2 變壓器散熱原理分析
變壓器在運行時產生的損耗以熱的形式通過油、油箱壁和散熱器散發(fā)到周圍的空氣中。熱量的散發(fā)通過導熱、對流和輻射三種形式。從繞組和鐵心的內部到其表面熱量主要靠導熱形式散發(fā)，從繞組和鐵心表面到變壓器油中熱量主要靠對流的形式散發(fā)。散發(fā)到變壓器油中的熱量使油箱中的變壓器油溫度上升、密度下降、產生熱浮力，而變壓器油在熱浮力的推動下，從油箱上部進人連接油管，通過油管進人散熱器。變壓器油在散熱器中經過和外面空氣的熱交換，使散熱器中的變壓器油溫度降低，從油箱下部進人連接油管，通過油管重新進入變壓器油箱，形成自然循環(huán)。變壓器的散熱量可由式(1)確定：

式中，Ql為單位熱負荷；Q為變壓器的損耗；F變壓器的總散熱面積；C1與變壓器性本身參數有關的常數；ty即變壓器溫升。

3 系統(tǒng)硬件設計
電力變壓器運行中，對其油溫的測量是維護電力變壓器安全運行的基礎和關鍵。電力變壓器冷卻系統(tǒng)的投退和超溫報警等都由其安裝的溫度控制器來實現。
本變壓器油溫測量系統(tǒng)以MSP430F449為主控制器件，它是TI公司生產的16位超低功耗特性的功能強大的單片機。MSP430單片機內部具有高、中、低速多個時鐘源，可以靈活的配置給各模塊使用以及工作于多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體效率。首先，電力變壓器油溫經過傳感器和信號調理電路采集放大為適合A／D轉換的電壓值。然后，A／D轉換器對模擬信號進行采樣并轉換位數字信號后經MSP430作預處理。 該監(jiān)測系統(tǒng)通過MAX3221電平轉換電路采用光纖實現與PC機的串行通信，PC機實現對溫濕度值的進一步分析和對系統(tǒng)的控制。利用光纖收發(fā)模塊構建的光纖通信系統(tǒng)完成數據的遠程傳輸，借助MSP430單片機和主機(上位機)之間的串行通信完成人機交互監(jiān)測，系統(tǒng)框圖如圖1。

3．1 鉑電阻及信號調理電路
鉑電阻具有準確度高、性能穩(wěn)定、互換性好、耐腐蝕及使用方便等一系列優(yōu)點，一直是工業(yè)測控系統(tǒng)中廣泛使用的一種比較理想的測溫元件。對于鉑電阻溫度計，電阻R溫度t的函數如公式(2)：

Rt=R0[1+at-bt2] (2)
式中Rt為t℃時的電阻值，R0為0℃時的電阻值100Ω；A為3．908 02×10-3／℃；B為-5．802×10-7／℃2。
這一過程將直接影響著系統(tǒng)的測量精度，當然強電磁場的工業(yè)環(huán)境同樣對系統(tǒng)的測控精度與穩(wěn)定性產生較大的影響。
在0℃～650℃存在非線性項bt2，因此鉑電阻的阻值和溫度之間不是線性關系，這就要求在實際應用鉑電阻時要考慮到鉑電阻線性化校正的問題。對于高精度的鉑電阻測溫數字顯示儀表，可以將鉑電阻的電阻溫度分度表以A/D轉換器的輸出數據為地址固化在存儲器EPROM中，即在EPROM中，以A／D轉換值為單元地址存放與之相對應的溫度值。當以A／D轉換器的輸出結果為地址訪問EPROM時，存放在該單元的溫度值被讀取，并送入LCD顯示。
3．2 MSP430接口電路
溫度傳感器的輸出信號經溫度變送模塊轉化為OV～5V標準的電壓信號，進入電壓／頻率(V／F)轉換模塊，轉換為OkHz～100kHz的頻率輸出至MSP430的I/O口，經MSP430采樣計算后顯示在液晶模塊(LCD)上。采用P2．4口作為RXD接收數據，P2．5口作為TXD發(fā)送數據。F449外圍接口電路如圖2所示。

3．3 V／F模塊設計
系統(tǒng)用V/F轉換芯片將0V～5V電壓信號轉變成頻率輸出至單片機，既節(jié)省了I/O口，也節(jié)省了A／D轉換芯片，降低了系統(tǒng)成本。采用壓控振蕩器LM331芯片，它的突出特點是把模擬電壓轉換成抗干擾能力強，可遠距離傳送并能直接輸入單片機的脈沖串。