电磁测量第五章

1、第五章第五章 直流电阻的测量直流电阻的测量第一节第一节 中值电阻的测量中值电阻的测量第二节第二节 低值电阻的测量低值电阻的测量第三节第三节 高值电阻的测量高值电阻的测量第四节第四节 网络中电阻的测量网络中电阻的测量第五节第五节 变压器绕组直流电阻的测量变压器绕组直流电阻的测量 第一节第一节 中值电阻的测量中值电阻的测量一、欧姆表（电阻表一、欧姆表（电阻表 ）RmERxIIgRg欧姆表的结构欧姆表的结构 1欧姆表的工作原理欧姆表的工作原理0mgRRR其中其中是欧姆表的内阻。是欧姆表的内阻。xRREI0流过表头的电流为流过表头的电流为对于不同的对于不同的RxRx对应不同的对应不同的I IRxRx越

2、大，越大，I I越小，指针偏转越小，指针偏转越小，反之亦然，可测电阻越小，反之亦然，可测电阻电阻增加方向与电流增加方向相反电阻增加方向与电流增加方向相反, ,但不是反比关系，标尺但不是反比关系，标尺刻度不均匀刻度不均匀 Rx=0,I=Ig Rx=0,I=Ig，满偏，满偏 Rx=Rx=，I=0I=0，指零，指零Rx=RRx=R0 0,I=1/2,I=1/2* *Ig,Ig,中心中心R R0 0为欧姆表的为欧姆表的中心值中心值从标尺上，在电阻值较大时，从标尺上，在电阻值较大时，刻度较稀，读数欠准确。刻度较稀，读数欠准确。30201055001001k 欧姆表的标度尺欧姆表的标度尺特点特点表头的指针

3、就不可能再达到满偏，此时用欧姆表测表头的指针就不可能再达到满偏，此时用欧姆表测量电阻，将会给测量结果带来误差。量电阻，将会给测量结果带来误差。2 2欧姆零调整器欧姆零调整器0 xR 由于电池使用时间越久，其端电压就越低，当由于电池使用时间越久，其端电压就越低，当时，时，SRSR通过调节通过调节，可以使指针达到满偏，欧姆标尺的零位，可以使指针达到满偏，欧姆标尺的零位，为了消除这种误差，为了消除这种误差，可以在表头两端并联一个可调电阻可以在表头两端并联一个可调电阻欧姆零调整欧姆零调整用欧姆表测量电阻之前，必须先进行调零用欧姆表测量电阻之前，必须先进行调零指针零点指针零点欧姆零点欧姆零点3.3.多量

4、程欧姆表多量程欧姆表多量程多量程共用一个标尺：共用一个标尺：* *1 1、* *1010、* *100100、* *1K1K、* *10K10K多档多档中心标度值：中心标度值： * *1 1 档中心值档中心值 测量结果测量结果=读数读数*倍率倍率如如Ig=1mAIg=1mA，R R0 0=1200=1200欧，取欧，取中心标度值中心标度值为为1212欧欧设计多量程欧姆表时设计多量程欧姆表时: :a a、确定表头参数（、确定表头参数（Ig,Rg)Ig,Rg)b b、电源、电源( (* *1-1-* *1K1K档用档用1.5V1.5V干电池，干电池，* *10K10K以上档用以上档用9V9V集层电

5、池）集层电池）c c、中心标度值中心标度值(10-60(10-60欧姆之间）按欧姆之间）按1.2V1.2V可使用可使用计算中心值计算中心值d d、计算各档附加电阻值、计算各档附加电阻值IgR2.10 由由计算中心值计算中心值非线性标度尺电阻表的基本误差用测量值的百分数表示，即非线性标度尺电阻表的基本误差用测量值的百分数表示，即 %100 xxRR 4欧姆表的准确度等级欧姆表的准确度等级5使用欧姆表应注意的事项使用欧姆表应注意的事项1）每次测量之前都必须调整欧姆零，换档也必须调零；）每次测量之前都必须调整欧姆零，换档也必须调零；2）注意被测对象；）注意被测对象；3）测量高值电阻时，手不得同时接触

