第五章(電路參數(shù)的測量)

1、第五章第五章 電路參數(shù)的測量電路參數(shù)的測量 第一節(jié)第一節(jié) 電路參數(shù)的測量方法電路參數(shù)的測量方法 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) 帶電測溫裝置帶電測溫裝置 第七節(jié)第七節(jié) 兆兆歐表歐表 第八節(jié)第八節(jié) 接地電阻測量儀接地電阻測量儀本章要點(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)范與正確的測量步驟。 兆歐表和接地電阻測量儀是安裝、維修現(xiàn)場所必備工具，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)的測量方法電路參數(shù)的測量方法電路參數(shù)的測量方法用歐姆表、電容表測電阻、電容電橋法補(bǔ)償法利用諧振原理測量電感、電容直流參數(shù)交流參數(shù)用電壓、電流表即伏安法測量電阻用電壓、電流、功率表或功率因數(shù)表即三表法測量交流參數(shù)直讀法比較法諧振法間接法返回本章首頁 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)換過程能量的消耗和轉(zhuǎn)換過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量直流電阻的直讀法測量 按阻值分為按阻值分為3等：低阻值：等：低阻值：m 級級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、測量中阻值電阻的歐姆表法二、測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，時，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 不同倍率對應(yīng)不同的中值電阻（不同倍率對應(yīng)不同的中值電阻（ 1, 10, 100, 1k, 10k），然后求，然后求d xiIRRES Rx的相對誤差的相對誤差xxmxmxxRdRdR Rx的微分的微分xxmixxxxdRdddRdR 2或或1xmixRR 當(dāng)當(dāng) x=0 或或 x= m 時（即時（即 Rx= 或或 Rx=0 時），時）， 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。，而不是準(zhǔn)確度級。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范圍。的范圍視為歐姆表的有效量測范圍。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、低阻值電阻測量的伏安表法三、直流中、低阻值電阻測量的伏安表法1. 直流中阻值電阻的間接測量直流中阻值電阻的間接測量 AVRRRRAAVRVAxxxxRRIURAxxxxRRIURAVRARVVxVxxxxRRRRIUR VxxxRRRR 12. 直流低阻值電阻的間接測量直流低阻值電阻的間

6、接測量 CC AmVP RxVxRxVNRNNNxxRVVR 直流中、低值電阻的精密測量采用直流單雙直流中、低值電阻的精密測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 )的直接測量與間接測量的直接測量與間接測量1. 兆歐表法兆歐表法2. 高阻的間接測量高阻的間接測量)1 ()(0CRtcxeUtuVCERxtxUUCtR0ln 交流參數(shù)的直讀法測量交流參數(shù)的直讀法測量一、電容的測量一、電容的測量dtduCiUQCc或或CUI VCxRN)(ln0tuURtCcNxcxUIC 二、自感的測量二、自感的測量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)的測量三、互感系數(shù)的測量12121IM12MIU MdtdiMu121 交流參數(shù)的精密測量采交流參數(shù)的精密測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儀為指零為被測電阻較臂稱為比稱為比率臂中其單電橋由四個橋臂組成 P, , 432 調(diào)節(jié)橋臂使電橋平衡（指零儀指零），即可從三個橋臂的電阻，求得被測電阻值。測量的準(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 ,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)被測電阻小于10歐時，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量的準(zhǔn)確度。因此測量小于10 的電阻時，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檢流計的電流 為 0， 所以指零檢流計應(yīng)有足夠的靈敏度。但開始測量時靈敏度不能太高，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,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、比率臂和比較臂組成。比率臂為兩對可同步調(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，可寫出以下三個方程。 )()(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。 2.電流接頭引線電阻與接觸電阻包含在 中，電橋平衡過程， 大小既不影響電橋的平衡條件，也與測量結(jié)果無關(guān)。 3.在遵循雙電橋接線規(guī)則的情況下,可以用來測量小于10 ，直至0.0001 的電阻，例如測量電機(jī)繞組的電阻。0R返回本章首頁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、雙電橋只能測量電阻，測量交流參數(shù)要用交流阻 抗電橋。交流阻抗電橋的四個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)為了使平衡條件簡單，通常某些橋臂為單一性質(zhì)的元件。為了使平衡條件簡單，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 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價交流阻抗電橋調(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，另一橋臂為被測阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋平衡檢流計指零，可得SSXSXZNNZEEZNNEEZIEZIE2121212121 可得若 即可從兩繞組的匝數(shù)比與比較臂阻抗，求得被測阻抗，但要求比較臂阻抗與被測阻抗的性質(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，另一橋臂為被測阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋平衡檢流計指零時，可得 0 , 21212121SXSXSXSXzNNzZNNZNZENZEZEIZEI或則若檢流計指零 即可從變壓器兩個一次繞組的匝數(shù)比與比較臂阻抗值，求出被測阻抗，同樣要求比較臂阻抗與被測阻

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，需要成批測量待測變壓器的變比時使用，調(diào)節(jié)圖中比較 臂電阻，當(dāng)指零儀指 零時可得。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、變比誤差測量五、變比誤差測量 若將變比電橋的橋臂電

17、阻，接成如圖方式則可測量變壓器的變比誤差，變比誤差可用 表示 待測變壓器K)(22213332333232132321RkRRRRRRRRRRKRRRRRKKKKKKKK返回本章首頁可在電阻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) 帶電測溫裝置帶電測溫裝置一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu) 帶電測溫裝置是通過測量正在運(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，所以要求測量時不能斷電停機(jī)。 測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應(yīng)的溫升。1 RRSR比較臂濾波線圈檢流計比率臂工作電流調(diào)節(jié) 二、溫升計算二、溫升計算 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)為對于銅線可近似為電阻溫度系數(shù)時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。測量時 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，通過動圈 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，作為測量絕緣電阻的電源。與手搖式兆歐表相比，測量時不需手搖，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，該電流通過兆歐表動圈會計入測絕緣電阻中，因此遇到外表面不潔的絕緣材料，測量時要用一個保護(hù)圈與絕緣的外表面相連，保護(hù)圈通過導(dǎo)線接兆歐表的“屏蔽”接線柱，避免漏電流通過動圈給測量造成的影響。返回本章首頁第八節(jié)第八節(jié) 接地電阻測量儀接地電阻測量儀 一、測量儀的結(jié)構(gòu)一、測量儀的結(jié)構(gòu) 接地電阻測量儀由一臺電壓為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