第五章(電路參數(shù)的測(cè)量)

1、第五章第五章 電路參數(shù)的測(cè)量電路參數(shù)的測(cè)量 第一節(jié)第一節(jié) 電路參數(shù)的測(cè)量方法電路參數(shù)的測(cè)量方法 第二節(jié)第二節(jié) 直流單電橋直流單電橋 第三節(jié)第三節(jié) 直流雙電橋直流雙電橋 第四節(jié)第四節(jié) 交流阻抗電橋交流阻抗電橋 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器比率臂電橋變壓器比率臂電橋 第六節(jié)第六節(jié) 帶電測(cè)溫裝置帶電測(cè)溫裝置 第七節(jié)第七節(jié) 兆兆歐表歐表 第八節(jié)第八節(jié) 接地電阻測(cè)量?jī)x接地電阻測(cè)量?jī)x本章要點(diǎn)本章要點(diǎn) 本章介紹使用單電橋、雙電橋和交流阻抗電橋測(cè)量電路參數(shù)的原理與方法。要求能根據(jù)參數(shù)類型正確選擇儀器，掌握儀器的使用規(guī)范與正確的測(cè)量步驟。 兆歐表和接地電阻測(cè)量?jī)x是安裝、維修現(xiàn)場(chǎng)所必備工具，要求熟悉它的使用方法。 變壓器

2、比率臂電橋和帶電測(cè)溫裝置的內(nèi)容，可根據(jù)專業(yè)選擇講授或布置學(xué)生自學(xué)。第一節(jié)第一節(jié) 電路參數(shù)的測(cè)量方法電路參數(shù)的測(cè)量方法電路參數(shù)的測(cè)量方法用歐姆表、電容表測(cè)電阻、電容電橋法補(bǔ)償法利用諧振原理測(cè)量電感、電容直流參數(shù)交流參數(shù)用電壓、電流表即伏安法測(cè)量電阻用電壓、電流、功率表或功率因數(shù)表即三表法測(cè)量交流參數(shù)直讀法比較法諧振法間接法返回本章首頁(yè) 電阻元件的電阻電阻元件的電阻 R=U/I 一般地，電磁一般地，電磁能量的消耗和轉(zhuǎn)換過(guò)程能量的消耗和轉(zhuǎn)換過(guò)程均用電阻均用電阻R表表示示 R=P/I2直流電阻的直讀法測(cè)量直流電阻的直讀法測(cè)量 按阻值分為按阻值分為3等：低阻值：等：低阻值：m 級(jí)級(jí)10 ； 中阻值：中阻

3、值：10 約約100k ； 高阻值：高阻值： 105 1. 電阻的性質(zhì)和類別電阻的性質(zhì)和類別 按工作頻率分按工作頻率分 直流電阻直流電阻 交流電阻交流電阻 二、測(cè)量中阻值電阻的歐姆表法二、測(cè)量中阻值電阻的歐姆表法)(XxiIIRfRRESIS 結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理2. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中阻值：兩端結(jié)構(gòu)中阻值：兩端結(jié)構(gòu)低阻值：四端結(jié)構(gòu)低阻值：四端結(jié)構(gòu)高阻值：三端結(jié)構(gòu)高阻值：三端結(jié)構(gòu)P CC Rx低阻值電阻的四端結(jié)構(gòu)低阻值電阻的四端結(jié)構(gòu)R0RERxRi 刻度非線性；刻度非線性； 反向刻度反向刻度;稱稱Rx =Ri的電阻稱為歐姆表的的電阻稱為歐姆表的中值電阻中值電阻。當(dāng)當(dāng) Rx=Ri 時(shí)，時(shí)，021