6、表笔的金属部分；）测量高值电阻时，手不得同时接触表笔的金属部分；4）测量网络中的电阻时，要断开电阻一端，如果不允许断）测量网络中的电阻时，要断开电阻一端，如果不允许断开电阻一端，应采用其他方法进行测量；开电阻一端，应采用其他方法进行测量；5）应尽量使指针偏转在标尺的）应尽量使指针偏转在标尺的20%80%范围内，以提高范围内，以提高测量的准确度。测量的准确度。 二、直流单电桥二、直流单电桥作用：作用： 用来测量电阻或与电阻由一定函数关系的比较仪器用来测量电阻或与电阻由一定函数关系的比较仪器单比电桥（惠斯登电桥），测中值电阻，单比电桥（惠斯登电桥），测中值电阻，1-105 直流双比电桥（凯尔文电桥

7、），测低值电阻直流双比电桥（凯尔文电桥），测低值电阻,小于小于1 分类：分类： 利用比较法测量电阻利用比较法测量电阻 测量准确度高，准确度可达十几万分之几测量准确度高，准确度可达十几万分之几 测量阻值范围广（毫欧测量阻值范围广（毫欧兆欧）兆欧）特点：特点：比较：比较： 直流电桥不受电源电压影响直流电桥不受电源电压影响1. 概述概述2134RRRRRx3241RRRR2. 结构结构3. 平衡条件平衡条件4. 桥路特点桥路特点SI、SU和和SP,202220dRdIRRRISI202220dRdURRRUSU ERRRRRRERRRRRRRRERRRRRRRRRRRERRRRRRRRUUERRRR

8、RRRRERRRRRRUbdbdbd)()()()(43213243214132432213241324342212243214132434212 ERRRRRRUbd432132 11342143213222RRRREERRRRRRRRUScdU电压灵敏度推导电压灵敏度推导ARRRR4321 EAASU21 共轭电桥及其等效电路共轭电桥及其等效电路原电桥原电桥6. 实用单比电桥实用单比电桥213RRRRx213RRRRx RbRkK 2%22%RRbkRxR 2213RRRRRx2213RRRRRx 2xxxRRR 9 9单电桥测量低值电阻存在的问题单电桥测量低值电阻存在的问题单电桥测量低值

9、电阻的等效电路单电桥测量低值电阻的等效电路 GR2R4ER1R3r1 r2 用单电桥测量低值电阻时，用单电桥测量低值电阻时，由于接触电阻和引线电阻的由于接触电阻和引线电阻的影响，将给测量结果带来较影响，将给测量结果带来较大误差。大误差。 问题问题：接触电阻和：接触电阻和引线电阻引线电阻r1、 r2在与被测电阻在与被测电阻Rx大小接近大小接近时，如何处理？时，如何处理？r1 和和r2 接触电阻和引线电阻总和接触电阻和引线电阻总和412Rrr当当 时，时，测量结果没有意义测量结果没有意义设电压表的内阻为设电压表的内阻为 RV ，电流表的内阻为，电流表的内阻为 RA电压表前接电压表前接U A V R

10、x 三、间接测量三、间接测量 1伏安法伏安法测量电阻测量电阻VAxRR R当当 时采用电压表前接时采用电压表前接VAxRR R 当当 时采用电压表后接时采用电压表后接U A V Rx电压表后接电压表后接先将开关打开，调节先将开关打开，调节Rs使通过电流表的电流在半偏以上，读使通过电流表的电流在半偏以上，读出出Rs的示值的示值Rs1保持电源电压不变，然后将开关闭合，调节保持电源电压不变，然后将开关闭合，调节Rs使通过电流表使通过电流表的电流恢复原来的读数，读出的电流恢复原来的读数，读出Rs的示值的示值Rs2RSRxU+-SAI这种方法适应于被测电阻较小的情况这种方法适应于被测电阻较小的情况 2

11、2定流法定流法测量电阻测量电阻AS2S1S2xR RRRR被测电阻为被测电阻为 将已知标准电阻和被测电阻串联，采用恒压源供电，用电将已知标准电阻和被测电阻串联，采用恒压源供电，用电压表分别测量两端的电压和两端的电压压表分别测量两端的电压和两端的电压 优点是：只要电源电压恒定，就能测得准确，电压表的内优点是：只要电源电压恒定，就能测得准确，电压表的内阻不影响测量结果的准确度。阻不影响测量结果的准确度。 3 3电压比较法电压比较法测量电阻测量电阻NNxxUURR被测电阻被测电阻RxRN+ UUxUN 4 4电流比较法电流比较法 将已知标准电阻和被测电阻并联，采用恒流源供电，用电流将已知标准电阻和被

