電氣測量5章課件

1、第五章 電路參數(shù)的測量 第一節(jié) 電路參數(shù)的測量方法 第二節(jié) 直流單電橋 第三節(jié) 直流雙電橋 第四節(jié) 交流阻抗電橋 第五節(jié) 變壓器比率臂電橋 第六節(jié) 絕緣電阻表 第七節(jié) 接地電阻測量儀Electrical Measure本章要點(diǎn) 本章介紹使用單電橋、雙電橋和交流阻抗電橋測量電路參數(shù)的原理與方法。要求能根據(jù)被測參數(shù)類型正確選擇使用的儀器，掌握儀器的使用規(guī)范與正確的測量步驟。 兆歐表和接地電阻測量儀是安裝、維修現(xiàn)場所必備工具，要求熟悉它的使用方法。 變壓器比率臂電橋，可根據(jù)專業(yè)選擇講授或布置學(xué)生自學(xué)。第一節(jié) 電路參數(shù)的測量方法電路參數(shù)的測量方法用歐姆表、電容表測電阻、電容電橋法補(bǔ)償法利用諧振原理測量

2、電感、電容直流參數(shù)交流參數(shù)用電壓、電流表即伏安法測量電阻用電壓、電流、功率表或功率因數(shù)表即三表法測量交流參數(shù)直讀法比較法諧振法間接法返回本章首頁第二節(jié) 直流單電橋 一、單電橋工作原理 調(diào)節(jié)橋臂使電橋平衡（指零儀指零），即可從三個橋臂的電阻，求得被測電阻值。測量的準(zhǔn)確度決定于橋臂電阻的準(zhǔn)確度。返回本章首頁 調(diào)節(jié)單電橋平衡 調(diào)節(jié)單電橋比率臂和比較臂電阻使電橋平衡，可推出返回本章首頁 二、單電橋特點(diǎn) 1.當(dāng)被測電阻小于10歐時，引線電阻、電橋連接處接觸電阻已經(jīng)影響到橋臂的電阻值和測量的準(zhǔn)確度。因此測量小于10 的電阻時，單電橋已不適用，必須選用雙電橋。 2.電橋的平衡是通過調(diào)節(jié)橋臂電阻使檢流計的電流

3、為 0， 所以指零檢流計應(yīng)有足夠的靈敏度。但開始測量時靈敏度不能太高，以免損壞檢流計，只能在接近平衡后逐步提高它的靈敏度。返回本章首頁三、QJ23型單電橋 返回本章首頁第三節(jié) 直流雙電橋一、雙電橋工作原理直流雙電橋也是由檢流計、比率臂和比較臂組成。比率臂為兩對可同步調(diào)節(jié)的可調(diào)電阻，電流接頭 之間用一條的粗母線連接。返回本章首頁 雙電橋平衡公式 根據(jù)雙電橋電路的連接方式，可寫出以下三個方程。 聯(lián)立求解后可得 式中若能使 ,則更正項(xiàng) 為0,可以從電橋比率臂和比較臂電阻求得被測電阻。返回本章首頁 雙電橋特點(diǎn) 1.電位接頭的引線電阻與接觸電阻包含在比率臂電阻中，若使比率臂電阻大于10 ，則相比之下引線

4、電阻與接觸電阻可略去不計。 2.電流接頭引線電阻與接觸電阻包含在 中，電橋平衡過程， 大小既不影響電橋的平衡條件，也與測量結(jié)果無關(guān)。 3.在遵循雙電橋接線規(guī)則的情況下,可以用來測量小于10 ，直至0.0001 的電阻，例如測量電機(jī)繞組的電阻。返回本章首頁二、QJl03型雙電橋 返回本章首頁QJl03型雙電橋外形返回本章首頁QJ23型電橋面板裝置情況如圖：比例臂有7檔R0有四個轉(zhuǎn)盤電阻串聯(lián)檢流計可用內(nèi)置也可外接高靈敏檢流計電源電壓用直流4.5V為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確度測量時應(yīng)選擇合適的比例臂讓R0“X1000”轉(zhuǎn)盤電阻不為零QJ23型電橋面板返回本章首頁第四節(jié) 交流阻抗電橋一、交流阻抗電橋的工作原

