第五章(电路参数的测量)

1、第五章第五章 电路参数的测量电路参数的测量 第一节第一节 电路参数的测量方法电路参数的测量方法 第二节第二节 直流单电桥直流单电桥 第三节第三节 直流双电桥直流双电桥 第四节第四节 交流阻抗电桥交流阻抗电桥 第五节第五节 变压器比率臂电桥变压器比率臂电桥 第六节第六节 带电测温装置带电测温装置 第七节第七节 兆兆欧表欧表 第八节第八节 接地电阻测量仪接地电阻测量仪本章要点本章要点 本章介绍使用单电桥、双电桥和交流阻抗电桥测量电路参数的原理与方法。要求能根据参数类型正确选择仪器，掌握仪器的使用规范与正确的测量步骤。 兆欧表和接地电阻测量仪是安装、维修现场所必备工具，要求熟悉它的使用方法。 变压器

2、比率臂电桥和带电测温装置的内容，可根据专业选择讲授或布置学生自学。第一节第一节 电路参数的测量方法电路参数的测量方法电路参数的测量方法用欧姆表、电容表测电阻、电容电桥法补偿法利用谐振原理测量电感、电容直流参数交流参数用电压、电流表即伏安法测量电阻用电压、电流、功率表或功率因数表即三表法测量交流参数直读法比较法谐振法间接法返回本章首页 电阻元件的电阻电阻元件的电阻 R=U/I 一般地，电磁一般地，电磁能量的消耗和转换过程能量的消耗和转换过程均用电阻均用电阻R表表示示 R=P/I2直流电阻的直读法测量直流电阻的直读法测量 按阻值分为按阻值分为3等：低阻值：等：低阻值：m 级级10 ； 中阻值：中阻

3、值：10 约约100k ； 高阻值：高阻值： 105 1. 电阻的性质和类别电阻的性质和类别 按工作频率分按工作频率分 直流电阻直流电阻 交流电阻交流电阻 二、测量中阻值电阻的欧姆表法二、测量中阻值电阻的欧姆表法)(XxiIIRfRRESIS 结构及原理结构及原理2. 结构特点结构特点中阻值：两端结构中阻值：两端结构低阻值：四端结构低阻值：四端结构高阻值：三端结构高阻值：三端结构P CC Rx低阻值电阻的四端结构低阻值电阻的四端结构R0RERxRi 刻度非线性；刻度非线性； 反向刻度反向刻度;称称Rx =Ri的电阻称为欧姆表的的电阻称为欧姆表的中值电阻中值电阻。当当 Rx=Ri 时，时，021

4、 刻度误差刻度误差 ,xiIxRRES 由由两式相除，得两式相除，得mxiixRRR ,iImRES 30201055001001k 不同倍率对应不同的中值电阻（不同倍率对应不同的中值电阻（ 1, 10, 100, 1k, 10k），然后求，然后求d xiIRRES Rx的相对误差的相对误差xxmxmxxRdRdR Rx的微分的微分xxmixxxxdRdddRdR 2或或1xmixRR 当当 x=0 或或 x= m 时（即时（即 Rx= 或或 Rx=0 时），时）， R 可求出在中值电阻处，可求出在中值电阻处， R最小最小mRd 4min，而不是准确度级。，而不是准确度级。通常把附近的通常把附

5、近的 1/5Ri5Ri 的范围视为欧姆表的有效量测范围。的范围视为欧姆表的有效量测范围。30201055001001k 欧姆表的使用欧姆表的使用 选择倍率选择倍率 短路调零短路调零2. 并联线路的欧姆表线路并联线路的欧姆表线路 rmR0ERx)(00mXmxrRRrRERImmrRrRR00中中0 三、直流中、低阻值电阻测量的伏安表法三、直流中、低阻值电阻测量的伏安表法1. 直流中阻值电阻的间接测量直流中阻值电阻的间接测量 AVRRRRAAVRVAxxxxRRIURAxxxxRRIURAVRARVVxVxxxxRRRRIUR VxxxRRRR 12. 直流低阻值电阻的间接测量直流低阻值电阻的间

6、接测量 CC AmVP RxVxRxVNRNNNxxRVVR 直流中、低值电阻的精密测量采用直流单双直流中、低值电阻的精密测量采用直流单双臂电桥，在本章第二，三节做详细介绍。臂电桥，在本章第二，三节做详细介绍。四、直流高阻四、直流高阻(1061012 )的直接测量与间接测量的直接测量与间接测量1. 兆欧表法兆欧表法2. 高阻的间接测量高阻的间接测量)1 ()(0CRtcxeUtuVCERxtxUUCtR0ln 交流参数的直读法测量交流参数的直读法测量一、电容的测量一、电容的测量dtduCiUQCc或或CUI VCxRN)(ln0tuURtCcNxcxUIC 二、自感的测量二、自感的测量dtdi

