第六章电参数的测量.

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。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。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6–1。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fUCx21(6-2)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。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：sxLC201(6-3)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。第一节概述①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sxsxCUUCxsxsCCUU11(6-4)第一节概述②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。sxRRRR21这种测量方法的步骤与一般电桥相同，当电桥平衡时有：sxCRRC122．电感的测量方法第一节概述(1)空心电感的测量①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IUZx(6-5)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fRIUfRZLxxx222222x(6-6)IUZx(6-5)第一节概述②三表法图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)2xIPR(6-7)2222x212IPUfIfRZLxx第一节概述③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。ssCfCL20220x411(6-9)第一节概述③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sxCfL20241(6-11)ssCfCL20220x411(6-9)132RRRRx(6-10)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。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第二节电桥一、直流电桥①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4231RRRR(6-13)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。432RRRRx(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。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10-51的小电阻。①工作原理。图6-13直流双臂电桥原理电路第二节电桥图6-13直流双臂电桥原理电路①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：343344223311)()(IRRIIRIRIRIRIRIRIRsxxss241343212RRRRRRRRRRRRRsx(6-16)第二节电桥图6-13直流双臂电桥原理电路①工作原理。(6-16)241343212RRRRRRRRRRRRRsx适当选择四个桥臂电阻，使得：sxRRRR12(6-17)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。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。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。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。③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。①对含电容元件测量时先给电容放电1min。②需考虑温度影响时，应记录下温度。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4231ZZZZ(6-18)在正弦交流电的情况下，复阻抗可以写为jeZZ42314231ZZZZ(6-19)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。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。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21IIF(6-20)与测量电路中的电源电压无关。(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xcRRRUI11v22RRUI把上两式代入(6-20)，既得xcRRRRRFIIF1v221(6-21)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。第三节兆欧表表6-4国产兆欧表主要技术参数第三节兆欧表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。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。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。021221211x11RRRRRR(6-22)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。rIRI2x1KrIrIR12x(6-23)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