章電路參數(shù)的測(cè)量

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)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第二節(jié)直流單電橋

一、單電橋電路構(gòu)成

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

調(diào)節(jié)單電橋比率臂和比較臂電阻使電橋平衡，可推出

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10Ω的電阻時(shí)，單電橋已不適用，必須選用雙電橋。

2.電橋的平衡條件是通過檢流計(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。返回本章首頁第三節(jié)直流雙電橋一、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。

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(gè)方程。

聯(lián)立求解后可得

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。

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10Ω，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，電橋平衡過程，大小既不影響電橋的平衡條件，也與測(cè)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(cè)量小于10Ω，直至0.0001Ω的電阻，例如測(cè)量電機(jī)繞組的電阻。返回本章首頁第四節(jié)交流阻抗電橋一、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，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，可求得或

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

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)，至兩相量重合。

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。此法因?yàn)樾枰烧{(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)的阻抗是可變電阻，標(biāo)準(zhǔn)的可變電阻比較容易取得。返回本章首頁第五節(jié)變壓器比率臂電橋一、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

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

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

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)阻抗的性質(zhì)需相同。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

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

五、變比誤差測(cè)量

若將變比電橋的橋臂電阻，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)帶電測(cè)溫裝置

一、電路結(jié)構(gòu)

帶電測(cè)溫裝置是通過測(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。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

溫升定義：溫升指繞組溫度與冷卻空氣溫度之差。返回本章首頁第七節(jié)兆歐表

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，通過動(dòng)圈1的電流就越小，如標(biāo)尺按絕緣電阻值刻度，可以直接讀出絕緣電阻值。結(jié)構(gòu)內(nèi)部電路

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、兆歐表的使用如果絕緣材料表面有漏電流，該電流通過兆歐表動(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)圈通過導(dǎo)線接兆歐表的“屏蔽”接線柱，避免漏電流通過動(dòng)圈給測(cè)量造成的影響。返回本章首頁第八節(jié)接地電阻測(cè)量?jī)x

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)償電阻及交流檢流計(jì)組成。測(cè)量時(shí)需要用兩條金屬棒插針作為輔助電極，分別插在離待測(cè)接地極10米左右。然后用粗導(dǎo)線將待測(cè)接地極接E，將輔助電極接P、C，按要求轉(zhuǎn)速搖動(dòng)發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)補(bǔ)償電阻至檢流計(jì)指零接地電阻=互感器比率

×電阻示值發(fā)電機(jī)被測(cè)接地極接地電阻輔助電極

二、接地電阻測(cè)量?jī)x的工作原理

接地電阻測(cè)量?jī)x是利用補(bǔ)償原理工作的，發(fā)電機(jī)經(jīng)互感器接在E、C間，若被測(cè)接地極電阻為，則產(chǎn)生的電壓為。二次繞組在標(biāo)準(zhǔn)電阻R上產(chǎn)生的電壓為KIR

其中K為互感器變比。調(diào)節(jié)R，使檢流計(jì)指零，表示兩電壓相互補(bǔ)償。 可見從標(biāo)準(zhǔn)電阻R

的刻度示值，和互感器變比可讀出被測(cè)接地電阻值。三、ZC8型接地電阻測(cè)量?jī)x

ZC8型接地電阻測(cè)量?jī)x通過轉(zhuǎn)換開關(guān)改變并聯(lián)電阻值，以改變的比值K。

若轉(zhuǎn)換開關(guān)位置對(duì)應(yīng)的變比，改為標(biāo)以該檔量程的最大值，并選用能使下式成立的測(cè)量標(biāo)度盤刻度。接地極電阻=量程最大值

?測(cè)量標(biāo)度盤讀數(shù)圖中機(jī)械整流器可將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，以便使用直流檢流計(jì)。

四、數(shù)字鉗式接地電阻測(cè)量?jī)x

鉗式接地電阻測(cè)量?jī)x是利用鉗式互感器，將接地電阻視為互感器的二次繞組，振蕩器發(fā)出交流信號(hào)經(jīng)二次繞組送接地極，振蕩器輸出電流與接地電阻成正比，可以通過測(cè)量電流值，以反映接地電極電阻的大小。返回本章首頁鄰近沒有接地網(wǎng)利用輔助電極通過三次測(cè)量求得被測(cè)接地極接地電阻的方法。

用鉗式接地電阻測(cè)量?jī)x經(jīng)三次測(cè)量，可測(cè)量出X、A間，X、B間和A、B間的三組的接地電阻。設(shè)所測(cè)結(jié)果分別用 表示。經(jīng)聯(lián)立移項(xiàng)可得接地電阻為第九節(jié)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x

電壓型數(shù)字式歐姆表，需要在測(cè)量過程進(jìn)行兩次變換，第一次為Ω/U轉(zhuǎn)換將電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，第二次為A/D轉(zhuǎn)換將Ω/U轉(zhuǎn)換后的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，最后通過數(shù)碼管以數(shù)字形式顯示。

電阻歐姆值/電壓變換電路歐姆表中電阻歐姆值/電壓變換電路如圖所示，圖中A點(diǎn)為虛地，從圖中可推出

上式表示，在上圖比例運(yùn)