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变压器绕组直流电阻测试的三种方法(二)

2020.12.01
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

二、平衡电桥法

应用电桥平衡的原理来测量绕组直流电阻的方法称为电桥法。常用的直流电桥有单臂电桥及双臂电桥两种。

1、单臂电桥

单臂电桥测量原理接线如图2所示,当R1上的电压降等于R3上的电压降时,则A、B两点间没有电位差,即检流计中没有电流,此时It流经R1和R2,l2流经R3和R 4,电桥达到平衡。

当电桥平衡时

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若将R1换成被测电阻Rx.并将R2和R4作成一定比例的可调电阻,R3为平滑的可调电阻,调节R3可使电桥达到平衡,则Rx=R2/R4R3=mR3(m=R2/R4)。由图2可见,Rx (R1)包括引线电阻RL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。单臂电桥常用于测量1Ω以上的电阻。图2:单臂电桥测量原理图

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2、双臂电桥

双臂电桥测量原理接线如图3所示。图3:双臂电桥接线原理图P—检流计;RX—被测电阻;R3、R4及R'3、R4—桥臂电阻;RN—标准电阻;C1、C2—被测电阻的电流接头;P1、P2—被测电阻的电压接头

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当检流计中没有电流通过时,C、D两点的电位相等。即

RxIx+R’3I’=R3I (式2)

R’4+RNIX=IR4(式3)

因为

RAB(Ix-I’)=(R’3+R’4I’

所以

RABIX=(R’3+R’4=RAB)I’ (式4)

由式2和式3中消去I得

(RXIX+R’3i’)R4=(R’4I’+RNIX)R3

(RXR4-RNR3)IX=(R’4R3-R’3R4)I’ (式5)

将式5除以式4得

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由于双臂电桥能满足R3≈R’3,R4=R’4,因此式7可化为

Rx=RNR3/R4  (式7)

式7中R3及R’3包含了被测电阻的电压引线电阻,R4及R’4包括标准电阻的电压引线电阻。要满足R’4R3=R’3R4,必须使被测电阻的引线和标准电阻引线的电阻相等(即采用四根截面相同、长度相等的相同导线)否则,会引起一定的测量误差。

从式7还可看出,误差的大小是由R’4R3和R’3R4的差值与电阻RAB共同决定的,所以RAB也应尽量减小.即RX和RN的电流引线要堪量短。可见,双臂电桥能够消除引线和接触电阻带来的测量误差,适宜测量准确度要求高的小电阻。

双臂电桥的测量步骤如下:

测量前,首先调节电桥检流计机械零位旋钮,置检流计指针干零垃。接通测量仪器电源,具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮,置检流计指针于零位。  接入被测电阻时,双臂电桥电压端子P1、P2所引出的接线应比由电流端子C1、C2所引出的接线更靠近被测电阻。

测量前首先估计被测电阻的数值,并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量,使“比较臂”可调电阻各档充分被利用,以提高读数的精度。测量时,先接通电流回路,待电流达到稳定值时,接通检流计。调节读数臂阻值使检流计指零,被测电阻按式8计算被测电阻=倍率×读数臂指示   (式8)

如果需要外接电源,则电源应根据电桥要求选取,一般电压为2-4V,接线不仅要注意极性正确,而且要接牢靠,以免脱落致使电桥不平衡而损坏检流计。

测量结束时,应先断开检流计按钮,再断开电源,以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。

选样标准电阻时,应尽量使其阻值与被测电阻在同一数量级,好满足下列关系式

 

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