第六章 电参数的测量PPT幻灯片

1,第六章电参数的测量,第四节接地电阻的测量,第一节概述,第二节电桥,第三节兆欧表,2,学习目标：,2了解直流电桥的电路结构、工作原理和技术特性。,1掌握电阻、电容、电感的测量方法。,4掌握电桥、兆欧表、接地电阻测量仪的选择、使用和维护方法。,3理解交流电桥、兆欧表及接地电阻测量仪的原理和结构。,3,第一节概述,一、电阻的测量方法,通过测量与电阻有关的电量，根据这些电量与电阻的关系计算出电阻。,(1)直接测量,(2)间接测量,据测量原理而言，可以分为直接测量和间接测量。,利用专门测量电阻的电工仪表对地那组进行测量的方法。如利用电阻表或者直流电桥测量。,4,第一节概述,电压表-电流表法也称伏-安法。,图6-1电压表-电流表法测量电阻的线路,一般来说，电压表前接的线路，适合于被测电阻RS较大的情况。而电压表后接的线路，适合于被测电阻RS较小的情况。,电压表-电流表法测量电阻的线路通常有两种，即电压表前接合电压表后接。图61。,5,二、电容和电感的测量方法,1电容的测量方法,第一节概述,串联一可调电感L，此方法要求电压表内阻很大。,(1)电压表-电流表法。,图6-1电压表-电流表法测量电容,若电压表读数为U，电流表读数为I，电源频率f为已知，则,(6-2),6,第一节概述,(2)替代法。,图6-1替代法测量电容的一种线路,测量时，S首先接至位置1，调节R、L、C使毫安表读数最大，并记下该读数；然后将S接至位置2，保持R、L、C不变，调节标准电容Cs，使毫安表读数与上次读数相同，则此时有Cx=Cs。,LC的介入使电路能够进入谐振状态，以使毫安表有较大的读数。,7,第一节概述,(3)谐振法。,图6-1谐振法测量电容的一种线路,将电源频率f0和标准电感的数值带入上式即可确定被测电容。,测量时，调节信号发生器的频率，使电压表读数最大，此时电路达到谐振，则：,(6-3),8,第一节概述,(4)电解电容的测量方法。,测量前，应考虑以下因素：,首先，电解电容的容量较宽，一般电容电桥的测量范围难于满足要求。,其次，电解电容的数值随频率变化很大。,最后，电解电容的端钮(或引线)有“+”、“-”极性标志。在工作和测试时应保证“+”极性端的点位高于“-”极性端的点位。,9,第一节概述,用电压表测量电解电容器。,图6-6用电压表测量电解电容的线路,测量时CX与CS是串联接入交流电源的，两只交流电压表分别测出电压UX和YS，则有：,降压变压器T和调节电位器RP是用来调节测试交流电压的；,电源E供给被测电解电容器CX和标准电容器CS直流偏压；,可得,(6-4),10,第一节概述,电容电桥法测量电解电容器。,图6-7电容电桥测量电解电容的线路,这种方法适用于测量容量不大的电解电容器。,图中R是保护电阻，C是交流旁路电容。,这种测量方法的步骤与一般电桥相同，当电桥平衡时有：,11,2电感的测量方法,第一节概述,(1)空心电感的测量,电压表-电流表法,图6-8用电压表-电流表法测量电感的线路,用电流表测出电流I，用高内阻的电压表测出电感线圈两端的电压U，则线圈的阻抗,(6-5),12,第一节概述,图6-8用电压表-电流表法测量电感的线路,低频情况，可用测量直流电阻的方法测出RX，如f已知，则被测电感,(6-6),(6-5),13,第一节概述,三表法,图6-9用三表法测量电感的线路,利用电压表、电流表和功率表分别测量出电感线圈的U、I和P，然后计算电感，即,(6-8),(6-7),14,第一节概述,谐振法,图6-11谐振法测量电感的桥式线路,调节信号发生器的频率f和可调标准电容CS，使CS并联的电压表读数最大，此时电路谐振，有,图6-10谐振法测量电感的线路,此外，用谐振法测电感页可以采用桥式线路，如图6-11所示。,(6-9),15,第一节概述,谐振法,图6-11谐振法测量电感的桥式线路,若电桥电源频率为f0，有,图6-10谐振法测量电感的线路,(6-11),(6-9),(6-10),16,第一节概述,(2)铁心电感的测量,当铁心电感线圈工作时有直流通过时，测量中必须加入等值的直流偏置电流。