直流电阻测量与原理

1、直流电阻测量与原理直流电阻测量与原理第1页，共18页。目 录l一、测量直流电阻的目的和意义l二、直流电阻的测量原理l1、惠斯顿电桥法l（1）原理接线l（2）工作原理l（3）适用范围l（4）QJ23单臂电桥的正确操作l2、凯尔文电桥法l（1）原理接线l（2）工作原理l（3）QJ44电桥为什么会排除引线电阻和接触电阻的影响l（4）适用范围l（5）QJ44双臂电桥的正确操作l三、测量中注意事项l四、测量结果的分析判断第2页，共18页。一、测量直流电阻的目的和意义一、测量直流电阻的目的和意义l电阻是基本的电气参数之一，它常在直流条件下测量，在直流下测量的电阻称为直流电阻。l线圈直流直流电阻的测量是变压

2、器类试验中既简便，又重要的一个试验项目。l通过线圈直流电阻的测定，可以检查出线圈内部导线接头的焊接质量、引线与线圈接头的焊接质量、分接开关、套管与引线间的焊接是否良好、分接开关各个分接位置接触是否良好、载流部分有无开路或断路的情况以及线圈有无断路现象等。所以无论是在交接或者预防性试验时，都是必要的测试项目之一，并且在主变压器因继电保护动作，切断电流后，也都进行此项试验。第3页，共18页。二、直流电阻的测量原理二、直流电阻的测量原理l惠斯顿电桥法（QJ23直流单臂电桥）l（1）原理接线 l图中： RX 被测电阻 l R2 标准电阻lR0 限流电阻 lE 直流电源lG检流计 l B 电源开关按钮

3、l G 检流计开关按钮 lR3、R4电桥比率臂电阻DAR1R2CGBBR3R4R0GE 13 13 23 23第4页，共18页。（2）工作原理:l当R1上电压降等于R2上电压降时则A、B两点之间没有电位差，即检流计中没有电流流过，此时1流经R1和R3，2流经R2和R4，电桥达到平衡。当电桥平衡时UCAUCB lUCAR1UCDR1R3 UCBR2UCDR2R4lR1R1R3R2R2R4 R1R4R2R3l则 R1R3R4 R2 l若将R1换成被测电阻RX，并将R3和R4做成一定比例的可调电阻（10 n），R2为平滑的可调电阻，调节R2使电桥达到平衡，则：lRXR3R4 R2 R2。第5页，共1

4、8页。（3）适用范围：l由图可见RX包括引线电阻在内，故实际电阻等于RX减去引线电阻，当被测电阻越小，则引线电阻造成的测量误差越大，因此应尽量减小引线电阻的影响。当QJ23电桥测低值电阻时，由于连接导线电阻及连接与电桥端子之间的接触电阻的影响不能忽略而造成测量误差，为此QJ23单臂电桥适用于测量10以上的电阻。第6页，共18页。（4）QJ23单臂电桥的正确操作：l根据被测电阻的大致范围和对测量准确度的要求,选用电桥的量程应大于被测电阻。l如果需要外接直流电源,应根据说明书的要求来选择,一般电桥的电源电压为3-4.5V。l使用电桥时,先将检流计锁扣打开,若指针不在零位,则应调节到零位。l连接线路

5、时，将被测电阻RX接到标到RX的接线柱上，测量引线应选择较粗较短的连接导线，并将接头拧紧，接触不良时，将使电桥的平衡不稳定，甚至可能损坏检流计，所以要特别注意。l如果要外接电源，则电源正极应接电桥的“”端组，电源负极应接电桥的“”端组。l估计被测电阻的大小，选择适当的桥臂比率。比率臂的选择应使比较臂的四个档都能用上，以使电桥易于调节平衡，并可保证测量结果的有效性。第7页，共18页。l测量时将“电源按钮B”按下锁住，然后按下“检流计按钮G”，若此时指针按正方向偏转，则应加大比较臂电阻，反之，则应减小。如此反复调节，直到检流计指到零位为止。l在调节电阻过程中，电桥还未接近状态时，通过检流计的电流可

6、能很大，因此，这时不应使检流计按钮G旋紧，只能在每一调节时，短时按下按钮，观察平衡情况，当检流计偏转不大时，便可旋紧按钮反复调节。l在具有电感性元件的测量过程中（如变压器等），应特别注意先按下电源按钮B，再按下检流计按钮G，测量完毕后，应先放松检流计按钮G，再放松电源按钮B。否则将因电源的突然接通和断开产生较大的自感电势，使检流计损坏。l读取数据，被测电阻RX倍率比较臂电阻测量引线电阻l使用完毕后，应将检流计锁住，防止机械振动，而损坏检流计。l对具有电容的设备进行测量时，应先行放电后再测量。第8页，共18页。二、凯尔文电桥法（二、凯尔文电桥法（QJ44直流双直流双臂电桥）臂电桥）l原理接线图：

7、图中：R1、R2、R3 、R4 电桥比率臂电阻； l RN 标准电阻Gl RX 被测电阻； lR0 限流电阻； lG1 检流计； lB 电源按钮； l G检流计按钮；lP1、P2 电桥电压接头； lC1、C2 电桥电流接头GrCn1C1INIXI2IgI1R0BEPn2P1Cn1C2Pn1P2R4R2RNRXBG1 R1R3E第9页，共18页。（2）工作原理：l当电桥平衡时，A、B两点等电位，即Ig0，R1、R3中流过电流I1,R2、R4中流过电流I2，根据克希荷夫电压定律可得方程组：lIXRXI2 R2I1 R1-(1)lI2R4IXRNI1 R3-(2) 电桥平衡时IXINlI2（R2R4

