直流電阻測量與原理

1、直流電阻測量與原理直流電阻測量與原理第1頁，共18頁。目 錄l一、測量直流電阻的目的和意義l二、直流電阻的測量原理l1、惠斯頓電橋法l（1）原理接線l（2）工作原理l（3）適用范圍l（4）QJ23單臂電橋的正確操作l2、凱爾文電橋法l（1）原理接線l（2）工作原理l（3）QJ44電橋為什么會排除引線電阻和接觸電阻的影響l（4）適用范圍l（5）QJ44雙臂電橋的正確操作l三、測量中注意事項l四、測量結(jié)果的分析判斷第2頁，共18頁。一、測量直流電阻的目的和意義一、測量直流電阻的目的和意義l電阻是基本的電氣參數(shù)之一，它常在直流條件下測量，在直流下測量的電阻稱為直流電阻。l線圈直流直流電阻的測量是變壓

2、器類試驗中既簡便，又重要的一個試驗項目。l通過線圈直流電阻的測定，可以檢查出線圈內(nèi)部導(dǎo)線接頭的焊接質(zhì)量、引線與線圈接頭的焊接質(zhì)量、分接開關(guān)、套管與引線間的焊接是否良好、分接開關(guān)各個分接位置接觸是否良好、載流部分有無開路或斷路的情況以及線圈有無斷路現(xiàn)象等。所以無論是在交接或者預(yù)防性試驗時，都是必要的測試項目之一，并且在主變壓器因繼電保護動作，切斷電流后，也都進(jìn)行此項試驗。第3頁，共18頁。二、直流電阻的測量原理二、直流電阻的測量原理l惠斯頓電橋法（QJ23直流單臂電橋）l（1）原理接線 l圖中： RX 被測電阻 l R2 標(biāo)準(zhǔn)電阻lR0 限流電阻 lE 直流電源lG檢流計 l B 電源開關(guān)按鈕

3、l G 檢流計開關(guān)按鈕 lR3、R4電橋比率臂電阻DAR1R2CGBBR3R4R0GE 13 13 23 23第4頁，共18頁。（2）工作原理:l當(dāng)R1上電壓降等于R2上電壓降時則A、B兩點之間沒有電位差，即檢流計中沒有電流流過，此時1流經(jīng)R1和R3，2流經(jīng)R2和R4，電橋達(dá)到平衡。當(dāng)電橋平衡時UCAUCB lUCAR1UCDR1R3 UCBR2UCDR2R4lR1R1R3R2R2R4 R1R4R2R3l則 R1R3R4 R2 l若將R1換成被測電阻RX，并將R3和R4做成一定比例的可調(diào)電阻（10 n），R2為平滑的可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)R2使電橋達(dá)到平衡，則：lRXR3R4 R2 R2。第5頁，共1

4、8頁。（3）適用范圍：l由圖可見RX包括引線電阻在內(nèi)，故實際電阻等于RX減去引線電阻，當(dāng)被測電阻越小，則引線電阻造成的測量誤差越大，因此應(yīng)盡量減小引線電阻的影響。當(dāng)QJ23電橋測低值電阻時，由于連接導(dǎo)線電阻及連接與電橋端子之間的接觸電阻的影響不能忽略而造成測量誤差，為此QJ23單臂電橋適用于測量10以上的電阻。第6頁，共18頁。（4）QJ23單臂電橋的正確操作：l根據(jù)被測電阻的大致范圍和對測量準(zhǔn)確度的要求,選用電橋的量程應(yīng)大于被測電阻。l如果需要外接直流電源,應(yīng)根據(jù)說明書的要求來選擇,一般電橋的電源電壓為3-4.5V。l使用電橋時,先將檢流計鎖扣打開,若指針不在零位,則應(yīng)調(diào)節(jié)到零位。l連接線路

5、時，將被測電阻RX接到標(biāo)到RX的接線柱上，測量引線應(yīng)選擇較粗較短的連接導(dǎo)線，并將接頭擰緊，接觸不良時，將使電橋的平衡不穩(wěn)定，甚至可能損壞檢流計，所以要特別注意。l如果要外接電源，則電源正極應(yīng)接電橋的“”端組，電源負(fù)極應(yīng)接電橋的“”端組。l估計被測電阻的大小，選擇適當(dāng)?shù)臉虮郾嚷?。比率臂的選擇應(yīng)使比較臂的四個檔都能用上，以使電橋易于調(diào)節(jié)平衡，并可保證測量結(jié)果的有效性。第7頁，共18頁。l測量時將“電源按鈕B”按下鎖住，然后按下“檢流計按鈕G”，若此時指針按正方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)加大比較臂電阻，反之，則應(yīng)減小。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，直到檢流計指到零位為止。l在調(diào)節(jié)電阻過程中，電橋還未接近狀態(tài)時，通過檢流計的電流可

