cè)量不確定度的評(píng)定。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，本校準(zhǔn)裝置操作簡(jiǎn)單、精度高，可以開(kāi)展有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀的校準(zhǔn)工作。

參考文獻(xiàn)

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篇8

【關(guān)鍵詞】諧波干擾;電容器組危害;異常運(yùn)行分析;控制措施

一、諧波對(duì)電容器組的負(fù)面影響

1、損害絕緣層功能：電容器的絕緣材料通常是有機(jī)的材料，其老化的規(guī)律通常與電壓有直接關(guān)系，電壓升高10%就會(huì)導(dǎo)致壽命縮短50%。諧波造成的電容器過(guò)電壓和具備放電增加，都可以加速電容器絕緣材料的老化，從而造成電容器壽命縮短。同時(shí)引發(fā)的過(guò)電壓形成的電暈會(huì)直接降低絕緣性能。

2、電容器發(fā)熱：在電壓恒定的情況下，對(duì)于有機(jī)介質(zhì)的電容器，其溫度的改變也會(huì)影響壽命，如果溫度波動(dòng)超過(guò)一定范圍其壽命也會(huì)成倍縮減。當(dāng)電容器在諧波影響下，因?yàn)橹C波而產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷等會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗功率波動(dòng)增加。所以諧波對(duì)電容器的負(fù)面影響就是使其升溫進(jìn)而影響壽命。

3、電容器振動(dòng)：在變電站電容器安裝在支架上，外殼與接線在交流電壓的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)聲音，而電容器內(nèi)部的極板在諧波電壓的影響下會(huì)引發(fā)極板彈性振動(dòng)，諧波電壓如果對(duì)電容器極板產(chǎn)生影響而出現(xiàn)諧振則會(huì)改變固有的振動(dòng)頻率，從而產(chǎn)生噪聲的改變，也會(huì)影響其介質(zhì)壽命。根據(jù)變電站運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)，如果周邊存在冶煉企業(yè)時(shí)就容易產(chǎn)生噪聲，這就是諧波影響所致。

二、變電站電容器組運(yùn)行異常的檢測(cè)與控制

1、異常情況

某變電所在日常管理中發(fā)現(xiàn)10KV的一側(cè)段電容器組運(yùn)行時(shí)噪音異常，且分為時(shí)段改變，夜間的運(yùn)行噪音大于日間運(yùn)行。10KV一二兩段電容器組同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二段的正常此時(shí)的運(yùn)行模式為一二段母線分列狀態(tài)。

2、異常運(yùn)行情況測(cè)試

針對(duì)變電站出現(xiàn)的電容組異常的情況，首先對(duì)該段的10KV電容器組進(jìn)行電流波形測(cè)試，電流測(cè)試的信號(hào)來(lái)源是從10KV一段電容器間隔電流互感器二次側(cè)，電壓測(cè)試信號(hào)則來(lái)自與該段母線變壓器的二次側(cè)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，10KV一段的電容器組存在高次諧波電流經(jīng)過(guò)。電容器單相的額定電流為94.5A，而在檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)通過(guò)電容器的單相電流高達(dá)120A，此電流已經(jīng)超過(guò)了額定的電流近1.3倍，也超過(guò)了相關(guān)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因此出現(xiàn)了電容器運(yùn)行條件改變，從而導(dǎo)致了電容器的噪聲加大。

在10KV二段電容器組正常的運(yùn)行的情況下，對(duì)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行排查，包括了各個(gè)出線的諧波測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其諧波電壓和電流都沒(méi)有超標(biāo)的跡象，說(shuō)明其出線沒(méi)有異常。然而在進(jìn)線側(cè)的檢查中發(fā)現(xiàn)，在35KV進(jìn)線段，測(cè)試出異常的諧波超標(biāo)情況。在某企業(yè)側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，非生產(chǎn)狀況下，其諧波的畸變頻率較低，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)進(jìn)線側(cè)沒(méi)有干擾。而在生產(chǎn)狀態(tài)下，其諧波測(cè)試的結(jié)果顯示，隨著負(fù)荷的增加其電壓總諧波的畸變率比非生產(chǎn)狀況下的1.2%要高，達(dá)到了3.6%，其已經(jīng)超過(guò)了相關(guān)規(guī)范要求，諧波電流超過(guò)限值因此產(chǎn)生了諧波干擾。