4、 刻度誤差刻度誤差 ,xiIxRRES 由由兩式相除，得兩式相除，得mxiixRRR ,iImRES 30201055001001k 不同倍率對(duì)應(yīng)不同的中值電阻（不同倍率對(duì)應(yīng)不同的中值電阻（ 1, 10, 100, 1k, 10k），然后求，然后求d xiIRRES Rx的相對(duì)誤差的相對(duì)誤差xxmxmxxRdRdR Rx的微分的微分xxmixxxxdRdddRdR 2或或1xmixRR 當(dāng)當(dāng) x=0 或或 x= m 時(shí)（即時(shí)（即 Rx= 或或 Rx=0 時(shí)），時(shí)）， R 可求出在中值電阻處，可求出在中值電阻處， R最小最小mRd 4min，而不是準(zhǔn)確度級(jí)。，而不是準(zhǔn)確度級(jí)。通常把附近的通常把附

5、近的 1/5Ri5Ri 的范圍視為歐姆表的有效量測(cè)范圍。的范圍視為歐姆表的有效量測(cè)范圍。30201055001001k 歐姆表的使用歐姆表的使用 選擇倍率選擇倍率 短路調(diào)零短路調(diào)零2. 并聯(lián)線路的歐姆表線路并聯(lián)線路的歐姆表線路 rmR0ERx)(00mXmxrRRrRERImmrRrRR00中中0 三、直流中、低阻值電阻測(cè)量的伏安表法三、直流中、低阻值電阻測(cè)量的伏安表法1. 直流中阻值電阻的間接測(cè)量直流中阻值電阻的間接測(cè)量 AVRRRRAAVRVAxxxxRRIURAxxxxRRIURAVRARVVxVxxxxRRRRIUR VxxxRRRR 12. 直流低阻值電阻的間接測(cè)量直流低阻值電阻的間

6、接測(cè)量 CC AmVP RxVxRxVNRNNNxxRVVR 直流中、低值電阻的精密測(cè)量采用直流單雙直流中、低值電阻的精密測(cè)量采用直流單雙臂電橋，在本章第二，三節(jié)做詳細(xì)介紹。臂電橋，在本章第二，三節(jié)做詳細(xì)介紹。四、直流高阻四、直流高阻(1061012 )的直接測(cè)量與間接測(cè)量的直接測(cè)量與間接測(cè)量1. 兆歐表法兆歐表法2. 高阻的間接測(cè)量高阻的間接測(cè)量)1 ()(0CRtcxeUtuVCERxtxUUCtR0ln 交流參數(shù)的直讀法測(cè)量交流參數(shù)的直讀法測(cè)量一、電容的測(cè)量一、電容的測(cè)量dtduCiUQCc或或CUI VCxRN)(ln0tuURtCcNxcxUIC 二、自感的測(cè)量二、自感的測(cè)量dtdi

7、LuILLL或或LIUL VCxA2IPr IUz 22rzXLVL, rAPIPr 2IUz ?LX iRdtddtdiL ,RQiL IIi0其其中中mQIRCIRQL GA三、互感系數(shù)的測(cè)量三、互感系數(shù)的測(cè)量12121IM12MIU MdtdiMu121 交流參數(shù)的精密測(cè)量采交流參數(shù)的精密測(cè)量采用交流阻抗電橋，本章第四用交流阻抗電橋，本章第四節(jié)作詳細(xì)介紹。節(jié)作詳細(xì)介紹。0,2211iIidtdiMdtdiLiRu1222221222iMiLQRAGmQCRIMQR 2122mQICRM 12212MIU 12IUM AG第二節(jié)第二節(jié) 直流單電橋直流單電橋 一、單電橋電路構(gòu)成一、單電橋電路

8、構(gòu)成 。RRRRX儀為指零為被測(cè)電阻較臂稱為比稱為比率臂中其單電橋由四個(gè)橋臂組成 P, , 432 調(diào)節(jié)橋臂使電橋平衡（指零儀指零），即可從三個(gè)橋臂的電阻，求得被測(cè)電阻值。測(cè)量的準(zhǔn)確度決定于橋臂電阻的準(zhǔn)確度。 二、單電橋工作原理二、單電橋工作原理 調(diào)節(jié)單電橋比率臂和比較臂電阻使電橋平衡，可推出可得代入上式平衡時(shí) ,0 43213322441IIIIIRIRIRIRIRX比較臂電阻比率臂電阻的比率 432RRRRX 三、單電橋特點(diǎn)三、單電橋特點(diǎn) 1.當(dāng)被測(cè)電阻小于10歐時(shí)，引線電阻、電橋連接處接觸電阻已經(jīng)影響到橋臂的電阻值和測(cè)量的準(zhǔn)確度。因此測(cè)量小于10 的電阻時(shí)，單電橋已不適用，必須選用雙電橋