6、能很大，因此，這時不應(yīng)使檢流計按鈕G旋緊，只能在每一調(diào)節(jié)時，短時按下按鈕，觀察平衡情況，當(dāng)檢流計偏轉(zhuǎn)不大時，便可旋緊按鈕反復(fù)調(diào)節(jié)。l在具有電感性元件的測量過程中（如變壓器等），應(yīng)特別注意先按下電源按鈕B，再按下檢流計按鈕G，測量完畢后，應(yīng)先放松檢流計按鈕G，再放松電源按鈕B。否則將因電源的突然接通和斷開產(chǎn)生較大的自感電勢，使檢流計損壞。l讀取數(shù)據(jù)，被測電阻RX倍率比較臂電阻測量引線電阻l使用完畢后，應(yīng)將檢流計鎖住，防止機械振動，而損壞檢流計。l對具有電容的設(shè)備進(jìn)行測量時，應(yīng)先行放電后再測量。第8頁，共18頁。二、凱爾文電橋法（二、凱爾文電橋法（QJ44直流雙直流雙臂電橋）臂電橋）l原理接線圖：

7、圖中：R1、R2、R3 、R4 電橋比率臂電阻； l RN 標(biāo)準(zhǔn)電阻Gl RX 被測電阻； lR0 限流電阻； lG1 檢流計； lB 電源按鈕； l G檢流計按鈕；lP1、P2 電橋電壓接頭； lC1、C2 電橋電流接頭GrCn1C1INIXI2IgI1R0BEPn2P1Cn1C2Pn1P2R4R2RNRXBG1 R1R3E第9頁，共18頁。（2）工作原理：l當(dāng)電橋平衡時，A、B兩點等電位，即Ig0，R1、R3中流過電流I1,R2、R4中流過電流I2，根據(jù)克希荷夫電壓定律可得方程組：lIXRXI2 R2I1 R1-(1)lI2R4IXRNI1 R3-(2) 電橋平衡時IXINlI2（R2R4

8、）(IXI2) r-(3)l解以上方程得：lRXR1RNR3r（R1R4R2R3）R3（r R2R4）-（4）l由于電橋采用了機械聯(lián)動的轉(zhuǎn)換開關(guān)，從而保證了調(diào)節(jié)過程中 R1R2，lR3 R4，也保證了R1R4R2 R30。 因此RXR1RN R3-（5）l這樣，RX與標(biāo)準(zhǔn)電阻RN到RX之間的引線電阻無關(guān)， 而僅決定于R1R3值，l從（4）中也可以看出測量精度受后一部分r（R1R4R2R3）R3（r R2R4）影響。第10頁，共18頁。（3）QJ44電橋為什么會排除引線電阻和接觸電阻的影響lRX和RN的電壓端的引線電阻和接觸電阻分別和大于10（至少等于1）的橋路電阻串聯(lián)，雖然可能影響R1R4R2

9、 R30的條件，但R1R4R2 R3很小。lRX和RN各有一個電流端的引線電阻和接觸電阻，在電源回路中只影響工作電流的大小，對測量結(jié)果無影響。lRX和RN另一個電流端的接線電阻和接觸電阻與小電阻r串聯(lián)，如果能滿足lR1R4R2 R30的條件，則對測量結(jié)果無影響，如果由于某種原因（例如上述電壓端引線電阻和接觸電阻的影響），使得R1R4R2 R3稍偏離零值，則將引起測量結(jié)果的誤差，但由于r是粗導(dǎo)線做成的，阻值很小，故lrR3（rR2R4）很小，而R1R4R2 R3也很小，兩者之積更小，所以（4）中附加項是一個很小的量，對測量結(jié)果的影響可忽略不計。l由此可知，直流雙臂電橋可以較好地排除引線電阻和接觸

