第五章电路参数的测量

1、第五章 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 兆欧表兆欧表 第八节第八节 接地电阻测量仪接地电阻测量仪 第九节第九节 数字电阻测量仪数字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

2、悉它的使用方法。 变压器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 电路参数的测量方法电路参数的测量方法直读法谐振法间接法比较法用欧姆表、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电路参数的测量方法一、直读法二、电桥法测直流电阻测直流电阻单电桥双电桥超高阻电桥测中值电阻测低值电阻测大电阻电路参数的测量方法三、补偿法四、谐振法五、间接法1.伏安法测电阻2.伏安法测电感或电容电路参数的测量方法电路参数的测量方法五、间接法3.用电压表测电阻1）将开关S至于“1

3、”位，电压表读数U1等于电源空载电压U0U1 =U02）将开关S至于“2”位，电压表读数为由上式可求得RXRVRX+ RVU2 = U1VXRUUR121电路参数的测量方法五、间接法4.三表法测交流阻抗返回本节首页返回本章首页第二节 直流单电桥 一、直流单电桥电路构成一、直流单电桥电路构成 （惠斯登电桥） 。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（例）臂比率（例）臂和比较臂电阻使电桥

4、平衡，可推出3322441RIRIRIRIX比较臂电阻比率臂电阻的比率 432RRRRX代入上式，可得，平衡时 43210IIIIIg 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。 2.电桥的平衡条件是通过检流计的电流 Ig 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。 3.直流单电桥也可运用于不平衡状态。四、四、QJ23QJ23型单电桥型单电桥1. QJ23型单电桥的组成2.测量

5、范围: 110-3 9999103 3.单电桥的使用步骤：返回本章首页第三节 直流双电桥一、直流双电桥电路构成一、直流双电桥电路构成（开尔文电桥）（开尔文电桥）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C1、CS2 之间用一条粗母线连接。 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)(22112102012RRRRRRRRRRRRRSxSxRRRR12 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

6、被测电阻。2211,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R0 中，电桥平衡过程，R0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。四、四、QJ103QJ103型双电桥型双电桥Rx = 比率臂比率刻度盘阻值五、五、QJ31QJ31型直流单双臂电桥型直流单双臂电桥采用晶体管指零仪代替检流计。Q

7、J31型作单电桥用时，测量范围为101111000 。作双电桥用时，测量范围为10-4111.1 。右图为单电桥原理图五、五、QJ31QJ31型直流单双臂电桥型直流单双臂电桥下图为双电桥原理图六、使用双电桥的注意事项六、使用双电桥的注意事项返回本章首页第四节 交流阻抗电桥一、交流阻抗电桥的结构与工作原理一、交流阻抗电桥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，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33224411ZIZIZIZI 4231ZZZZ42314231zzzz或-阻抗辅角联立得，当电桥平衡时432

8、10IIIIIg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。实际上可用的配置类型并不多，这是因为：1.桥臂尽量不采用电感作为已知的度量器。2.尽量使平衡条件与电源频率无关。3.交流电桥需要反复调节才能达到平衡。4.从使用的角度出发，要求交流电桥能够分别读数。常用的交流阻抗电桥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 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

9、，该电桥的平衡条件为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，至两相量重合。 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。此法因为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，但需要调节的阻抗是可变电阻，标准的可变电阻比较容易取得。返回本章首页四、万用电桥（四、万用电桥（ QS18A型万用电桥）万用电桥可以测量电阻器、电容器和电感器，测量

10、时通过切换开关将电桥内标准电阻、标准电容与被测元件组合成不同的电桥以满足不同的测量要求。在使用本仪器之前，首先要熟悉面板上各元件和控制旋钮的作用。 1.被测被测端钮：此端钮是用来连接所需测量元件，在连接被测元件到端钮时，最好直接接在此端钮上，被测端钮“1”表示高电位，“2”、表示低电位（一般情况下不必考虑）。面板上各元件和控制旋钮面板上各元件和控制旋钮 3.电源电源开关：凡使用机内1kHz振荡器时，应把此开关拨向“内1kHz”位置。4.量程量程开关：是选择测量范围用，上面各档的标示值是指电桥读数在满度时的最大值。2.外接电源外接电源插孔：此插孔的用途有：（1）在测量有极性电容和铁芯电感时，如需

11、要外部叠加直流偏置时，可通过此插孔连接于桥体；（2）当使用外部的音频振荡器讯号时，可通过“外接”导线连到此插孔，施加到桥体（此时应把开关“3”，拨向“外”位置）。面板上各元件和控制旋钮面板上各元件和控制旋钮 6.指示电表指示电表：作平衡指示用，当电桥在平衡过程中，指针往“0”的方向偏转，指针接近零点时电桥平衡。7.接壳接壳端钮；与机壳相连。5.损耗倍率损耗倍率开关：用来扩展损耗平衡的读数范围用，在一般情况下侧量空芯电感线圈时，此开关放在Q位置。测量一般电容器（小损耗）时放在“D0.01”位置，测量损耗值较大的电容器时放在“D1”位置。面板上各元件和控制旋钮面板上各元件和控制旋钮9.读数读数旋钮