图6-12是这类电桥引入直流偏置的两种方法。,若铁心电感线圈工作时无直流通过且动态范围不宽时，可以不考虑非线性，此时可用测量空心电感的方法来测量。,当铁心电感线圈工作时无直流通过但工作电流较大时，非线性不能忽略。采用电压表-电流表法或者三表法，不能用电桥测量。,17,第一节概述,(2)铁心电感的测量,图6-12用交流电桥测量铁心电感时引入直流偏置的两种方法,18,第二节电桥,一、直流电桥,工作原理。,可以分为直流单臂电桥和直流双臂电桥。,1直流电桥的分类,电桥平衡时，指零仪表G中无电流通过。可以得到,图6-13单臂电桥的原理电路,(1)直流单臂电桥,(6-13),19,第二节电桥,把被测电阻Rx接于a-c桥臂上，其他用标准电阻或者可调标准电阻，可得,通常把接入R2和R3的桥臂称为比例臂，接入R4的桥臂称为比较臂。,(6-13),即通过电桥，把被测电阻Rx与标准电阻进行比较，从而实现测量电阻的目的。,20,第二节电桥,测量时，连接线电阻及接触电阻对测量的影响较大，必须设法消除，直流双臂电桥就是从这点出发设计的。,(1)直流双臂电桥,又称凯尔文电桥。用来测10-51的小电阻。,工作原理。,图6-13直流双臂电桥原理电路,21,第二节电桥,图6-13直流双臂电桥原理电路,工作原理,电桥平衡时，IG=0，则有I1=I2，I3=I4，由电路可得下面方程,解方程得：,(6-16),22,第二节电桥,图6-13直流双臂电桥原理电路,工作原理。,(6-16),适当选择四个桥臂电阻，使得：,(6-17),23,2直流电桥的技术特性,电桥的准确度等级是指在其“基本量程”范围之内，在正确使用条件下，测量误差不会超过准确度等级的要求。,第二节电桥,表6-1我国直流电桥的准确度等级,表6-2列出了集中直流电桥的技术特性。,可以获得很高的准确度。,24,第二节电桥,表6-2几种直流电桥的技术特性,直流电桥可以制成单-双臂两用电桥，这种电桥的测量范围很大，如上表所示的QJ17等。,25,3直流电桥的使用方法,第二节电桥,(4)把被测电阻接到电路面板上标有“Rx”的连个接线端钮上。,(1)根据被测电阻的阻值范围和对测量的准确度要求，正确选用电桥。,(5)测量前应估计被测电阻的阻值适当选择比例臂的倍率挡。,(3)当需外接电源时，电源的正负极应与面板上标有“+”、“-”的接线端钮分别连接。,(2)正确选用外附检流计。,26,3直流电桥的使用方法,第二节电桥,(6)测量时先将检流计的锁钮打开，然后按下电源按钮并锁住，以接通电源。,(8)在某些情况应注意以下几点。,(7)测量完毕后，应先松开检流计按钮，再放开电源支路按钮，特别是当被测元件中含有电感量时，更应遵守这一顺序。,精密测量中，改变电源极性，进行两次测量，取其平均值作为测量结果。,对含电容元件测量时先给电容放电1min。,需考虑温度影响时，应记录下温度。,27,二、交流电桥,第二节电桥,交流电桥主要用于交流等效电阻及时间常数，电容及其介质损耗，自感及线圈品质因数等电参数。,1交流电桥的原理,图6-19交流电桥的原理线路,据复数相等条件有,调节电桥的桥臂参数，使IG=0时，有,(6-18),在正弦交流电的情况下，复阻抗可以写为,(6-19),28,2交流电桥的一般结构,第二节电桥,为了使电桥的结构简单和调节方便，一般将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻，另外一个桥臂则根据线路和测量对象配置合适的电抗元件，而最后一桥臂则用于接入相应的被测电抗元件。,根据被测元件性质不同，交流电桥可分为电容电桥、电感电桥两种。,需要注意的是，交流电桥的平衡必须饭仿佛调节两个桥臂的参数，所以交流电桥的平衡调节比直流电桥困难一些。,29,第三节兆欧表,一、结构和工作原理,磁电系比率表是一种特殊形式的磁电系测量机构。,1结构,图6-20磁电系比率表的基本结构,兆欧表的基本结构式一台手摇发电机和一只磁电系比率表。,30,2工作原理,第三节兆欧表,(1)磁电系比率表,由于两个动圈中电流磁场作用，产生两个方向相反的转矩，若其中一个电流I1产生转动力矩，另一个电流I2产生反作用力矩。