10、電阻的影響，使測量小電阻得到精確度較高的結(jié)果。第11頁，共18頁。（4）適用范圍主要用于10以下的低值電阻測量，可以獲得很高的測量準(zhǔn)確度和靈敏度。第12頁，共18頁。（5）QJ44雙臂電橋的正確操作l嚴(yán)格按四端子接線，且接觸良好。l接通檢流計電源“B”，約1分鐘后進(jìn)行指針調(diào)零。l檢查、確認(rèn)檢流計靈敏度在最低位置。l根據(jù)被測電阻的估計值，選擇合適的倍率，步進(jìn)盤與滑線盤示值。l按下電橋電源“B”按鈕并鎖住，若被測電阻有充電過程，必須保證30秒后，點按檢流計“G”按鈕，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)迅速時，應(yīng)立即松開“G”按鈕，重新調(diào)整倍率或步進(jìn)盤，再點按“G”按鈕，進(jìn)行粗測。第13頁，共18頁。l當(dāng)檢流計指針偏轉(zhuǎn)不

11、超過10刻度時，可鎖住“G”按鈕，通過滑線盤或步進(jìn)盤調(diào)節(jié)，使電橋初步平衡。l緩慢增加檢流計靈敏度（指針偏轉(zhuǎn)不超過10刻度）。僅用滑線盤反復(fù)調(diào)節(jié)平衡，直至檢流計靈敏度最大且平衡。l若用滑線盤不能平衡，則應(yīng)先降低檢流計靈敏度，在改變步進(jìn)盤示值，并保證（步進(jìn)盤2滑線盤2）（步進(jìn)盤1滑線盤1），提高靈敏度，用滑線盤實現(xiàn)最終平衡。l測量完畢，將檢流計靈敏度旋至最低位置，再松開“G”按鈕，最后松開“B”按鈕，關(guān)斷檢流計電源。l 準(zhǔn)確讀數(shù)，RX倍率（步進(jìn)盤示值滑線盤示值）。第14頁，共18頁。三、測量中注意事項：三、測量中注意事項：l用電橋法測量繞組電阻時，由于繞組的電感量較大，須等電流穩(wěn)定后，再合上檢流計

12、開關(guān)，測取讀數(shù)后拉開電源前，先斷開檢流計。測量220KV以上變壓器時，在切斷電源前，不僅要斷開檢流計開關(guān)，而且還要將被試品進(jìn)電橋的測量電壓線斷開，防止由于拉閘瞬間的反電勢將電橋橋臂電阻間絕緣和電阻對地等部位擊穿。l用雙臂電橋測量時，與被試品相連的引線一定要四根，且一般P1、P2對應(yīng)地壓在C1、C2的下面（注意不是直接短接），導(dǎo)線截面盡可能粗些。 如果將電橋的P1、P2和C1、C2連在一起，引出兩根線與被測電阻相連，則將引線電阻和接觸電阻都測進(jìn)去了；如果電橋引出四根導(dǎo)線，兩根引線共用一個接線夾，與被測電阻用兩個夾子連接，這根夾子電阻和接觸電阻又被測進(jìn)去了。當(dāng)RX10時，影響不明顯，當(dāng)RX0.1時

13、，測量誤差就會超過10%，所以，應(yīng)用雙臂電橋測量電阻時，必須將電橋的電流和電壓接頭分別對應(yīng)地與被測電阻連接。第15頁，共18頁。l繞組電阻與溫度關(guān)系密切，測量時必須準(zhǔn)確記錄繞組的平均溫度。當(dāng)繞組溫度與絕緣油溫度平衡時，上層油溫作為繞組溫度，變壓器上、下層油溫不超過3時，認(rèn)為繞組溫度與油溫平衡。l無法測量繞組溫度時，測量結(jié)果只能用作三相是否平衡的比較，絕對值值在參考。l為了使測量數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相比較，應(yīng)將不同溫度下測量的電阻換算到l75值，以便進(jìn)行比較。l測量表計的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5級，測量引線截面應(yīng)盡量粗些，且接觸必須良好。第16頁，共18頁。 總之，影響測量準(zhǔn)確度的因素很總之，影響測量準(zhǔn)確度的因素很多，如表計、引線、溫度、接觸多，如表計、引線、溫度、接觸情況和穩(wěn)定時間等，在實際測量情況和穩(wěn)定時間等，在實際測量中應(yīng)引起注意。中應(yīng)引起注意。第17頁，共18頁。四、測量結(jié)果的分析與判斷四、測量結(jié)果的分析與判斷l(xiāng)先對測量結(jié)果進(jìn)行橫向比較，其相互間的最大差別應(yīng)符合相關(guān)規(guī)程規(guī)