7、LuILLL或或LIUL VCxA2IPr IUz 22rzXLVL, rAPIPr 2IUz ?LX iRdtddtdiL ,RQiL IIi0其其中中mQIRCIRQL GA三、互感系数的测量三、互感系数的测量12121IM12MIU MdtdiMu121 交流参数的精密测量采交流参数的精密测量采用交流阻抗电桥，本章第四用交流阻抗电桥，本章第四节作详细介绍。节作详细介绍。0,2211iIidtdiMdtdiLiRu1222221222iMiLQRAGmQCRIMQR 2122mQICRM 12212MIU 12IUM AG第二节第二节 直流单电桥直流单电桥 一、单电桥电路构成一、单电桥电路

8、构成 。RRRRX仪为指零为被测电阻较臂称为比称为比率臂中其单电桥由四个桥臂组成 P, , 432 调节桥臂使电桥平衡（指零仪指零），即可从三个桥臂的电阻，求得被测电阻值。测量的准确度决定于桥臂电阻的准确度。 二、单电桥工作原理二、单电桥工作原理 调节单电桥比率臂和比较臂电阻使电桥平衡，可推出可得代入上式平衡时 ,0 43213322441IIIIIRIRIRIRIRX比较臂电阻比率臂电阻的比率 432RRRRX 三、单电桥特点三、单电桥特点 1.当被测电阻小于10欧时，引线电阻、电桥连接处接触电阻已经影响到桥臂的电阻值和测量的准确度。因此测量小于10 的电阻时，单电桥已不适用，必须选用双电桥

9、。 2.电桥的平衡条件是通过检流计的电流 为 0， 所以指零检流计应有足够的灵敏度。但开始测量时灵敏度不能太高，以免损坏仪表，只能在接近平衡后逐步提高它的灵敏度。RI返回本章首页,202220dRdIRRRISI202220dRdURRRUSUURRRRRRRURRRRRRRRRRRRRRRRRURRRRURUcd4322132432213232314131433221111342143213243221322222RRRRUURRRRRRURRRRRRRRRRRUScdUARRRR4321UAASU216. 实用单比电桥实用单比电桥213RRRRx213RRRRx RbRaK2%22%RRb

10、aRxR 2213RRRRRx2213RRRRRx 2xxxRRR 2213222RRRRRRRRx右右左左左左右右左左 131RRK 312RRK 221xxxRRR第三节第三节 直流双电桥直流双电桥一、双电桥电路构成一、双电桥电路构成直流双电桥也是由检流计、比率臂和比较臂组成。比率臂为两对可同步调节的可调电阻，电流接头 之间用一条的粗母线连接。S21、 CC 二、双电桥工作原理二、双电桥工作原理 根据双电桥电路的连接方式，可写出以下三个方程。 )()(2130323211311RRIRIIRIRIRIRIRIRISxSSS联立求解后可得)(22112102012RRRRRRRRRRRRRS

11、x 式中若能使 ,则更正项 为0,可以从电桥比率臂和比较臂电阻求得被测电阻。SxRRRR122211,RRRR)(221121020RRRRRRRRR 三、双电桥特点三、双电桥特点 1.电位接头的引线电阻与接触电阻包含在比率臂电阻中，若使比率臂电阻大于10 ，则相比之下引线电阻与接触电阻可略去不计。 2.电流接头引线电阻与接触电阻包含在 中，电桥平衡过程， 大小既不影响电桥的平衡条件，也与测量结果无关。 3.在遵循双电桥接线规则的情况下,可以用来测量小于10 ，直至0.0001 的电阻，例如测量电机绕组的电阻。0R返回本章首页0R第四节第四节 交流阻抗电桥交流阻抗电桥一、交流阻抗电桥的的结构与

12、工作原理一、交流阻抗电桥的的结构与工作原理单、双电桥只能测量电阻，测量交流参数要用交流阻 抗电桥。交流阻抗电桥的四个桥臂由交流阻抗元件组成，适当配置各桥臂阻抗性质，调节各桥臂参数使电桥平衡，可求得联立得当电桥平衡时432133224411, IIIIZIZIZIZI4231ZZZZ43214231zzzz或实比实比虚比虚比实积实积虚积虚积结构分类结构分类实比电桥实比电桥相邻两桥臂之比为实数相邻两桥臂之比为实数 (R1 : R2； C1 : C2 )虚比电桥虚比电桥相邻两桥臂之比为虚数相邻两桥臂之比为虚数 (R1 : C2)实积电桥实积电桥相邻两桥臂之积为实数相邻两桥臂之积为实数 (R2 R3；

13、 C2C3 )虚积电桥虚积电桥相邻两桥臂之积为虚数相邻两桥臂之积为虚数 (R2 C3 R3C2)为了使平衡条件简单，通常某些桥臂为单一性质的元件。为了使平衡条件简单，通常某些桥臂为单一性质的元件。 二、交流阻抗电桥的平衡条件二、交流阻抗电桥的平衡条件 要满足交流阻抗电桥的平衡条件，四个桥臂的阻抗大小与性质要按一定条件配置，配置不当就不可能达到平衡。常用的并有可能调节平衡的电桥有以下几种。维恩电桥并联电容电桥西林电桥串联欧文电桥马克斯威尔电桥海氏电桥返回本章首页 三、交流阻抗电桥的收敛性三、交流阻抗电桥的收敛性 交流阻抗电桥的收敛性是评价交流阻抗电桥调节平衡的快慢，以附图为例，该电桥的平衡条件为

