直流電阻測(cè)量與原理

1、直流電阻測(cè)量與原理直流電阻測(cè)量與原理第1頁(yè)，共18頁(yè)。目 錄l一、測(cè)量直流電阻的目的和意義l二、直流電阻的測(cè)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?yàn)槭裁磿?huì)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(cè)量中注意事項(xiàng)l四、測(cè)量結(jié)果的分析判斷第2頁(yè)，共18頁(yè)。一、測(cè)量直流電阻的目的和意義一、測(cè)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(cè)量，在直流下測(cè)量的電阻稱(chēng)為直流電阻。l線圈直流直流電阻的測(cè)量是變壓

2、器類(lèi)試驗(yàn)中既簡(jiǎn)便，又重要的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。l通過(guò)線圈直流電阻的測(cè)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(kāi)關(guān)、套管與引線間的焊接是否良好、分接開(kāi)關(guān)各個(gè)分接位置接觸是否良好、載流部分有無(wú)開(kāi)路或斷路的情況以及線圈有無(wú)斷路現(xiàn)象等。所以無(wú)論是在交接或者預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，都是必要的測(cè)試項(xiàng)目之一，并且在主變壓器因繼電保護(hù)動(dòng)作，切斷電流后，也都進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。第3頁(yè)，共18頁(yè)。二、直流電阻的測(cè)量原理二、直流電阻的測(cè)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(cè)電阻 l R2 標(biāo)準(zhǔn)電阻lR0 限流電阻 lE 直流電源lG檢流計(jì) l B 電源開(kāi)關(guān)按鈕

3、l G 檢流計(jì)開(kāi)關(guān)按鈕 lR3、R4電橋比率臂電阻DAR1R2CGBBR3R4R0GE 13 13 23 23第4頁(yè)，共18頁(yè)。（2）工作原理:l當(dāng)R1上電壓降等于R2上電壓降時(shí)則A、B兩點(diǎn)之間沒(méi)有電位差，即檢流計(jì)中沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)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(shí)UCAUCB lUCAR1UCDR1R3 UCBR2UCDR2R4lR1R1R3R2R2R4 R1R4R2R3l則 R1R3R4 R2 l若將R1換成被測(cè)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(yè)，共1

4、8頁(yè)。（3）適用范圍：l由圖可見(jiàn)RX包括引線電阻在內(nèi)，故實(shí)際電阻等于RX減去引線電阻，當(dāng)被測(cè)電阻越小，則引線電阻造成的測(cè)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(cè)低值電阻時(shí)，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(cè)量誤差，為此QJ23單臂電橋適用于測(cè)量10以上的電阻。第6頁(yè)，共18頁(yè)。（4）QJ23單臂電橋的正確操作：l根據(jù)被測(cè)電阻的大致范圍和對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求,選用電橋的量程應(yīng)大于被測(cè)電阻。l如果需要外接直流電源,應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書(shū)的要求來(lái)選擇,一般電橋的電源電壓為3-4.5V。l使用電橋時(shí),先將檢流計(jì)鎖扣打開(kāi),若指針不在零位,則應(yīng)調(diào)節(jié)到零位。l連接線路

5、時(shí)，將被測(cè)電阻RX接到標(biāo)到RX的接線柱上，測(cè)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(shí)，將使電橋的平衡不穩(wěn)定，甚至可能損壞檢流計(jì)，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(jì)被測(cè)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(gè)檔都能用上，以使電橋易于調(diào)節(jié)平衡，并可保證測(cè)量結(jié)果的有效性。第7頁(yè)，共18頁(yè)。l測(cè)量時(shí)將“電源按鈕B”按下鎖住，然后按下“檢流計(jì)按鈕G”，若此時(shí)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(jì)指到零位為止。l在調(diào)節(jié)電阻過(guò)程中，電橋還未接近狀態(tài)時(shí)，通過(guò)檢流計(jì)的電流可