5、理單、雙電橋只能測量電阻，測量交流參數(shù)要用交流阻抗電橋。交流阻抗電橋的四個橋臂由交流阻抗元件組成，適當(dāng)配置各橋臂阻抗性質(zhì)，調(diào)節(jié)各橋臂參數(shù)使電橋平衡，可求得或返回本章首頁 交流阻抗電橋的平衡條件 要滿足交流阻抗電橋的平衡條件，四個橋臂的阻抗大小與性質(zhì)要按一定條件配置，配置不當(dāng)就不可能達(dá)到平衡。常用的并有可能調(diào)節(jié)平衡的電橋有以下幾種。維恩電橋并聯(lián)電容電橋西林電橋串聯(lián)歐文電橋馬克斯威爾電橋海氏電橋返回本章首頁 二、交流阻抗電橋的收斂性 交流阻抗電橋的收斂性是評價交流阻抗電橋調(diào)節(jié)平衡的快慢，以附圖為例，該電橋的平衡條件為如果用向量OA、OB 表示阻抗值，調(diào)節(jié)平衡的目的就是讓A點(diǎn)靠近B點(diǎn)，至兩相量重合。

6、返回本章首頁 兩種調(diào)節(jié)平衡方法的收斂性比較 第一種方法如圖A改變 R1、jX1使電橋平衡，只要調(diào)節(jié)兩次，即達(dá)到平衡，收斂性好。此法因?yàn)樾枰烧{(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電感，收斂性雖好，但并不實(shí)用。 第二種方法如圖B改變R1、R2使電橋平衡，必須反復(fù)多次才能平衡，收斂性差，但需要調(diào)節(jié)的阻抗是可變電阻，標(biāo)準(zhǔn)的可變電阻比較容易取得。返回本章首頁三、交流阻抗電橋的種類 返回本章首頁四、萬用電橋 萬用電橋?qū)嶋H上是一種多用途的阻抗電橋，它通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，把橋臂接成不同形式，用來測量R、L、C、電容損耗因數(shù)不同的參數(shù)，下面是QSl8A型的面板外形圖， 返回本章首頁1橋體 測電容：當(dāng)測量選擇開關(guān)置于測電容檔位時，電路接成表維恩電

7、橋形式，根據(jù)表5-2中的平衡條件，被測電容的值為 Cx=量程示值讀數(shù)盤示值 由于電橋使用的交流電源頻率為lkHz，因此和都是常數(shù)，損耗因數(shù)可以從值讀出。 =損耗倍率示值損耗平衡盤示值返回本章首頁 測電感： 接上被測電感后，把“量程”開關(guān)旋在適當(dāng)位置，調(diào)節(jié)電橋至平衡，根據(jù)表5-2的平衡條件，計算被測電感和品質(zhì)因數(shù)值，即 被測電感=量程示值讀數(shù)盤示值 Q=損耗倍率示值損耗平衡盤示值返回本章首頁 測電阻： 接上被測電阻后，旋動“量程”開關(guān)適當(dāng)檔位，調(diào)節(jié)讀數(shù)盤電阻至電橋平衡，按平衡條件可求出被測電阻值為 Rx=量程示值讀數(shù)盤示值返回本章首頁2電源 在測量高值電阻時采用9V直流電源；防止高阻電阻的寄生電

8、感影響電阻示值。其余測量都采用由晶體管組成的1kHz振蕩器產(chǎn)生的交流電壓做電源。所以測高阻時，實(shí)際上是作為直流電橋使用。 返回本章首頁3.指零儀 用晶體管放大器配上磁電系儀表作為指零儀，由于電橋電源為固定的1kHz交流，所以可用雙T形選頻網(wǎng)絡(luò)，提高1kHz信號的放大倍數(shù)和電路的抗干擾能力。 返回本章首頁第五節(jié) 變壓器比率臂電橋一、變壓器比率臂電橋的基本原理1、變電壓式這種電橋以變壓器的兩個二次繞組為比率臂，以可調(diào)交流阻抗為比較臂，另一橋臂為被測阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋平衡檢流計指零，可得 即可從兩繞組的匝數(shù)比與比較臂阻抗，求得被測阻抗，但要求比較臂阻抗與被測阻抗的性質(zhì)需相同，例如可同為電阻或同為電容。

9、返回本章首頁 2、變電流式 這種電橋以變壓器的兩個一次繞組為比率臂，以可調(diào)交流阻抗為比較臂，另一橋臂為被測阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋平衡檢流計指零時，可得 即可從變壓器兩個一次繞組的匝數(shù)比與比較臂阻抗值，求出被測阻抗，同樣要求比較臂阻抗與被測阻抗的性質(zhì)需相同。返回本章首頁 3、雙邊式 使用變電壓式電橋的條件是要求兩阻抗的數(shù)值比較大，電勢比等于匝數(shù)比的等式才能成立。而使用變電流式的條件是要求兩阻抗的數(shù)值比較小，電流比等于匝數(shù)比的等式才能成立。而雙邊式變電壓電橋是結(jié)合兩種電橋的原理組成，可求得返回本章首頁 二、變比電橋 變比電橋也是一種變壓器比率臂電橋，供變壓器生產(chǎn)廠家，需要成批測量待測變壓器的變比時使用，