12、：调节此二只读数盘使电桥平衡时，第一位读数盘的步级是0.1，也就是量程旋钮指示值的1/10，第二第三位读数是由连续可变电位器指示。10.损耗损耗微调：用来提高损耗平衡旋钮的调节细度，一般情况下放在“0”位置。8.灵敏度灵敏度调节：控制放大器的放大倍数，在初始调节电桥平衡时，要降低灵敏度使电表指示小于满刻度，在使用时应逐步增大灵敏度，进行电桥平衡调节。面板上各元件和控制旋钮面板上各元件和控制旋钮11.损耗损耗平衡：被测元件的损耗读数（指电容、电感）由此旋钮指示，此读数盘上的指示值乘以倍率形状指示值，即为正确的损耗示值。12.测量测量选择：用来转换电桥线路，测电容放在“C”处，测电感放在“ L”处

13、，测10 以内的电阻放在R10 处。电容电容的测量的操作步骤：1.旋动量程开关放在合适的位置上（例如被测电容约为500pF,开关应放在1000pF上）。2. “测量选择”开关置于“C”位置，接成串联电容电桥（维恩电桥），“损耗倍率”开关置于“D0.01”（一般电容器）或“D1”（大电解电容器），损耗平衡盘放在1左右的位置，损耗微调按顺时针旋到底。3.将灵敏度调节逐步增大，使电表指针偏转略小于满度即可。电容电容的测量的操作步骤：4.首先调节电桥的“读数”盘，然后调节损耗平衡盘，使电表指零，然后再将灵敏度增大到小于满度，反复调节电桥读数盘和损耗平衡盘，直到灵敏度开到足够满足分辨出测量精度的要求，电

14、表仍指零或接近于零，此时电桥便达到最后平衡。CX = (CS /RA)RB =量程示值量程示值读数盘示值读数盘示值 tg=损耗倍率指示值损耗倍率指示值损耗平衡盘示值损耗平衡盘示值 注：如果损耗倍率放在Q位置，按D=1/10计算。1.选择适当的量程。2. “测量选择”开关置于“L”位置，接成麦克斯韦-文氏电桥，“损耗倍率”开关置于“Q1”（空芯线圈）或“D0.01”（高Q线圈）或“D1”（迭片铁芯电感线圈） 。3.将平衡大约放在1左右位置，然后把灵敏度调节增大，使电表指针偏转略小于满度。电感电感的测量的操作步骤：电感电感的测量的操作步骤：4.首先调节电桥“读数”的开关在0.9或1.0位置，再调节

15、滑线盘，然后调节“损耗平衡”旋钮使电表指针偏转最小，再将灵敏度增大些，再反复调节电桥“读数”滑线盘和损耗平衡旋钮，直到灵敏度开足到测量精度的分辨率（一般不必把灵敏度开足），电表指针的偏转指零或接近零的位置，此时，电桥达到最后平衡。Lx= CSRARB =量程示值量程示值读数盘示值读数盘示值 品质因数Qx =损耗倍率指示值损耗倍率指示值损耗平衡盘示值损耗平衡盘示值1.旋动量程开关放在适当位置上。2.旋动测量选择开关，如果放在R10位置时，量程开关应放在100 1 OM 位置。3.调节电桥“读数”旋钮的第一步进开关和第二位滑线盘，使电表指针往零方向偏转，再将灵敏度开到足够大再调节滑线盘，使电表指针

16、往零方向偏转（即电表的读数最小），此时电表达到最后平衡。电组电组的测量的操作步骤：Rx= (RA /RC)RB =量程示值量程示值读数盘示值读数盘示值第七节 兆欧表老式手摇兆欧表又称绝缘电阻摇表，是一种测量高电阻的仪表，经常用它测量电气设备或供电线路的绝缘电阻值。一、兆欧表的结构一、兆欧表的结构兆欧表采用了比率型的磁电系仪表。由永久磁铁，固定在同一转轴上的两个动圈，有缺口的圆柱形铁芯及指针构成。外部由三个端钮，即线（L）、地（E）、屏（G）。 结构兆欧表外形二、兆欧表的工作原理二、兆欧表的工作原理当以120r/min速度均匀摇动发电机手柄时，表内的直流发电机输出该表的额定电压，在动圈1与被测电

17、阻间有电流I1，在动圈2和附加电阻Rv上有电流I2，两种电流与磁场作用产生相反的转矩，表针就随着合成转矩的大小而偏转一定角度，这个偏转角度决定于两个电流的比值。由于附加电阻Rv是不变的，即I2是不变的，所以I1随被测绝缘电阻大小而变，故可动部分的偏转角直接反映绝缘电阻的大小。内部电路当Rx =0时，相当于“地”、“线”短接，电流I1最大，指针指向刻度0（标尺最右端）；当Rx = 时 ，相当于“地”、“线”两端开路， I1 =0，电流I2最大，指针指向刻度 （标尺最左端）。当被测电阻为一定值时，指针指在被测电阻的数值，由于兆欧表没有游丝，不能产生反作用力矩，所以兆欧表在不测时停留在任意位置（即不