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的檢測(cè)和驗(yàn)證，技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)一家冶煉企業(yè)，其中頻電爐開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，負(fù)荷達(dá)到了7000KW的時(shí)候，就會(huì)對(duì)變電的10KV一段的電容組產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，進(jìn)行出現(xiàn)噪聲異常，企業(yè)的調(diào)度人員對(duì)負(fù)荷進(jìn)行降低，從7000KW降至2000KW時(shí)，變電站的電容器組的噪聲也隨之明顯減弱。變電站10KV一段的電容器組的阻抗特征也隨之改變。分析表明電容器組諧振點(diǎn)在10次諧波的頻段內(nèi)，即500Hz，9次與11次諧波的阻抗則很小。

3、諧波的治理

通過(guò)對(duì)變電站出現(xiàn)的電容器組異常的分析，綜合電容器、出線段參數(shù)、以及冶金企業(yè)的諧波參數(shù)，進(jìn)行對(duì)比和分析發(fā)現(xiàn)，得出以下結(jié)論：對(duì)變電站產(chǎn)出干擾的諧波來(lái)自與冶金企業(yè)的中頻生產(chǎn)設(shè)備，其運(yùn)行異常的諧波來(lái)自于9次諧波以上的高次諧波，電容器運(yùn)行的電流超過(guò)了額定的電流，這就造成了變電站電容器組的運(yùn)行條件改變。

在處理該問(wèn)題的時(shí)候，因?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的諧波影響了變單站電容器組的運(yùn)行條件，在進(jìn)行日常操作的時(shí)候，如電容器的投入就會(huì)導(dǎo)致諧波的作用被放大，而對(duì)電容器組產(chǎn)生負(fù)面影響，建議調(diào)度先將電容器退出運(yùn)行。其次要求冶金企業(yè)采用控制諧波的負(fù)面影響，治理期間不能將電容器組投入使用，這樣就可對(duì)整供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響，尤其是110KV的供電網(wǎng)絡(luò)都不能正常工作，也會(huì)影響到電容器的可投率。因此消除諧波干擾還要從企業(yè)開(kāi)始，即要求企業(yè)對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行控制，即降低其負(fù)荷達(dá)到1500KW以下。

4、其他措施

解決電容器組發(fā)生諧波放大和諧振問(wèn)題的原則應(yīng)該是:1)杜絕諧波諧振;2)限制電容器對(duì)諧波的放大程度;3)綜合考慮電容器和電抗器對(duì)諧波的承受能力,當(dāng)超出承受范圍時(shí),應(yīng)考慮采用濾波器。

抑制諧波放大和諧振的方法是多種多樣的,采用何種方法應(yīng)視網(wǎng)絡(luò)情況、負(fù)荷性質(zhì)等因素確定。在公共電網(wǎng)應(yīng)主要考慮對(duì)3次、5次諧波的抑制;在用戶(hù)站則應(yīng)針對(duì)不同負(fù)荷的特征諧波予以抑制,如三相橋式整流設(shè)備主要是抑制5、7次諧波。抑制諧波采取的措施可遵循以下原則:1)當(dāng)諧波不是特別嚴(yán)重時(shí),應(yīng)考慮采用偏調(diào)諧電容器組,其主要目的是抑制諧振,部分濾除諧波和降低造價(jià)。2)當(dāng)諧波較為嚴(yán)重時(shí),應(yīng)考慮采用調(diào)諧濾波器,其目的是濾除諧波,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量,濾波器應(yīng)濾除80%～90%的諧波;3)當(dāng)負(fù)荷是大功率波動(dòng)性負(fù)荷時(shí),除考慮濾波外,還應(yīng)考慮無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,以改善電壓的波動(dòng)和閃變。

篇9

隨著計(jì)算機(jī)的普及發(fā)展，計(jì)算機(jī)機(jī)房的建設(shè)也成為了各行各業(yè)業(yè)務(wù)建設(shè)的重要組成部分，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除通訊大樓防雷防靜電安全隱患，規(guī)范檢測(cè)工作的量化操作，確保防雷防靜電安全設(shè)施的性能有效，重點(diǎn)介紹了防直擊雷、防靜電的檢測(cè)方法，提出了測(cè)量中常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法。