14、为可调的比较阻抗是被测阻抗其中1144113442)j()j( 、X，R、XRXRRXRR如果用向量OA、OB 表示阻抗值，调节平衡的目的就是让A点靠近B点，两相量重合。两种调节平衡方法的收敛性比较 第一种方法如图A改变 R1、jX1使电桥平衡，只要调节两次，即达到平衡，收敛性好。此法需要可调的标准电感，收敛性虽好，但并不实用。 第二种方法如图B改变R1、R2使电桥平衡，必须反复多次才能平衡，收敛性差，但需要调节的阻抗为电阻，实现比较容易。返回本章首页第五节第五节 变压器比率臂电桥变压器比率臂电桥一、变电压式比率臂电桥一、变电压式比率臂电桥这种电桥以变压器的两个二次绕组为比率臂，以可调交流阻抗

15、为比较臂，另一桥臂为被测阻抗。当调节电桥平衡检流计指零，可得SSXSXZNNZEEZNNEEZIEZIE2121212121 可得若 即可从两绕组的匝数比与比较臂阻抗，求得被测阻抗，但要求比较臂阻抗与被测阻抗的性质需相同，例如可同为电阻或同为电容。 二、变电流式比率臂电桥二、变电流式比率臂电桥 这种电桥以变压器的两个一次绕组为比率臂，以可调交流阻抗为比较臂，另一桥臂为被测阻抗。当调节电桥平衡检流计指零时，可得 0 , 21212121SXSXSXSXzNNzZNNZNZENZEZEIZEI或则若检流计指零 即可从变压器两个一次绕组的匝数比与比较臂阻抗值，求出被测阻抗，同样要求比较臂阻抗与被测阻

16、抗的性质需相同。 三、双边式变电压电桥三、双边式变电压电桥 使用变电压式电桥的条件是要求两阻抗的数值比较大，电势比等于匝数比的等式才能成立。而使用变电流式的条件是要求两阻抗的数值比较小，电流比等于匝数比的等式才能成立。而双边式变电压电桥是结合两种电桥的原理组成，可求得SXZNNNNZ2121 四、变比电桥四、变比电桥 变比电桥也是一种变压器比率臂电桥，供变压器生产厂家，需要成批测量待测变压器的变比时使用，调节图中比较 臂电阻，当指零仪指 零时可得。K，RRRRRRRuuK的数值直接刻上变比节旋钮上调可在保持恒定若 , 1122122121 五、变比误差测量五、变比误差测量 若将变比电桥的桥臂电

17、阻，接成如图方式则可测量变压器的变比误差，变比误差可用 表示 待测变压器K)(22213332333232132321RkRRRRRRRRRRKRRRRRKKKKKKKK返回本章首页可在电阻R3的调节手柄直接刻上变比误差值。第六节第六节 带电测温装置带电测温装置一、电路结构一、电路结构 带电测温装置是通过测量正在运行中电机绕组的电阻值，以求得电机绕组的内部温升。温升是运行中形成的，所以要求测量时不能断电停机。 测温装置采用双电桥电路 为比率臂， 为比较臂。电桥平衡后，可从比较臂读出绕组的电阻值求得对应的温升。1 RRSR比较臂滤波线圈检流计比率臂工作电流调节 二、温升计算二、温升计算 温升定义

18、：温升定义：温升指绕组温度与冷却空气温度之差 。01211202121122012)235( )( ,2351, , , tttCRRRttttRRRtCtttXXXXXX可求得温升为增量得按电阻增量正比于温度认为对于铜线可近似为电阻温度系数时冷却空气的温度为绕组热态为绕组冷态温度为绕组热态温度设返回本章首页第七节第七节 兆欧表兆欧表 一、结构与电路一、结构与电路 兆欧表采用了比率型的磁电系仪表。测量时 大小为恒 定， 大小取决于外接绝缘电阻的大小，绝缘电阻越大，通过动圈 1 的电流就越小，如标尺按绝缘电阻刻度，可以 直接读出绝缘电阻值。 结构内部电路1I2I1I 二、采用晶体管直流变换器的兆

19、欧表二、采用晶体管直流变换器的兆欧表 ZC30型晶体管兆欧表利用晶体管振荡器将直流电压转换为10kHz 的交流电压，然后经升压、整流转换为直流高压，作为测量绝缘电阻的电源。与手摇式兆欧表相比，测量时不需手摇，操作较方便。低压直流稳压振荡器高频变压器高压整流 三、兆欧表的使用三、兆欧表的使用 如果绝缘材料表面有漏电流，该电流通过兆欧表动圈会计入测绝缘电阻中，因此遇到外表面不洁的绝缘材料，测量时要用一个保护圈与绝缘的外表面相连，保护圈通过导线接兆欧表的“屏蔽”接线柱，避免漏电流通过动圈给测量造成的影响。返回本章首页第八节第八节 接地电阻测量仪接地电阻测量仪 一、测量仪的结构一、测量仪的结构 接地电阻测量仪由一台电压为500V或1000V的交流发电机、电流互感器、可调的补偿电阻及交流检流