平衡时，指针偏转角为。,有,(6-20),与测量电路中的电源电压无关。,31,(2)兆欧表,图6-21兆欧表的测量电路,动圈1、内附电阻RC被测电阻RX串联；动圈2和内附电阻RV串联，承受相同电压U。,有,第三节兆欧表,把上两式代入(6-20)，既得,(6-21),32,二、兆欧表的选择及使用维护方法,1兆欧表的选择,表6-3兆欧表电压等级选择举例,而对于电压较低的电力设备，其内部绝缘所能承受的电压不高，应选用额定电压低的兆欧表。,对于电压高的电气设备，必使用额定电压高和测量范围大的兆欧表进行测量。,第三节兆欧表,33,表6-4国产兆欧表主要技术参数,第三节兆欧表,34,2兆欧表的使用和维护方法,(2)测试前，放置在水平地方，有水平调节的兆欧表调好本身水平位置，可以避免摇动发电机手柄时因表身摇动而影响读数。,(3)一般测量，将被测绝缘电阻接到L和E两个接线端钮上；若被测对戏那个为线路的绝缘电阻时，应将被测端连接到L接线端钮，E端接地。,(1)在被测电气设备不带电的情况下测量。,图6-22测量线路绝缘电阻接线图,第三节兆欧表,35,2兆欧表的使用和维护方法,(5)测量完毕后，当兆欧表没有停止转动或被测物没有放电前，不可用手去触及被测物测量部分和进行拆线工作。,(4)测量绝缘电阻时，放电机手柄应由慢渐快地摇动，若发现指针指零，说明被测绝缘物有短路现象。若指示正常，应使发电机转速稳定在规定范围内，切忌忽快忽慢而使是真摆动，加大误差。,第三节兆欧表,36,第四节接地电阻的测量,接地装置必须十分可靠，其接地电阻必须保证在一定的范围之内。,表6-5各类接地装置的接地电阻合格值,在电力系统中，为防止电力设备绝缘层被击穿和因漏电是电力设备外壳带电，一般要把设备的外壳接地。,37,一、电压表-电流表法,第四节接地电阻的测量,图6-24电压表电流表法测量接地电阻的线路,变压器起着隔离测量线路与交流电网的作用；辅助电流电极C用以构成接地电流回路；辅助电位电极P用以构成测量线路。,图中电流表测量的是流过被测电阻A的电流I，而高内阻的电压表测量的是Rx上的电压降，按公式Rx=U/I即可算出被测接地电阻的数值。,38,二、电桥法,第四节接地电阻的测量,图6-25电桥法测量接地电阻的线路,首先把S接到位置“1”，调节可调电阻R使指零仪指针指零。此时R被可动端分为两部分，设为R11和R12，然后将S接到位置“2”，重复上部，得到R21和R22，则被测接地电阻Rx按下式计算：,测量接地电阻的原理线路如图6-25所示。,测量中，需要二次对电桥进行平衡调节。,(6-22),39,三、补偿法,第四节接地电阻的测量,图6-26补偿法测量接地电阻的线路,接地电流在接地电阻Rx上的压降为IRx，接地电阻RC时同样形成压降IRC。调节补偿电阻R，使电流I1流过电极A、P之间的接地电阻Rx后，且电流互感器二次绕组电流流过补偿电阻R后，P电极的电位与R可动端的电位相等，即检流计指零。这时有,原理：交流发电机输出电流I1，流经电流互感器TA一次绕组到接地体A，经大地和辅助电流电极C构成一个闭合回路。,(6-23),40,四、接地电阻测量仪,第四节接地电阻的测量,常用的过长接地测量仪有ZC-8型和ZC-29型等几种。,(1)结构,图6-27ZC-8型接地电阻测量仪,41,第四节接地电阻的测量,端钮P2和C2短接后接至被测电路地极，P1和C1分别是电位辅助电极和电流辅助电极。测量时，分别用导线与电极连接。,图6-28ZC-8型接地电阻测量仪,(2)工作原理,用转换开关S可以改变量程。,根据补偿原理制成。,42,第四节接地电阻的测量,Rx=Kr,图6-28ZC-8型接地电阻测量仪,(2)工作原理,S挡置于1时，I2=I1，K=1。置于2和3时，K=1/10、K=1/100。,调节电位器补偿电阻R的旋钮使检流计指零，可以读出r的值，则被测接地电阻为,43,五、接地电阻测量仪的使用,第四节接地电阻的测量,(2)测量前先将仪器放置水平位置调零，检查检流计的指针是否在中心线上。,图6-29接地电阻测量仪的