1通訊樓直擊雷的檢測(cè)

1．1檢測(cè)項(xiàng)目1）接閃器的檢測(cè)，這包括避雷針、避雷帶、引下線、水塔等金屬構(gòu)件。2）防側(cè)擊雷的檢測(cè)應(yīng)按照防雷類(lèi)別進(jìn)行檢測(cè)。

1．2檢測(cè)方法直擊雷檢測(cè)設(shè)備主要是等電位測(cè)試儀和4102A接地電阻測(cè)試儀。4102A在各省防雷中心使用多年，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是輕小。但是在樓頂及防側(cè)擊雷檢測(cè)時(shí)需要攜帶少量的水，測(cè)量時(shí)要將接地棒平放水泥地面并加水，同時(shí)因測(cè)試線長(zhǎng)度的因素，不斷更換接地棒的位置，很不方便，檢測(cè)的數(shù)據(jù)存在一定誤差。當(dāng)被檢測(cè)單位對(duì)這種檢測(cè)方法提出質(zhì)疑時(shí)，因無(wú)規(guī)范理論的支持，檢測(cè)人員也只能解釋為按照儀器使用說(shuō)明進(jìn)行操作。現(xiàn)在新《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010的條文說(shuō)明中，第4．3．5第二條對(duì)此已做出明確解釋。即鋼筋混凝土的導(dǎo)電性，在其干燥時(shí)，是不良導(dǎo)體，但當(dāng)具有一定濕度時(shí)就成較好的導(dǎo)電物質(zhì)。等電位測(cè)試儀主要是用于建筑物中金屬構(gòu)件間等電位連接質(zhì)量的檢測(cè)、接地質(zhì)量檢查、過(guò)渡電阻或微電阻的測(cè)量。如何提高工作效率減少誤差呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)將接地電阻測(cè)試儀和等電位測(cè)試儀器兩種設(shè)備配合使用，先用接地電阻測(cè)試儀測(cè)出某一點(diǎn)的接地阻值，比如避雷帶，再以該點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，用等電位測(cè)試儀測(cè)試其他檢測(cè)點(diǎn)。等電位測(cè)試儀最長(zhǎng)的測(cè)試線為20m，其工作半徑也在20m范圍。這樣擴(kuò)大了檢測(cè)面積，提高了工作效率也減少了誤差。

2通訊機(jī)房設(shè)備的檢測(cè)

檢測(cè)人員須穿防靜電工作服和防靜電鞋進(jìn)行作業(yè)。

2．1檢測(cè)項(xiàng)目1）等電位連接測(cè)試，這包括電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、屏蔽電纜外層接地、信息設(shè)備的防靜電接地、安全保護(hù)接地。2）電氣和電子設(shè)備靜電電壓測(cè)試。3）靜電地板導(dǎo)通率測(cè)試。

2．2檢測(cè)方法及步驟檢測(cè)人員首先要?jiǎng)澏ū粰z測(cè)機(jī)房雷電防護(hù)等級(jí)（表略），然后檢查各級(jí)電源浪涌保護(hù)器標(biāo)稱(chēng)放電電流是否符合要求。關(guān)于浪涌保護(hù)器的檢測(cè)方法，楊仲江老師在《防雷工程檢測(cè)審核與驗(yàn)收》一書(shū)中已有詳盡的說(shuō)明，這里就不再贅述。

2．2．1靜電電壓的測(cè)試檢測(cè)人員進(jìn)入機(jī)房要按照先檢測(cè)通訊、電子設(shè)備的靜電電壓，再檢測(cè)等電位的順序進(jìn)行操作。這樣可以保證靜電電壓測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測(cè)量電子、電氣設(shè)備、靜電地板時(shí)，將EST－101型靜電電壓表距被測(cè)設(shè)備1CM處讀數(shù)。此時(shí)的測(cè)量范圍為＋0．02kV～5kV。靜電電壓不應(yīng)大于1kV。

