《电气测量 第7版》课件第5章 电路参数的测量

第五章电路参数的测量第一节电路参数的测量方法第二节直流单电桥第三节直流双电桥第四节交流阻抗电桥第五节变压器比率臂电桥第六节绝缘电阻表第七节接地电阻测量仪第五章电路参数的测量第五章目录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。要求能根据被测参数类型正确选择使用的仪器，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。第五章电路参数的测量本章要点变压器比率臂电桥，可根据专业选择讲授或布置学生自学。第五章电路参数的测量第一节电路参数的测量方法第五章电路参数的测量电路参数的测量方法谐振法间接法比较法直读法间接法间接法用欧姆表、电容表测电阻、电容电桥法补偿法用电压、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三表法测量交流参数利用谐振原理测量电感、电容第五章电路参数的测量第二节直流单电桥第五章电路参数的测量单电桥由四个桥臂组成，其中R2、R3称为比率臂，R4称为比较臂，RX为被测电阻，P为指零仪。一.直流单电桥的工作原理使用时，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。第五章电路参数的测量调节单电桥比率臂和比较臂电阻使电桥平衡，可推出一.直流单电桥的工作原理即被测电阻=比率臂电阻的比率×比率臂电阻调节单电桥平衡I1RX=I4R4I2R2=I3R3平衡时Ig=0，I1=I2，I3=I4，代入上式可得第五章电路参数的测量当被测电阻小于10Ω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10Ω的电阻时，单电桥已不适用，必须选用双电桥。二.直流单电桥的特点电桥的平衡是通过调节桥臂电阻使检流计的电流为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，以免损坏检流计，只能在接近平衡后逐步提高它的灵敏度。第五章电路参数的测量三.QJ23型单电桥第五章电路参数的测量三.QJ23型单电桥QJ23型电桥面板QJ23型电桥面板装置情况如图R0有四个转盘电阻串联比例臂有7档为保证测量结果的准确度测量时应选择合适的比例臂让R0“X1000”转盘电阻不为零电源电压用直流4.5V检流计可用内置也可外接高灵敏检流计第五章电路参数的测量第三节直流双电桥第五章电路参数的测量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。一.直流双电桥的工作原理第五章电路参数的测量根据双电桥电路的连接方式，可写出以下三个方程。一.直流双电桥的工作原理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。双电桥平衡公式联立求解后可得第五章电路参数的测量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10Ω，则相比之下引线电阻与接触电阻可略去不计。一.直流双电桥的工作原理在遵循双电桥接线规则的情况下,可以用来测量小于10Ω，直至0.0001Ω的电阻，例如测量电机绕组的电阻。双电桥特点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。第五章电路参数的测量二.QJ103型双电桥测量时,将被测电阻的电流接头和电位接头分别与C1、C2、P1、P2接拄连接，接后适当选择比率档，再调节比较电阻使电桥平衡。QJl03型是一种测量范围为0.001~11Ω

、误差为±2%的直流双电桥第五章电路参数的测量三.QJ31型直流单双臂电桥作为单电桥使用时，测量范围为10～11110000Ω，其中只有10～11110Ω的准确度等级达0.1级。作为双电桥使用，测量范围为10-4～111.1Ω,确度等级为0.1级。第五章电路参数的测量四.使用双电桥的注意事项1)被测电阻的电位接头应与电桥的电位接柱相连，如果被测电阻本身没有电位接头与电流接头之分，则可按图自行引出，其中电位接头应比电流接头更靠近被测电阻，而且两对接头不能绞在一起，因为电流接头有很大的电流，绞在一起会影响电位接头的电压降。2)由于图中RS、Rx、R0至R连接线的电阻都是小电阻，所以电桥的工作电流很大，相应要用大容量的电源，如果使用电池，则要求操作速度要快，测量结束要立即关闭电源开关，以免损耗电池。第五章电路参数的测量第四节交流阻抗电桥第五章电路参数的测量单、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。一.交流阻抗电桥的工作原理I1Z1=I4Z4I2Z2=I3Z3由于I1=I2