18、定位），而不是回到零，这跟其他指针式的仪表有区别的。如标尺按绝缘电阻值刻度，可以直接读出绝缘电阻值。 三、兆欧表的标尺三、兆欧表的标尺 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四、采用晶体管直流变换器的兆欧表四、采用晶体管直流变换器的兆欧表五、兆欧表的使用五、兆欧表的使用1.兆欧表的选择：兆欧表的选择：主要是根据不同的电气设备选择兆欧表的电压及其测量范围。对于额定电压在500V以下的电气设备，应选用电压等级为500V或

19、1000V的兆欧表；额定电压在500V以上的电气设备，应选用1000-2500V的兆欧表。 2.测试前的准备：测试前的准备：测量前将被测设备切断电源，并短路接地放电3-5分钟，特别是电容量大的，更应充分放电以消除残余静电荷引起的误差，保证正确的测量结果以及人身和设备的安全；被测物表面应擦干净，绝缘物表面的污染、潮湿，对绝缘的影响较大，而测量的目的是为了解电气设备内部的绝缘性能，一般都要求测量前用干净的布或棉纱擦净被测物，否则达不到检查的目的。3.兆欧表在使用前应平稳放置在远离大电流导体和有外磁场的地方；测量前对兆欧表本身进行检查。开路检查开路检查，两根线不要绞在一起，将发电机摇动到额定转速，指

20、针应指在“”位置。短路检查短路检查，将表笔短接，缓慢转动发电机手柄，看指针是否到“0”位置。若零位或无穷大达不到，说明兆欧表有毛病，必须进行检修。 五、兆欧表的使用五、兆欧表的使用4.接线：接线：兆欧表上有三个接线柱，即线（L）、地（E）、屏（G）。一般测量时，用有足够绝缘强度的单相绝缘线将“L”和“E”分别接到被测物导体部分和被测物的外壳或其他导体部分（如测相间绝缘）。 在特殊情况下，如被测物表面受到污染不能擦干净、空气太潮湿、或者有外电磁场干扰等，就必须将“G”接线柱接到被测物的金属屏蔽保护环上；以消除表面漏流或干扰对测量结果的影响。 5.测量测量：摇动发电机使转速达到额定转速（120r/

21、min ）并保持稳定。一般采用一分钟以后的读数为准，当被测物电容量较大时，应延长时间，以指针稳定不变时为准。 6.拆线拆线：在兆欧表没停止转动和被测物没有放电以前，不能用手触及被测物和进行拆线工作，必须先将被测物对地短路放电，然后再停止兆欧表的转动，防止电容放电损坏兆欧表。7.测量电动机的绝缘电阻时，E端接电动机的外壳，L端接电动机的绕组 。 五、兆欧表的使用五、兆欧表的使用兆欧表使用时必须平放。兆欧表转速每分钟120转分。自查：、开路试验；兆欧表转数达到120r/min，指针应在“”处。、短路，慢慢地转动兆欧表，指针应在“”处。电动机的绕组间、相与相、相与外壳的绝缘电阻应0.5M。移动电动工

22、具2M测量线路绝缘时：相与相0.38M、相与零 0.22M。中、小型电动机一般选用额定电压5001000V。若测得这相电阻是零的话说明这相已短路。若测得这相电阻是0.1或0.2M的话则说明这相绝缘电阻性能已降低。电器设备的绝缘电阻是越大越好。五、兆欧表五、兆欧表测量电器绝缘时注意事项测量电器绝缘时注意事项 返回本章首页第八节 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计组成。 测量时需要用两条金属棒插针作为辅助电极，分别插在离待测接地极10米左右。然后用粗导线将待测接地极接 E ，将辅助电极

23、接P、C，按要求转速摇动发电机，调节补偿电阻至检流计指零发电机被测接地极辅助电极接地电阻接地电阻=互感器比率互感器比率 电阻示值电阻示值接地电阻 二、接地电阻测量仪的工作原理二、接地电阻测量仪的工作原理 接地电阻测量仪是利用补偿原理工作的，发电机经互感器接在E、C间，若被测接地极电阻为Rx ，则产生的电压为I Rx 。 二次绕组在标准电阻R上产生的电压为KIR ，其中K为互感器变比。 调节R，使检流计指零，表示两电压相互补偿。 可见从标准电阻R 的刻度示值，和互感器变比可读出被测接地电阻值。KRRKIRIRXX三、三、ZC8ZC8型接地电阻测量仪型接地电阻测量仪1001 100 101 10 1 123122121KIIRSKIIRSKIIRS接通接通接通 ZC8型接地电阻测量仪通过转换开关改变并联电阻值，以改变I2与I1的比值 K 。 若转换开关位置对应的变比，改为标以该档量程的最大值，并选用能使下式成立的测量标度盘刻度。 接地极电阻接地极电阻=量程最大值量程最大值 测量标度盘读数测量标度盘读数