6、能很大，因此，這時(shí)不應(yīng)使檢流計(jì)按鈕G旋緊，只能在每一調(diào)節(jié)時(shí)，短時(shí)按下按鈕，觀察平衡情況，當(dāng)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)不大時(shí)，便可旋緊按鈕反復(fù)調(diào)節(jié)。l在具有電感性元件的測(cè)量過(guò)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(jì)按鈕G，測(cè)量完畢后，應(yīng)先放松檢流計(jì)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(kāi)產(chǎn)生較大的自感電勢(shì)，使檢流計(jì)損壞。l讀取數(shù)據(jù)，被測(cè)電阻RX倍率比較臂電阻測(cè)量引線電阻l使用完畢后，應(yīng)將檢流計(jì)鎖住，防止機(jī)械振動(dòng)，而損壞檢流計(jì)。l對(duì)具有電容的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)先行放電后再測(cè)量。第8頁(yè)，共18頁(yè)。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(cè)電阻； lR0 限流電阻； lG1 檢流計(jì)； lB 電源按鈕； l G檢流計(jì)按鈕；lP1、P2 電橋電壓接頭； lC1、C2 電橋電流接頭GrCn1C1INIXI2IgI1R0BEPn2P1Cn1C2Pn1P2R4R2RNRXBG1 R1R3E第9頁(yè)，共18頁(yè)。（2）工作原理：l當(dāng)電橋平衡時(shí)，A、B兩點(diǎn)等電位，即Ig0，R1、R3中流過(guò)電流I1,R2、R4中流過(guò)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(shí)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(jī)械聯(lián)動(dòng)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，從而保證了調(diào)節(jié)過(guò)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(wú)關(guān)， 而僅決定于R1R3值，l從（4）中也可以看出測(cè)量精度受后一部分r（R1R4R2R3）R3（r R2R4）影響。第10頁(yè)，共18頁(yè)。（3）QJ44電橋?yàn)槭裁磿?huì)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(gè)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(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響。lRX和RN另一個(gè)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(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)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(cè)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(xiàng)是一個(gè)很小的量，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可忽略不計(jì)。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(cè)量小電阻得到精確度較高的結(jié)果。第11頁(yè)，共18頁(yè)。（4）適用范圍主要用于10以下的低值電阻測(cè)量，可以獲得很高的測(cè)量準(zhǔn)確度和靈敏度。第12頁(yè)，共18頁(yè)。（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(jì)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(jì)靈敏度在最低位置。l根據(jù)被測(cè)電阻的估計(jì)值，選擇合適的倍率，步進(jìn)盤(pán)與滑線盤(pán)示值。l按下電橋電源“B”按鈕并鎖住，若被測(cè)電阻有充電過(guò)程，必須保證30秒后，點(diǎn)按檢流計(jì)“G”按鈕，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)迅速時(shí)，應(yīng)立即松開(kāi)“G”按鈕，重新調(diào)整倍率或步進(jìn)盤(pán)，再點(diǎn)按“G”按鈕，進(jìn)行粗測(cè)。第13頁(yè)，共18頁(yè)。l當(dāng)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)不

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

12、開(kāi)關(guān)，測(cè)取讀數(shù)后拉開(kāi)電源前，先斷開(kāi)檢流計(jì)。測(cè)量220KV以上變壓器時(shí)，在切斷電源前，不僅要斷開(kāi)檢流計(jì)開(kāi)關(guān)，而且還要將被試品進(jìn)電橋的測(cè)量電壓線斷開(kāi)，防止由于拉閘瞬間的反電勢(shì)將電橋橋臂電阻間絕緣和電阻對(duì)地等部位擊穿。l用雙臂電橋測(cè)量時(shí)，與被試品相連的引線一定要四根，且一般P1、P2對(duì)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(cè)電阻相連，則將引線電阻和接觸電阻都測(cè)進(jìn)去了；如果電橋引出四根導(dǎo)線，兩根引線共用一個(gè)接線夾，與被測(cè)電阻用兩個(gè)夾子連接，這根夾子電阻和接觸電阻又被測(cè)進(jìn)去了。當(dāng)RX10時(shí)，影響不明顯，當(dāng)RX0.1時(shí)

13、，測(cè)量誤差就會(huì)超過(guò)10%，所以，應(yīng)用雙臂電橋測(cè)量電阻時(shí)，必須將電橋的電流和電壓接頭分別對(duì)應(yīng)地與被測(cè)電阻連接。第15頁(yè)，共18頁(yè)。l繞組電阻與溫度關(guān)系密切，測(cè)量時(shí)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(shí)，上層油溫作為繞組溫度，變壓器上、下層油溫不超過(guò)3時(shí)，認(rèn)為繞組溫度與油溫平衡。l無(wú)法測(cè)量繞組溫度時(shí)，測(cè)量結(jié)果只能用作三相是否平衡的比較，絕對(duì)值值在參考。l為了使測(cè)量數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相比較，應(yīng)將不同溫度下測(cè)量的電阻換算到l75值，以便進(jìn)行比較。l測(cè)量表計(jì)的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5級(jí)，測(cè)量引線截面應(yīng)盡量粗些，且接觸必須良好。第16頁(yè)，共18頁(yè)。 總之，影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素很總之，影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素很多，如表計(jì)、引線、溫度、接觸多，如表計(jì)、引線、溫度、接觸情況和穩(wěn)定時(shí)間等，在實(shí)際測(cè)量情況和穩(wěn)定時(shí)間等，在實(shí)際測(cè)量中應(yīng)引起注意。中應(yīng)引起注意。第17頁(yè)，共18頁(yè)。四、測(cè)量結(jié)果的分析與判斷四、測(cè)量結(jié)果的分析與判斷l(xiāng)先對(duì)測(cè)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)