10、調(diào)節(jié)圖中比較臂電阻，當(dāng)指零儀指零時可得返回本章首頁 變比誤差測量 若將變比電橋的橋臂電阻，接成如圖方式則可測量變壓器的變比誤差，變比誤差可用 表示 待測變壓器返回本章首頁可在電阻R3的調(diào)節(jié)手柄直接刻上變比誤差值。第六節(jié) 絕緣電阻表 絕緣電阻表又稱兆歐表或搖表，是一種簡便、常用的測量高電阻的儀表，主要用來檢測供電線路、電機(jī)繞組、電纜、電器設(shè)備等的絕緣電阻，以便檢驗(yàn)其絕緣程度的好壞。常見的兆歐表主要由作為電源的高壓手搖發(fā)電機(jī)和磁電式流比計兩部分組成，兆歐表的外形 接地E線路 L屏蔽G返回本章首頁 一、 絕緣電阻表的結(jié)構(gòu) 絕緣電阻表采用了比率型的磁電系儀表。測量時示值大小取決于外接絕緣電阻的大小，絕

11、緣電阻越大，通過動圈 1 的電流就越小，如標(biāo)尺按絕緣電阻值刻度，可以直接讀出絕緣電阻值。 結(jié)構(gòu)內(nèi)部電路返回本章首頁二、絕緣電阻表的工作原理 兆歐表鐵心與磁極間氣隙不等，因此能形成不均勻磁場。內(nèi)設(shè)1，2兩個繞向相反的線圈，線圈1產(chǎn)生動力矩，力矩大小決定于外接絕緣電阻，線圈2產(chǎn)生反作用力矩，當(dāng) 時 指針停在平衡位置。這時可見可動部分處于平衡狀態(tài)時，其偏轉(zhuǎn)角是兩線圈電流比值的函數(shù)。所以這種形式的儀表又叫做比率表。由于式中I2的大小為恒定不變的值，I1隨被測絕緣電阻大小而變，所以可動部分的偏轉(zhuǎn)角。能夠直接反映絕緣電阻的大小。返回本章首頁 三、采用晶體管直流變換器的兆歐表 ZC30型晶體管兆歐表利用晶體

12、管振蕩器將直流電壓轉(zhuǎn)換為10kHz 的交流電壓，然后經(jīng)升壓、整流轉(zhuǎn)換為直流高壓，作為測量絕緣電阻的電源。與手搖式兆歐表相比，測量時不需手搖，操作較方便。振蕩器高頻變壓器高壓整流低壓直流穩(wěn)壓返回本章首頁 四、兆歐表的使用 如果絕緣材料表面有漏電流，該電流通過兆歐表動圈會計入測絕緣電阻中，因此遇到外表面不潔的絕緣材料，測量時要用一個保護(hù)圈與絕緣的外表面相連，保護(hù)圈通過導(dǎo)線接兆歐表的“屏蔽”接線柱，避免漏電流通過動圈給測量造成的影響。返回本章首頁接地E線路 L屏蔽G第七節(jié) 接地電阻測量儀 一、接地電阻測量儀的工作原理 接地電阻測量儀由一臺電壓為500V或1000V的交流發(fā)電機(jī)、電流互感器、可調(diào)的補(bǔ)償

13、電阻及交流檢流計組成。 測量時需要用兩條金屬棒插針作為輔助電極，分別插在離待測接地極10米左右。然后用粗導(dǎo)線將待測接地極接 E ，將輔助電極接P、C，按要求轉(zhuǎn)速搖動發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)補(bǔ)償電阻至 檢流計指零 接地電阻=互感器比率 電阻示值發(fā)電機(jī)被測接地極接地電阻輔助電極返回本章首頁 補(bǔ)償原理 接地電阻測量儀是利用補(bǔ)償原理工作的，發(fā)電機(jī)經(jīng)互感器接在E、C間，若被測接地極電阻為 ，則產(chǎn)生的電壓為 。 二次繞組在標(biāo)準(zhǔn)電阻R上產(chǎn)生的電壓為KIR 其中K 為互感器變比。 調(diào)節(jié)R，使檢流計指零，表示兩電壓相互補(bǔ)償。 可見從標(biāo)準(zhǔn)電阻R 的刻度示值，和互感器變比可讀出被測接地電阻值。返回本章首頁二、ZC8型接地電阻測量儀 ZC8型接地電阻測量儀通過轉(zhuǎn)換開關(guān)改變并聯(lián)電阻值，以改變 的比值 K 。 若轉(zhuǎn)換開關(guān)位置對應(yīng)的變比，改為標(biāo)以該檔