，I3=I4可得 Z1Z3=Z2Z4或写成z1z3=z2z4第五章电路参数的测量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。一.交流阻抗电桥的工作原理维恩电桥交流阻抗电桥的平衡条件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第五章电路参数的测量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二.交流阻抗电桥的收敛性其中R4、X4是被测阻抗，R1、X1为可调的比较阻抗，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。第五章电路参数的测量第二种方法如图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。二.交流阻抗电桥的收敛性第一种方法如图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。两种调节平衡方法的收敛性比较第五章电路参数的测量三.交流阻抗电桥的种类第五章电路参数的测量三.交流阻抗电桥的种类第五章电路参数的测量四.万用电桥万用电桥实际上是一种多用途的阻抗电桥，它通过转换开关，把桥臂接成不同形式，用来测量R、L、C、电容损耗因数不同的参数，下面是QSl8A型的面板外形图。第五章电路参数的测量四.万用电桥万用电桥的桥体，由量程调节电阻、读数电阻、100欧固定电阻，0.1微法标准电容和损耗平衡电阻等元件组成。1.桥体测电容时桥体组成：当测量选择开关置于测电容档位时，电路接成表维恩电桥形式，根据表5-2中的平衡条件，被测电容的值为由于电桥使用的交流电源频率为lkHz，因此和都是常数，损耗因数可以从值读出。=损耗倍率示值损耗平衡盘示值Cx=量程示值ｘ读数盘示值第五章电路参数的测量四.万用电桥接上被测电感后，把“量程”开关旋在适当位置，调节电桥至平衡，根据表5-2的平衡条件，计算被测电感和品质因数值，即测电容时桥体组成：被测电感=量程示值ｘ读数盘示值Q=损耗倍率示值ｘ损耗平衡盘示值第五章电路参数的测量四.万用电桥接上被测电阻后，旋动“量程”开关适当档位，调节读数盘电阻至电桥平衡，按平衡条件可求出被测电阻值为测电阻时桥体组成：Rx=量程示值ｘ读数盘示值第五章电路参数的测量四.万用电桥2.电源在测量高值电阻时采用9V直流电源；防止高阻电阻的寄生电感影响电阻示值。其余测量都采用由晶体管组成的1kHz振荡器产生的交流电压做电源。所以测高阻时，实际上是作为直流电桥使用。第五章电路参数的测量四.万用电桥3.指零仪用晶体管放大器配上磁电系仪表作为指零仪，由于电桥电源为固定的1kHz交流，所以可用双T形选频网络，提高1kHz信号的放大倍数和电路的抗干扰能力。第五章电路参数的测量第五节变压器比率臂电桥第五章电路参数的测量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，可得一.变压器比率臂电桥的基本原理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。1.变电压式第五章电路参数的测量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，可得一.变压器比率臂电桥的基本原理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抗的性质需相同。2.变电流式即可从两绕组的匝第五章电路参数的测量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，可求得一.变压器比率臂电桥的基本原理3.双边式第五章电路参数的测量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二.变比电桥的工作原理若R2保持恒定，可在R1调节旋钮上直接刻上变比K的数值。第五章电路参数的测量若将变比电桥的桥臂电阻，接成如图方式则可测量变压器的变比误差，变比误差可用表示变比误差测量可在电阻R3的调节手柄直接刻上变比误差值。第五章电路参数的测量第六节绝缘电阻表第五章电路参数的测量绝缘电阻表又称兆欧表或摇表，是一种简便、常用的测量高电阻的仪表，主要用来检测供电线路、电机绕组、电缆、电器设备等的绝缘电阻，以便检验其绝缘程度的好坏。常见的兆欧表主要由作为电源的高压手摇发电机和磁电式流比计两部分组成。兆欧表的外形接地E线路L屏蔽G第五章电路参数的测量绝缘电阻表采用了比率型的磁电系仪表。测量时示值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，如标尺按绝缘电阻值刻度，可以直接读出绝缘电阻值。一.绝缘电阻表的结构结构内部电路第五章电路参数的测量兆欧表铁心与磁极间气隙不等，因此能形成不均匀磁场。内设1，2两个绕向相反的线圈，线圈1产生动力矩，力矩大小决定于外接绝缘电阻，线圈2产生反作用力矩，当时指针停在平衡位置。这时二.绝缘电阻表的工作原理可见可动部分处于平衡状态时，其偏转角是两线圈电流比值的函数。所以这种形式的仪表又叫做比率表。由于式中I2的大小为恒定不变的值，I1随被测绝缘电阻大小而变，所以可动部分的偏转角。能够直接反映绝缘电阻的大小。第五章电路参数的测量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。三.采用晶体管直流变换器的绝缘电阻表低压直流稳压高压整流振荡器高频变压器第五章电路参数的测量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。四.绝缘电阻表的使用接地E线路L屏蔽G第五章电路参数的测量第七节接地电阻测量仪第五章电路参数的测量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。一.接地电阻测量仪的工作原理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