12、测电阻并联，采用恒流源供电，用电流表分别测量通过标准电阻的电流和通过被测电阻的电流表分别测量通过标准电阻的电流和通过被测电阻的电流 被测电阻的值被测电阻的值NNxxI RI R5 5半偏电流法半偏电流法 首先调节首先调节Rs0，从电流表读出短路电流，然后调节，从电流表读出短路电流，然后调节Rs使电流使电流减小到短路电流的一半，则减小到短路电流的一半，则Rs的值就等于被测电阻的值。的值就等于被测电阻的值。Rx+U半偏电流法测量电阻电路半偏电流法测量电阻电路ARS 6 6半偏电压法（参照半偏电流法）半偏电压法（参照半偏电流法） 7 7替代法（参照磁电系表头内阻的测量替代法（参照磁电系表头内阻的测量

13、 8 8电位差计法电位差计法 将电流变换成电源，再用电位差计进行测量。将电流变换成电源，再用电位差计进行测量。 9 9电阻电阻电压变换法电压变换法 RxUo+Ui+电阻电阻- -电压变换电路电压变换电路+RN， oNixURRU 得得oiN0 xUURR 根据根据一、一、 直流双比电桥（凯尔文电桥）直流双比电桥（凯尔文电桥）处理方法：处理方法：电压端子端子电压端子端子P1 、P、P、 P电阻电阻淹没法淹没法；电流端子电流端子C1、C4电阻电阻排除法排除法；引线电阻引线电阻r及及电流端子电流端子C、C电阻电阻的处理的处理 按比例分配法按比例分配法双电桥：双电桥：用来测量小于用来测量小于1 的电阻

14、，从的电阻，从原理上可消除引线和接触电阻的影响。原理上可消除引线和接触电阻的影响。C4C1R4R3P1PPP2C2C3R1、R、R、R、为联动电阻为联动电阻联动中联动中值电阻值电阻2143RRRR第二节第二节 低值电阻的测量低值电阻的测量R3 、R4、 443333)(rRrRrrRrRa44334433)(rRrRrrRrRRb443344)(rRrRrrRrRc)()(2211NaxcRRrRRRrR设四端电阻的电位端钮的接触设四端电阻的电位端钮的接触电阻分电阻分别为别为r1、 r2、 r3、 r4 ，引线等效电阻为引线等效电阻为r 334411224433331122)()()()(rR

15、rRrRrRrrRrRrRrrRRrRRNxxNNxRRRRRRRRrRRrRRRRR 12341243312R1 、R2R3 及及R42143RRRR淹没法：淹没法：电压端子端子电压端子端子P1 、P、P、 P电阻与中电阻与中 值电阻相比很小，忽略值电阻相比很小，忽略排除法：排除法：电流端子电流端子C1、C4电阻，排除在测量电路之外，电阻，排除在测量电路之外，对测量结果无影响对测量结果无影响；按比例分配法：按比例分配法：引线电阻引线电阻r及及电流端子电流端子C、C电阻电阻的处的处 理时，按一定比例分配到其他电阻上理时，按一定比例分配到其他电阻上xNxNRRrrxxNNxNxNRrRrRRrr

16、xNxNxxNNrrRRRrRrRR21R3 、R4R3 、R4R1 、 R2 、保持同步变化保持同步变化2143RRRR2143RRrRrRRRrrRRxxNNxNxN 将将C2、C3端子电阻和应先电阻按比端子电阻和应先电阻按比例分配到平衡中，其对电桥平衡不例分配到平衡中，其对电桥平衡不再产生影响再产生影响三种方法中，排除和按比例分配对测量影响三种方法中，排除和按比例分配对测量影响小，而覆没在精确测量中还要加以考虑。小，而覆没在精确测量中还要加以考虑。在单电桥使用的基础上还要注意在单电桥使用的基础上还要注意被测电阻电流、电位端钮的正确连接被测电阻电流、电位端钮的正确连接调节电桥时接通电源时间

17、尽量短调节电桥时接通电源时间尽量短外接检流计灵敏度的选择外接检流计灵敏度的选择图527 双电桥的面板BGC1P1P2C2双电桥面板双电桥面板二、微欧表二、微欧表SxxUI R构成：构成：恒流源、恒流源、 放大器和磁电系表头。放大器和磁电系表头。 oSxUKI R放大器输出为放大器输出为则磁电系表头指针的偏转角可以反映被测电阻的大小则磁电系表头指针的偏转角可以反映被测电阻的大小 放放 大大 器器IS Rx 微欧表的结构微欧表的结构原理原理: 放大器输入为放大器输入为KxR与与U0成正比，因成正比，因Is是常数，故是常数，故与被测电阻与被测电阻Rx成正比成正比 用伏安法也可以测量低值电用伏安法也可