9、。 2.電橋的平衡條件是通過(guò)檢流計(jì)的電流 為 0， 所以指零檢流計(jì)應(yīng)有足夠的靈敏度。但開(kāi)始測(cè)量時(shí)靈敏度不能太高，以免損壞儀表，只能在接近平衡后逐步提高它的靈敏度。RI返回本章首頁(yè),202220dRdIRRRISI202220dRdURRRUSUURRRRRRRURRRRRRRRRRRRRRRRRURRRRURUcd4322132432213232314131433221111342143213243221322222RRRRUURRRRRRURRRRRRRRRRRUScdUARRRR4321UAASU216. 實(shí)用單比電橋?qū)嵱脝伪入姌?13RRRRx213RRRRx RbRaK2%22%RRb

10、aRxR 2213RRRRRx2213RRRRRx 2xxxRRR 2213222RRRRRRRRx右右左左左左右右左左 131RRK 312RRK 221xxxRRR第三節(jié)第三節(jié) 直流雙電橋直流雙電橋一、雙電橋電路構(gòu)成一、雙電橋電路構(gòu)成直流雙電橋也是由檢流計(jì)、比率臂和比較臂組成。比率臂為兩對(duì)可同步調(diào)節(jié)的可調(diào)電阻，電流接頭 之間用一條的粗母線連接。S21、 CC 二、雙電橋工作原理二、雙電橋工作原理 根據(jù)雙電橋電路的連接方式，可寫(xiě)出以下三個(gè)方程。 )()(2130323211311RRIRIIRIRIRIRIRIRISxSSS聯(lián)立求解后可得)(22112102012RRRRRRRRRRRRRS

11、x 式中若能使 ,則更正項(xiàng) 為0,可以從電橋比率臂和比較臂電阻求得被測(cè)電阻。SxRRRR122211,RRRR)(221121020RRRRRRRRR 三、雙電橋特點(diǎn)三、雙電橋特點(diǎn) 1.電位接頭的引線電阻與接觸電阻包含在比率臂電阻中，若使比率臂電阻大于10 ，則相比之下引線電阻與接觸電阻可略去不計(jì)。 2.電流接頭引線電阻與接觸電阻包含在 中，電橋平衡過(guò)程， 大小既不影響電橋的平衡條件，也與測(cè)量結(jié)果無(wú)關(guān)。 3.在遵循雙電橋接線規(guī)則的情況下,可以用來(lái)測(cè)量小于10 ，直至0.0001 的電阻，例如測(cè)量電機(jī)繞組的電阻。0R返回本章首頁(yè)0R第四節(jié)第四節(jié) 交流阻抗電橋交流阻抗電橋一、交流阻抗電橋的的結(jié)構(gòu)與

12、工作原理一、交流阻抗電橋的的結(jié)構(gòu)與工作原理單、雙電橋只能測(cè)量電阻，測(cè)量交流參數(shù)要用交流阻 抗電橋。交流阻抗電橋的四個(gè)橋臂由交流阻抗元件組成，適當(dāng)配置各橋臂阻抗性質(zhì)，調(diào)節(jié)各橋臂參數(shù)使電橋平衡，可求得聯(lián)立得當(dāng)電橋平衡時(shí)432133224411, IIIIZIZIZIZI4231ZZZZ43214231zzzz或?qū)嵄葘?shí)比虛比虛比實(shí)積實(shí)積虛積虛積結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類實(shí)比電橋?qū)嵄入姌蛳噜弮蓸虮壑葹閷?shí)數(shù)相鄰兩橋臂之比為實(shí)數(shù) (R1 : R2； C1 : C2 )虛比電橋虛比電橋相鄰兩橋臂之比為虛數(shù)相鄰兩橋臂之比為虛數(shù) (R1 : C2)實(shí)積電橋?qū)嵎e電橋相鄰兩橋臂之積為實(shí)數(shù)相鄰兩橋臂之積為實(shí)數(shù) (R2 R3；

