浅谈便携式绝缘电阻测试仪用高压直流电源设计

  仪器信息网 ·  2011-03-24 00:12  ·  20409 次点击
1引言
当直流电压作用于绝缘物上时,所产生的电流是由充电电流、吸收电流和泄漏电流三部分组成的,其中充电电流及吸收电流随时间而由大变小,只有泄漏电流与时间无关。
绝缘电阻测试就是通过仪表测量电气设备的泄漏电流值,通常仪表将这一电流值显示为绝缘电阻值(MΩ)。为了减小测试初始充电电流的影响,一般取加压1min后的绝缘电阻值为测量值R60;如果同时读出加压15s时的数值R15,则可求出吸收比K=R60/R15,吸收比对反映大型电力变压器局部缺陷较为灵敏,如变压器油内含有水分,套管及线圈局部弱点或脏污等。
绝缘电阻和吸收比均是判断绝缘物是否受潮的灵敏指标。
绝缘电阻试验使用的仪器主要是兆欧表,俗称摇表。传统兆欧表通过手摇发电机发出的直流电压有500V,1000V,2500V等几种,绝缘电阻的测量范围也因兆欧表型号而异,试验时应根据需要选用不同型号或者不同电压等级的兆欧表。在使用手摇式兆欧表时,使用者还应尽量保持手摇速度在额定转速120r/min左右,因此,使用时多有不便。
本文提到的便携式绝缘电阻测试仪用12V蓄电池供电,经单端反激式开关电源可产生稳定的500V,1000V,1500V,2000V和2500V系列电压,另由单片机系统进行测量采样,数据处理和显示控制。具有体积小,重量轻,响应快等特点。下面主要介绍其电源部分的电路原理和制作方法。
2电源电路的组成和工作原理
图1所示为数字绝缘电阻测试仪用高压直流电源的电路原理。电源为12V蓄电池,要求在10V以上时仍能保证系统正常工作,开关器件选用了TWH8751型开关集成电路。针对电路输出功率小,输出电压高,体积小等特点,采用了单端反激式的变换器拓扑,高频开关变压器的次级绕组有对应直流500V,1000V,1500V,2000V和2500V的5组抽头,可由用户根据需要选择联动多投旋钮开关的档位,以对次级绕组抽头和相对应的输出电压采样电阻进行同时切换。根据对输出电压和电流的采样,控制电路将及时改变开关器件的导通宽度,从而稳定地输出期望电压,并提供了过压过流保护。
2.1TWH8751开关集成电路
TWH8751功率开关集成电路采用TOP-220封装形式,内电路由输入级,缓冲放大器和达林顿功率输出级组成,并设有反馈环路和减流型输出保护电路,通用性强。共有5个引出脚,如图1中相应部分的标识所示,管脚功能分别为:输入端(IN),选通端(ST),地端(GND),输出端(OUT)和电源正端(VCC)。当脚2选通端电平≥1.6V时,脚1输入端对输出端(脚4)无控制作用,即末级达林顿管截止,电路无输出;只有脚2为低电平(

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