电气测量5章课件.ppt

1、第五章 电路参数的测量 第一节第一节 电路参数的测量方法电路参数的测量方法 第二节第二节 直流单电桥直流单电桥 第三节第三节 直流双电桥直流双电桥 第四节第四节 交流阻抗电桥交流阻抗电桥 第五节第五节 变压器比率臂电桥变压器比率臂电桥 第六节第六节 绝缘电阻表绝缘电阻表 第七节第七节 接地电阻测量仪接地电阻测量仪本章要点本章要点 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。变压器比率臂电桥，可根据专业选择讲授或布置学生自学。

2、第一节 电路参数的测量方法电路参数的测量方法电路参数的测量方法用欧姆表、电容表测电用欧姆表、电容表测电阻、电容阻、电容电桥法电桥法补偿法补偿法利用谐振原理测量电感、电容利用谐振原理测量电感、电容直流参数直流参数交流参数交流参数用电压、电流表即伏用电压、电流表即伏安法测量电阻安法测量电阻用电压、电流、功率表用电压、电流、功率表或功率因数表即三表法或功率因数表即三表法测量交流参数测量交流参数直读法直读法比较法比较法谐振法谐振法间接法间接法返回本章首页第二节 直流单电桥 一、单电桥工作原理一、单电桥工作原理 。RRRRX仪为指零为被测电阻较臂称为比称为比率臂中其单电桥由四个桥臂组成 P,432 调节

3、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。返回本章首页 调节单电桥平衡调节单电桥平衡 调节单电桥比率臂和比较臂电阻使电桥平衡，可推出可得代入上式平衡时 ,0 43213322441IIIIIRIRIRIRIRX比较臂电阻比率臂电阻的比率 432RRRRX返回本章首页 二、单电桥特点、单电桥特点 1.当被测电阻小于10欧时，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10 的电阻时，单电桥已不适用，必须选用双电桥。2.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

4、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。RI返回本章首页三、三、QJ23型单电桥型单电桥 返回本章首页第三节 直流双电桥一、双电桥工作原理一、双电桥工作原理直流双电桥也是由检流计、比率臂和比较臂组成。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。之间用一条的粗母线连接。S21、CC返回本章首页 双电桥平衡公式双电桥平衡公式 根据双电桥电路的连接方式，可写出以下三个方程。)()(2130323211311RRIRIIRIRIRIRIRIRISxSSS联

5、立求解后可得)(22112102012RRRRRRRRRRRRRSx 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。SxRRRR122211,RRRR)(221121020RRRRRRRRR返回本章首页 双电桥特点双电桥特点 1.电位接头的引线电阻与接触电阻包含在比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率臂电阻中，若使比率臂电阻大于10，则，则相比之下引线电阻与接触电阻可略去不计。相比之下引线电阻与接触电阻可略去不计。2.电流接头引线电阻与接触电阻包含在电流接头引线电阻与接触电阻包含在 中，中，电桥平衡过程，电桥平衡过程，大小既不影响电桥的

6、平衡条大小既不影响电桥的平衡条件，也与测量结果无关。件，也与测量结果无关。3.在遵循双电桥接线规则的情况下在遵循双电桥接线规则的情况下,可以用可以用来测量小于来测量小于10，直至，直至0.0001 的电阻，例的电阻，例如测量电机绕组的电阻。如测量电机绕组的电阻。0R返回本章首页0R二、QJl03型双电桥型双电桥 返回本章首页QJl03型双电桥外形型双电桥外形返回本章首页QJ23型电桥面板装置情况如图：比例臂有7档R0有四个转盘电阻串联检流计可用内置也可外接高灵敏检流计电源电压用直流4.5V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QJ23型电桥面板返回本章