8、）(IXI2) r-(3)l解以上方程得：lRXR1RNR3r（R1R4R2R3）R3（r R2R4）-（4）l由于电桥采用了机械联动的转换开关，从而保证了调节过程中 R1R2，lR3 R4，也保证了R1R4R2 R30。 因此RXR1RN R3-（5）l这样，RX与标准电阻RN到RX之间的引线电阻无关， 而仅决定于R1R3值，l从（4）中也可以看出测量精度受后一部分r（R1R4R2R3）R3（r R2R4）影响。第10页，共18页。（3）QJ44电桥为什么会排除引线电阻和接触电阻的影响lRX和RN的电压端的引线电阻和接触电阻分别和大于10（至少等于1）的桥路电阻串联，虽然可能影响R1R4R2

9、 R30的条件，但R1R4R2 R3很小。lRX和RN各有一个电流端的引线电阻和接触电阻，在电源回路中只影响工作电流的大小，对测量结果无影响。lRX和RN另一个电流端的接线电阻和接触电阻与小电阻r串联，如果能满足lR1R4R2 R30的条件，则对测量结果无影响，如果由于某种原因（例如上述电压端引线电阻和接触电阻的影响），使得R1R4R2 R3稍偏离零值，则将引起测量结果的误差，但由于r是粗导线做成的，阻值很小，故lrR3（rR2R4）很小，而R1R4R2 R3也很小，两者之积更小，所以（4）中附加项是一个很小的量，对测量结果的影响可忽略不计。l由此可知，直流双臂电桥可以较好地排除引线电阻和接触

10、电阻的影响，使测量小电阻得到精确度较高的结果。第11页，共18页。（4）适用范围主要用于10以下的低值电阻测量，可以获得很高的测量准确度和灵敏度。第12页，共18页。（5）QJ44双臂电桥的正确操作l严格按四端子接线，且接触良好。l接通检流计电源“B”，约1分钟后进行指针调零。l检查、确认检流计灵敏度在最低位置。l根据被测电阻的估计值，选择合适的倍率，步进盘与滑线盘示值。l按下电桥电源“B”按钮并锁住，若被测电阻有充电过程，必须保证30秒后，点按检流计“G”按钮，发现指针偏转迅速时，应立即松开“G”按钮，重新调整倍率或步进盘，再点按“G”按钮，进行粗测。第13页，共18页。l当检流计指针偏转不

11、超过10刻度时，可锁住“G”按钮，通过滑线盘或步进盘调节，使电桥初步平衡。l缓慢增加检流计灵敏度（指针偏转不超过10刻度）。仅用滑线盘反复调节平衡，直至检流计灵敏度最大且平衡。l若用滑线盘不能平衡，则应先降低检流计灵敏度，在改变步进盘示值，并保证（步进盘2滑线盘2）（步进盘1滑线盘1），提高灵敏度，用滑线盘实现最终平衡。l测量完毕，将检流计灵敏度旋至最低位置，再松开“G”按钮，最后松开“B”按钮，关断检流计电源。l 准确读数，RX倍率（步进盘示值滑线盘示值）。第14页，共18页。三、测量中注意事项：三、测量中注意事项：l用电桥法测量绕组电阻时，由于绕组的电感量较大，须等电流稳定后，再合上检流计

12、开关，测取读数后拉开电源前，先断开检流计。测量220KV以上变压器时，在切断电源前，不仅要断开检流计开关，而且还要将被试品进电桥的测量电压线断开，防止由于拉闸瞬间的反电势将电桥桥臂电阻间绝缘和电阻对地等部位击穿。l用双臂电桥测量时，与被试品相连的引线一定要四根，且一般P1、P2对应地压在C1、C2的下面（注意不是直接短接），导线截面尽可能粗些。 如果将电桥的P1、P2和C1、C2连在一起，引出两根线与被测电阻相连，则将引线电阻和接触电阻都测进去了；如果电桥引出四根导线，两根引线共用一个接线夹，与被测电阻用两个夹子连接，这根夹子电阻和接触电阻又被测进去了。当RX10时，影响不明显，当RX0.1时

13、，测量误差就会超过10%，所以，应用双臂电桥测量电阻时，必须将电桥的电流和电压接头分别对应地与被测电阻连接。第15页，共18页。l绕组电阻与温度关系密切，测量时必须准确记录绕组的平均温度。当绕组温度与绝缘油温度平衡时，上层油温作为绕组温度，变压器上、下层油温不超过3时，认为绕组温度与油温平衡。l无法测量绕组温度时，测量结果只能用作三相是否平衡的比较，绝对值值在参考。l为了使测量数据与历史数据相比较，应将不同温度下测量的电阻换算到l75值，以便进行比较。l测量表计的准确度不应低于0.5级，测量引线截面应尽量粗些，且接触必须良好。第16页，共18页。 总之，影响测量准确度的因素很总之，影响测量准确度的因素很多，如表计、引线、温度、接触多，如表计、引线、温度、接触情况和稳定时间等，在实际测量情况和稳定时间等，在实际测量中应引起注意。中应引起注意。第17页，共18页。四、测量结果的分析与判断四、测量结果的分析与判断l先对测量结果进行横向比较，其相互间的最大差别应符合相关规程规