18、以测量低值电阻，被测电阻必须采用四端阻，被测电阻必须采用四端接线方式，以消除接触电阻接线方式，以消除接触电阻和引线电阻的影响。和引线电阻的影响。三、间接测量三、间接测量P1+UAmVRC1P2伏安法测量电路伏安法测量电路C21 1伏安法伏安法四端接线四端接线毫伏表毫伏表2 2电阻电阻电压变换法电压变换法返回采用高内阻电压表或电采用高内阻电压表或电位差计测量两端的电位差计测量两端的电压，再根据压，再根据oNxxxUI RI R确定确定IN 的的值，即可计算出被测电阻的阻值。值，即可计算出被测电阻的阻值。NNNUIRP2P1C1RXRNUo+Ui+电阻电阻电压变换电路电压变换电路+C2INIx由反

19、向运放电路可得由反向运放电路可得4 4脉冲电流法脉冲电流法原理原理: : 给电阻通入幅值较高、持续时间很短的脉冲电流，可给电阻通入幅值较高、持续时间很短的脉冲电流，可以在电阻两端获得幅值较高的脉冲电压，即满足了获得较以在电阻两端获得幅值较高的脉冲电压，即满足了获得较高电压的条件，又不至于损坏被测电阻。高电压的条件，又不至于损坏被测电阻。注意注意: : 测量电阻两端电压时，不能采用普通的电压表，采用测量电阻两端电压时，不能采用普通的电压表，采用能够测量峰值的电压表或采用其他方法进行测量。最后根能够测量峰值的电压表或采用其他方法进行测量。最后根据欧姆定律计算出被测电阻。据欧姆定律计算出被测电阻。第

20、三节第三节 高值电阻的测量高值电阻的测量磁电系流比计的结构磁电系流比计的结构NS0 一、兆欧表（摇表）一、兆欧表（摇表）1 1磁电系流比计结构磁电系流比计结构固定部分：固定部分：永久磁铁、极掌和铁永久磁铁、极掌和铁心，极掌与铁心之间的气隙不均心，极掌与铁心之间的气隙不均匀，而且，铁心有开口，目的使匀，而且，铁心有开口，目的使气隙中的气隙中的。可动部分可动部分: 两个线圈、转轴和指针。两个线圈的相对位置固两个线圈、转轴和指针。两个线圈的相对位置固定，且绕向相反，一个用来产生定，且绕向相反，一个用来产生，另如一个用来产，另如一个用来产生生。11111ISNBM 当当 12 时，时，)()()()(

21、)(112211122221 ffKfKfNSfNSII 若线圈若线圈1、2流过的电流分别为流过的电流分别为I1 、 I2，则它们产生的力矩为，则它们产生的力矩为22222ISNBM 指针偏转角是通过两线圈电流比值的函数指针偏转角是通过两线圈电流比值的函数基本量测量：基本量测量：I1 / I2 ， 可用来构成直流高阻表可用来构成直流高阻表 (摇表摇表)由于气隙的磁场由于气隙的磁场不均匀不均匀，因此，因此B1、B2为为 的函数的函数 11fB 22fB 即即 21IIf 2 2、兆欧表工作原理、兆欧表工作原理 xRRRRRfIIf314221 422311RREIRRREIx 线圈线圈1 1促使

22、指针顺时针偏转，线圈促使指针顺时针偏转，线圈2 2促使指针逆时针偏转促使指针逆时针偏转 Rx=Rx=，I1=0I1=0，I2I2为一定值，指针逆时针偏转最大，为一定值，指针逆时针偏转最大， 此时，电阻刻度为此时，电阻刻度为“”“” Rx=0,I1Rx=0,I1达到最大，达到最大，I2I2为原值，指针顺时针偏转最大，为原值，指针顺时针偏转最大， 此时，电阻刻度此时，电阻刻度“0”0”线圈线圈2 2线圈线圈1 1组成：组成：磁电系流比计和手摇发电机磁电系流比计和手摇发电机 1 1）兆欧表之所以能够测量兆欧级的电阻，一方面是）兆欧表之所以能够测量兆欧级的电阻，一方面是，另一方面是改变了气隙的磁密，是