13、 C2C3 )虛積電橋虛積電橋相鄰兩橋臂之積為虛數(shù)相鄰兩橋臂之積為虛數(shù) (R2 C3 R3C2)為了使平衡條件簡(jiǎn)單，通常某些橋臂為單一性質(zhì)的元件。為了使平衡條件簡(jiǎn)單，通常某些橋臂為單一性質(zhì)的元件。 二、交流阻抗電橋的平衡條件二、交流阻抗電橋的平衡條件 要滿足交流阻抗電橋的平衡條件，四個(gè)橋臂的阻抗大小與性質(zhì)要按一定條件配置，配置不當(dāng)就不可能達(dá)到平衡。常用的并有可能調(diào)節(jié)平衡的電橋有以下幾種。維恩電橋并聯(lián)電容電橋西林電橋串聯(lián)歐文電橋馬克斯威爾電橋海氏電橋返回本章首頁(yè) 三、交流阻抗電橋的收斂性三、交流阻抗電橋的收斂性 交流阻抗電橋的收斂性是評(píng)價(jià)交流阻抗電橋調(diào)節(jié)平衡的快慢，以附圖為例，該電橋的平衡條件為

14、為可調(diào)的比較阻抗是被測(cè)阻抗其中1144113442)j()j( 、X，R、XRXRRXRR如果用向量OA、OB 表示阻抗值，調(diào)節(jié)平衡的目的就是讓A點(diǎn)靠近B點(diǎn)，兩相量重合。兩種調(diào)節(jié)平衡方法的收斂性比較 第一種方法如圖A改變 R1、jX1使電橋平衡，只要調(diào)節(jié)兩次，即達(dá)到平衡，收斂性好。此法需要可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電感，收斂性雖好，但并不實(shí)用。 第二種方法如圖B改變R1、R2使電橋平衡，必須反復(fù)多次才能平衡，收斂性差，但需要調(diào)節(jié)的阻抗為電阻，實(shí)現(xiàn)比較容易。返回本章首頁(yè)第五節(jié)第五節(jié) 變壓器比率臂電橋變壓器比率臂電橋一、變電壓式比率臂電橋一、變電壓式比率臂電橋這種電橋以變壓器的兩個(gè)二次繞組為比率臂，以可調(diào)交流阻抗

15、為比較臂，另一橋臂為被測(cè)阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋平衡檢流計(jì)指零，可得SSXSXZNNZEEZNNEEZIEZIE2121212121 可得若 即可從兩繞組的匝數(shù)比與比較臂阻抗，求得被測(cè)阻抗，但要求比較臂阻抗與被測(cè)阻抗的性質(zhì)需相同，例如可同為電阻或同為電容。 二、變電流式比率臂電橋二、變電流式比率臂電橋 這種電橋以變壓器的兩個(gè)一次繞組為比率臂，以可調(diào)交流阻抗為比較臂，另一橋臂為被測(cè)阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋平衡檢流計(jì)指零時(shí)，可得 0 , 21212121SXSXSXSXzNNzZNNZNZENZEZEIZEI或則若檢流計(jì)指零 即可從變壓器兩個(gè)一次繞組的匝數(shù)比與比較臂阻抗值，求出被測(cè)阻抗，同樣要求比較臂阻抗與被測(cè)阻

16、抗的性質(zhì)需相同。 三、雙邊式變電壓電橋三、雙邊式變電壓電橋 使用變電壓式電橋的條件是要求兩阻抗的數(shù)值比較大，電勢(shì)比等于匝數(shù)比的等式才能成立。而使用變電流式的條件是要求兩阻抗的數(shù)值比較小，電流比等于匝數(shù)比的等式才能成立。而雙邊式變電壓電橋是結(jié)合兩種電橋的原理組成，可求得SXZNNNNZ2121 四、變比電橋四、變比電橋 變比電橋也是一種變壓器比率臂電橋，供變壓器生產(chǎn)廠家，需要成批測(cè)量待測(cè)變壓器的變比時(shí)使用，調(diào)節(jié)圖中比較 臂電阻，當(dāng)指零儀指 零時(shí)可得。K，RRRRRRRuuK的數(shù)值直接刻上變比節(jié)旋鈕上調(diào)可在保持恒定若 , 1122122121 五、變比誤差測(cè)量五、變比誤差測(cè)量 若將變比電橋的橋臂電