7、首页第四节 交流阻抗电桥一、交流阻抗电桥的工作原理一、交流阻抗电桥的工作原理单、双电桥只能测量电阻，测量交流参数要用单、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，可求得臂参数使电桥平衡，可求得联立得当电桥平衡时432133224411,IIIIZIZIZIZI4231ZZZZ43214231zzzz或返回本章首页 交流阻抗电桥的平衡条件交流阻抗电桥的平衡条件 要满足交流阻抗电桥的平衡条件，四个桥臂的阻抗大小与

8、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。维恩电桥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返回本章首页 二二、交流阻抗电桥的收敛性、交流阻抗电桥的收敛性 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为可调的比较阻抗是被测阻抗其中1144113442)j()j(、X，R、XRXRRXRR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。返回本章首页 两种调节平衡方法的收敛性比较 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

9、为需要可调的标准电感，收敛性虽好，但并不实用。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。返回本章首页三、交流阻抗电桥的种类三、交流阻抗电桥的种类 返回本章首页四、万用电桥四、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，用来测量关，把桥臂接成不同形式，用来测量R、L、C、电容损耗因、电容损耗因数不同的参数，下面是数不同的参数，下面是QSl8A型的面板外形图型的面板外形图，tg返回本章首页1桥体桥体 测电容测电容：当测量选

10、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 Cx=量程示值读数盘示值 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tg返回本章首页 测电感测电感：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 被测电感=量程示值读数盘示值 Q=损耗倍率示值损耗平衡盘示值返回本章首页 测电阻测电阻：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 Rx=量程示值读数盘示值返回本章首页2电源电源

11、在测量高值电阻时采用在测量高值电阻时采用9V直流电源；直流电源；防止高阻电阻的寄生电感影响电阻示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。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所以测高阻时，实际上是作为直流电桥使用桥使用。返回本章首页3.指零仪指零仪 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。返回本章首页第五节第五节 变压器比率臂电桥变压器比率臂电桥一、变压器比率臂电桥的基本原理一、

12、变压器比率臂电桥的基本原理1、变电压式、变电压式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SSXSXZNNZEEZNNEEZIEZIE2121212121 可得若 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。返回本章首页 2、变电流式、变电流式 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 0 ,21212121SXSXSXSXzNNzZNNZNZENZEZEIZEI或则若检流计指零

13、 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。返回本章首页 3、双边式、双边式 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SXZNNNNZ2121返回本章首页 二、变比电桥、变比电桥 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。K，RRRRRRRuuK的数值直接刻上变比节旋钮上调可在保持恒

14、定若 ,1122122121返回本章首页 变比误差测量变比误差测量 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 待测变压器K)(22213332333232132321RkRRRRRRRRRRKRRRRRKKKKKKKK返回本章首页可在电阻R3的调节手柄直接刻上变比误差值。第六节 绝缘电阻表 绝缘电阻表又称兆欧表或摇表，是一种简便、常用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，以便检验其绝缘程组、电缆、电器设备等的绝缘电阻，以便

15、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，电机和磁电式流比计两部分组成，兆欧表的外形兆欧表的外形 接地E线路 L屏蔽G返回本章首页 一、一、绝缘电阻表的绝缘电阻表的结构结构 绝缘电阻表绝缘电阻表采用了比率型的磁电系仪表。测量时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，通过动圈大，通过动圈 1 的电流就越小，如标尺按绝缘电阻的电流就越小，如标尺按绝缘电阻值刻度，可以直接读出绝缘电阻值。值刻度，可以直接读出绝缘电阻值。结构

16、内部电路1I返回本章首页二、二、绝缘电阻表的绝缘电阻表的工作原理工作原理 兆欧表铁心与磁极间气隙不等，因此能形成不均匀磁场。兆欧表铁心与磁极间气隙不等，因此能形成不均匀磁场。内内设设1，2两个绕向相反的线圈，线圈两个绕向相反的线圈，线圈1产生动力矩，力矩大产生动力矩，力矩大小决定于外接绝缘电阻，线圈小决定于外接绝缘电阻，线圈2产生反作用力矩，当产生反作用力矩，当 时时 指针停在平衡位置。这时指针停在平衡位置。这时可见可动部分处于平衡状态时，其偏转角是两线圈电流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。由于式中比值的函数。所以这种形式的仪表又叫做