23、，另一方面是改变了气隙的磁密，是，改变了刻度特性，改变了刻度特性 2 2）兆欧表没有机械反作用力矩，故该表不用时，）兆欧表没有机械反作用力矩，故该表不用时，指针可以停在标尺的任指针可以停在标尺的任意位置意位置说明：说明：兆欧表广泛应用在电力系统的各种预防试验、出厂试验等用兆欧表广泛应用在电力系统的各种预防试验、出厂试验等用来测量高值或绝缘电阻，磁电系流比计是兆欧表的测量机构来测量高值或绝缘电阻，磁电系流比计是兆欧表的测量机构3 3使用兆欧表应注意的事项使用兆欧表应注意的事项1 1）调整：将被测电阻接线端钮）调整：将被测电阻接线端钮(“(“线线”和和“地地”) )开路，摇动开路，摇动发电机手柄观

24、察指针是否指向发电机手柄观察指针是否指向“”“”处，然后将两端钮短处，然后将两端钮短路，缓摇发电机手看是否指向路，缓摇发电机手看是否指向“0”0”位，如果指示不正确调位，如果指示不正确调整后测量。整后测量。2 2）选择电压等级：电压等级要与被测电气设备额定电压对应，）选择电压等级：电压等级要与被测电气设备额定电压对应，保证正确测出绝缘电阻，又不损坏电气设备绝缘。保证正确测出绝缘电阻，又不损坏电气设备绝缘。 3 3）正确接线：直接接在）正确接线：直接接在“线线”(L)(L)和和“地地”(E)之间；对于漏之间；对于漏电严重电气设备，必须接保护线，将电严重电气设备，必须接保护线，将“屏屏”(G)(G

25、)接被测电气接被测电气设备的保护环设备的保护环 4）手摇发电机转速要求）手摇发电机转速要求: 应从慢到快，最后达到额定转应从慢到快，最后达到额定转速速（120转转/分钟）分钟） ，切忌忽慢忽快。由于绝缘电阻随测，切忌忽慢忽快。由于绝缘电阻随测量时间长短不同，一般在一分钟后读数。量时间长短不同，一般在一分钟后读数。5）注意人身和仪表安全）注意人身和仪表安全: 测量前必须切断设备电源，接测量前必须切断设备电源，接地放电。特别是电容量较大设备，测量前后都应充分放电。地放电。特别是电容量较大设备，测量前后都应充分放电。 二、间接测量二、间接测量 为消除漏电流对测量结果影响，需要加装保护环和保护线，使为

26、消除漏电流对测量结果影响，需要加装保护环和保护线，使电阻表面漏电流电阻表面漏电流IS 不通过微安表，而直接回到电源。不通过微安表，而直接回到电源。 AVRxIxISU伏安法测量高值电阻的电路伏安法测量高值电阻的电路 1伏安法伏安法 将开关将开关S合向合向 “1”，电源，电源经对已知标准电容充电，经对已知标准电容充电，经过时间经过时间 t 秒，电容上电秒，电容上电压和电量分别为压和电量分别为GCNRx1 S 2 冲击法测冲击法测量高值量高值电阻电阻的电路的电路U返回NCC(1e)xtRuUNCCNCNCC(1e)xtRxUQuUtR 然后将开关然后将开关S合向合向“2”，用冲击检流计测出该电量，

27、得，用冲击检流计测出该电量，得QCxmURt2冲击法冲击法冲击检冲击检流计流计 3定流法定流法1)1)将开关将开关S合向合向“1”，调节，调节R使通过检流计的电流有一个固定值，使通过检流计的电流有一个固定值，读出读出 的示值的示值 ；2)2)保持电源电压不变，将开关保持电源电压不变，将开关S合向合向“2”，调节，调节R 使通过检流计使通过检流计的电流恢复原来的读数，读出的电流恢复原来的读数，读出 值值 ，则被测电阻为，则被测电阻为S+ +- -RRNUGR2R12IRx1 定流法测量电路定流法测量电路2R2R2R2R2222N2g()xRR RRRRRRR式中的式中的 是检流计的内阻。是检流计的内阻。gR第四节第四节 网络中电阻的测量网络中电阻的测量一、局部断流法一、局部断流法AxERI 当当 I2 小到可小到可以忽略时以忽略时问题问题: 当当 I2不可以忽略时，应该如何测不可以忽略时，应该如何测Rx?二、电桥平衡法二、电桥平衡法AAxERRI当当I2不能忽略时，在上图不能忽略时，在上图A、C之间的短路线中串入一个之间的短路线中串入一个可调电阻形成单电桥电路。可调电阻形成单电桥电路。通过调节通过调节Rs，使通过，使通过R2的电流等于零，则电桥达到平衡的电流等于零，则电桥达到平衡.式中的式中的RA是