頻響法的基本原理

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年07月07日 07:28

由電工理論可知，變壓器的每一個繞組都可以等效為一個由L，K以及C組成的線性無源雙端口網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)H(jω)的零點和極點的數(shù)量和位置都是由L，K和C等內(nèi)部參數(shù)決定的，這幾個參數(shù)的變化都對應(yīng)著該網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)H(jω)的變化，頻響法的本質(zhì)就是利用這些變化，生成頻率響應(yīng)曲線并對比變化前后的曲線圖，根據(jù)波峰波谷的分布來尋找變化規(guī)律，根這些規(guī)律來判斷繞組變形的嚴重程度甚至是定位變形位置。

頻響法分析變壓器繞組的等效電路如圖所示：其中L，K及C分別代表繞組單位長度的分布電感、單位長度分布電容以及對地分布電容，V1、V2分別為等效網(wǎng)絡(luò)的激勵端電壓和響應(yīng)端電壓，Vs為正弦波激勵信號源電壓，Rs為信號源輸出阻抗，R為匹配電阻。

變壓器繞組等效電路圖

上圖是使用頻響法變壓器繞組等效電路圖，采用對數(shù)形式表示測得的幅頻響應(yīng)特性曲線，即對電壓幅值之比進行如下處理：

式所示：H(f)為頻率f時傳遞函數(shù)的模|H(jω)|；V2(f)和V1(f)為頻率為f時響應(yīng)端和激勵端電壓的峰值或有效值|V2(jω)|和|V1(jω)|。

從實現(xiàn)手段上可將FRA分為掃頻法和脈沖響應(yīng)法。注入變壓器繞組的信號有兩種：一種是將正弦波掃頻信號送入被測試變壓器繞組的一端并獲取另一端的電壓輸出信號然后進行變換，這就是掃頻法，由加拿大的Dick于1978年提出；另一種是將一脈沖信號送被測試變壓器繞組的一端，同時記錄該脈沖信號和另一端的響應(yīng)信號并將此兩信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，即得繞組的頻率響應(yīng)特性，這就是脈沖法，由加拿大的Malewski于1988年提出。

頻率響應(yīng)法是基于比較的方法，通過比較來判斷變形。其分析繞組的變形程度，本質(zhì)上是觀察頻響曲線波峰波谷分的布數(shù)量及位置變化來判斷繞組變形程度。分析時，還可以使用一些輔助方法(如相關(guān)系數(shù)法等)來進行定量計算。根據(jù)用來比較的兩條曲線的獲取方式，可將比較的方法分為橫向比較法和縱向比較法，關(guān)于兩種比較法的原理后面再做詳細介紹。

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