17、阻，接成如圖方式則可測(cè)量變壓器的變比誤差，變比誤差可用 表示 待測(cè)變壓器K)(22213332333232132321RkRRRRRRRRRRKRRRRRKKKKKKKK返回本章首頁(yè)可在電阻R3的調(diào)節(jié)手柄直接刻上變比誤差值。第六節(jié)第六節(jié) 帶電測(cè)溫裝置帶電測(cè)溫裝置一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu) 帶電測(cè)溫裝置是通過(guò)測(cè)量正在運(yùn)行中電機(jī)繞組的電阻值，以求得電機(jī)繞組的內(nèi)部溫升。溫升是運(yùn)行中形成的，所以要求測(cè)量時(shí)不能斷電停機(jī)。 測(cè)溫裝置采用雙電橋電路 為比率臂， 為比較臂。電橋平衡后，可從比較臂讀出繞組的電阻值求得對(duì)應(yīng)的溫升。1 RRSR比較臂濾波線圈檢流計(jì)比率臂工作電流調(diào)節(jié) 二、溫升計(jì)算二、溫升計(jì)算 溫升定義

18、：溫升定義：溫升指繞組溫度與冷卻空氣溫度之差 。01211202121122012)235( )( ,2351, , , tttCRRRttttRRRtCtttXXXXXX可求得溫升為增量得按電阻增量正比于溫度認(rèn)為對(duì)于銅線可近似為電阻溫度系數(shù)時(shí)冷卻空氣的溫度為繞組熱態(tài)為繞組冷態(tài)溫度為繞組熱態(tài)溫度設(shè)返回本章首頁(yè)第七節(jié)第七節(jié) 兆歐表兆歐表 一、結(jié)構(gòu)與電路一、結(jié)構(gòu)與電路 兆歐表采用了比率型的磁電系儀表。測(cè)量時(shí) 大小為恒 定， 大小取決于外接絕緣電阻的大小，絕緣電阻越大，通過(guò)動(dòng)圈 1 的電流就越小，如標(biāo)尺按絕緣電阻刻度，可以 直接讀出絕緣電阻值。 結(jié)構(gòu)內(nèi)部電路1I2I1I 二、采用晶體管直流變換器的兆

19、歐表二、采用晶體管直流變換器的兆歐表 ZC30型晶體管兆歐表利用晶體管振蕩器將直流電壓轉(zhuǎn)換為10kHz 的交流電壓，然后經(jīng)升壓、整流轉(zhuǎn)換為直流高壓，作為測(cè)量絕緣電阻的電源。與手搖式兆歐表相比，測(cè)量時(shí)不需手搖，操作較方便。低壓直流穩(wěn)壓振蕩器高頻變壓器高壓整流 三、兆歐表的使用三、兆歐表的使用 如果絕緣材料表面有漏電流，該電流通過(guò)兆歐表動(dòng)圈會(huì)計(jì)入測(cè)絕緣電阻中，因此遇到外表面不潔的絕緣材料，測(cè)量時(shí)要用一個(gè)保護(hù)圈與絕緣的外表面相連，保護(hù)圈通過(guò)導(dǎo)線接兆歐表的“屏蔽”接線柱，避免漏電流通過(guò)動(dòng)圈給測(cè)量造成的影響。返回本章首頁(yè)第八節(jié)第八節(jié) 接地電阻測(cè)量?jī)x接地電阻測(cè)量?jī)x 一、測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)一、測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu) 接地電阻測(cè)量?jī)x由一臺(tái)電壓為500V或1000V的交流發(fā)電機(jī)、電流互感器、可調(diào)的補(bǔ)償電阻及交流檢流