2．2．2等電位的測(cè)試現(xiàn)代通訊機(jī)房等電位設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)比較完善，有S型和M型或兩種形式的組合，等電位連接導(dǎo)線不應(yīng)小于16mm2銅線。機(jī)房的接地系統(tǒng)一般采用聯(lián)合接地形式，即防雷接地與防靜電接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地公用一組接地裝置。檢測(cè)時(shí)，先用接地電阻測(cè)試儀找出一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，再用等電位測(cè)試儀測(cè)試金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、屏蔽電纜外層接地、信息設(shè)備的防靜電接地、安全保護(hù)接地。

2．2．3靜電地板電阻率的測(cè)試機(jī)房活動(dòng)地板的底面及側(cè)面一般由導(dǎo)電材料制成，上表面貼有導(dǎo)靜電材料面層，地板的系統(tǒng)電阻取決于導(dǎo)靜電地面的電阻值。機(jī)房應(yīng)保持溫度為15～30℃、相對(duì)濕度30％～75％。測(cè)試時(shí)，將ESD－102型表面阻抗表平放與地板表面，并與地板緊密接觸，然后讀取數(shù)據(jù)。活動(dòng)地板系統(tǒng)電阻值在1．0×107～1．0×1010之間。

篇10

一、系統(tǒng)方案

電阻測(cè)量的方法常用的有直流恒流源測(cè)量法、直流恒壓源測(cè)量法、分壓法等。多個(gè)方案比較后，學(xué)生最終選擇分壓法測(cè)量作為最終的方案，測(cè)量原理就是通過(guò)串聯(lián)已知電阻，分壓后，檢測(cè)待測(cè)電阻電壓來(lái)計(jì)算其阻值。基本原理如圖1所示：本測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，短時(shí)間內(nèi)容易搭建，另一方面可以簡(jiǎn)化程序中的算法。本次設(shè)計(jì)要求測(cè)量量程為100Ω，1kΩ，10kΩ，10MΩ四檔。即要求測(cè)量范圍為：1～10MΩ，在全量程范圍內(nèi)測(cè)量準(zhǔn)確度為±（1%讀數(shù)+2字）。在A/D轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì)中，采用PIC16F877單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)有10位A/D，A/D輸入信號(hào)為0～5V時(shí)，轉(zhuǎn)換字為D=0～1024，則分辨率為4.8mV/字。設(shè)計(jì)的量程分配和測(cè)量精度的詳細(xì)情況如下表：本設(shè)計(jì)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能主要由單片機(jī)控制繼電器的通斷來(lái)調(diào)節(jié)，原理為單片機(jī)根據(jù)采樣來(lái)的電壓數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否要切換到更大或更小的量程，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)共四個(gè)檔位，前三個(gè)檔位為自動(dòng)切換。采用繼電器可以減小回路中的不必要電阻，這樣在分析電路和程序中算法的設(shè)置可以減少很多麻煩。電位器阻值變化曲線的實(shí)現(xiàn)主要由單片機(jī)在顯示裝置如12864等液晶裝置中不斷的寫(xiě)入數(shù)據(jù)和液晶屏的移屏操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)椴煌碾娮璺从吃陔娐分惺遣煌碾妷海瑢⒉杉降碾妷盒盘?hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，反饋到液晶屏即可，這就要求AD有更高的處理速度。

二、硬件與程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容：

（一）硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述思路，我們以PIC16F877單片機(jī)為核心，配以量程切換電路，測(cè)量電路，顯示電路等構(gòu)成簡(jiǎn)易的電阻測(cè)試儀。PIC16F877是由Microchip公司所生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，屬于PICmicro系列單片微機(jī)，具有Flashprogram程序內(nèi)存功能，可以重復(fù)燒錄程序；而其內(nèi)建ICD（InCircuitDebug）功能，可以讓使用者直接在單片機(jī)電路或產(chǎn)品上進(jìn)行如暫停微處理器執(zhí)行、觀看緩存器內(nèi)容等，快速地進(jìn)行程序除錯(cuò)與開(kāi)發(fā)。量程切換電路主要使用了ULN2003八路NPN達(dá)林頓連接晶體管，ULN2003特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路（諸如TTL，CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此顯示電路采用的是1602液晶顯示屏而沒(méi)有用數(shù)碼管顯示。報(bào)警電路采用一個(gè)普通三極極管加一個(gè)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)的報(bào)警提示功能。

（二）軟件設(shè)計(jì)

程序流程圖如下：