17、比率表。由于式中I2的大小为恒定不变的值，的大小为恒定不变的值，I1随被测绝缘电阻大小而变，所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。以可动部分的偏转角。能够直接反映绝缘电阻的大小。)()()(221112FfKfKII)()(222111fIKfIK返回本章首页 三、采用晶体管直流变换器的兆欧表、采用晶体管直流变换器的兆欧表 ZC30型晶体管兆欧表利用晶体管振荡器将直流电型晶体管兆欧表利用晶体管振荡器将直流电压转换为压转换为10kHz 的交流电压，然后经升压、整流转换为的交流电压，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。与手摇式兆欧表直流高压

18、，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。相比，测量时不需手摇，操作较方便。振荡器高频变压器高压整流低压直流稳压返回本章首页 四、兆欧表的使用四、兆欧表的使用 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。返回本章首页接地E线路 L屏蔽G第七节 接地电阻测量仪 一、一、接地电阻测量仪的工接地电阻测量仪的工作原理作原理 接地电阻测量仪由一台电接地电阻测量仪由一台电压为压为500V或或1000V的交流发

19、的交流发电机、电流互感器、可调的电机、电流互感器、可调的补偿电阻及交流检流计组成。补偿电阻及交流检流计组成。测量时需要用两条金属棒测量时需要用两条金属棒插针作为辅助电极，分别插插针作为辅助电极，分别插在离待测接地极在离待测接地极10米左右。米左右。然后用粗导线将待测接地极然后用粗导线将待测接地极接接 E，将辅助电极接，将辅助电极接P、C，按要求转速摇动发电机，调按要求转速摇动发电机，调节补偿电阻至节补偿电阻至 检流计指零检流计指零 接地电阻接地电阻=互感器比率互感器比率 电阻示值电阻示值发电机被测接地极接地电阻辅助电极返回本章首页 补偿原理补偿原理 接地电阻测量仪是利用补偿原理工作的，发接地电

20、阻测量仪是利用补偿原理工作的，发电机经互感器接在电机经互感器接在E E、C C间，若被测接地极电阻间，若被测接地极电阻为为 ，则产生的电压为，则产生的电压为 。二次绕组在标准电阻二次绕组在标准电阻R R上产生的电压为上产生的电压为KIR KIR 其中其中K K 为互感器变比。为互感器变比。调节调节R R，使检流计指零，表示两电压相互补，使检流计指零，表示两电压相互补偿。偿。可见从标准电阻可见从标准电阻R R 的刻度示值，和互感器的刻度示值，和互感器变比可读出被测接地电阻值。变比可读出被测接地电阻值。KRRKIRIRXXXRXIR返回本章首页二、二、ZC8ZC8型接地电阻测量仪型接地电阻测量仪1

21、001 100 101 10 1 123122121KIIRSKIIRSKIIRS接通接通接通 ZC8型接地电阻测量仪通过转换开关改变并联电阻值，以改变 的比值 K。若转换开关位置对应的变比，改为标以该档量程的最大值，并选用能使下式成立的测量标度盘刻度。接地极电阻=量程最大值 测量标度盘读数 图中机械整流器可将交流电压转换为直流电压，以便使用直流检流计。12II 与返回本章首页 ZC8型接地电阻测量仪 ZC8型接地电阻表是一种专门用于测量接地电阻的便携式仪表，它也可以测量小电阻及土壤电阻率。ZC8ZC8型接地电阻测量仪外形型接地电阻测量仪外形返回本章首页 接地电阻表的使用方法接地电阻表的使用方法 返回本章首页用接地电阻表测量变压器接地装置的接地电阻使用方法返回本章首页