电磁测量课件 第五章

第三节 高值电阻的测量
一、兆欧表
1．磁电系流比计
∞ 0
固定部分包括：永久磁铁、 极掌和铁心，极掌与铁心之间 N S 的气隙不均匀，而且，铁心有 开口，目的是使气隙中的磁场 磁电系流比计的结构 不均匀。 可动部分包括两个线圈、转轴和指针。两个线圈的相对 位置固定，且绕向相反，一个用来产生转动力矩，另如一个 用来产生反作用力矩，如图所示。
也可以计算出被测电阻的值。 5．半偏电流法
半偏电流法测量电阻的电路
电路如图，首先调节Rs＝0，从电流表读出短路电流，然 后调节Rs使电流减小到短路电流的一半，则Rs的值就等于被测 电阻的值。
6．半偏电压法（参照半偏电流法） 7．替代法（参照磁电系表头内阻的测量） 8．电位差计法 将电流变换成电源，再用电位差计进行测量。 9．电阻—电压变换法 电路如图，根据
×
由于气隙中的磁场不均匀，线圈所处的位置不同，通过两 线圈的磁感应强度都是指针偏转角的函数，即
B1 = f1 (α )
B2 = f 2 (α )
两个线圈分别产生的力矩为
M1 = K1I1B1 = K1I1 f1 (α )
M2 = K2 I2 B2 = K2 I2 f2 (α )
当两个力矩相等时，指针有一个固定的偏转角，有
3．单电桥的使用及注意事项 （1）电桥放平，打开检流计锁扣，校正检流计零点； （2）将被测电阻接在接线端钮上； （3）选择合适的比例臂倍率，调节平衡； （4）电桥达到平衡后，即可读数。被测电阻=比例臂倍率 ×比较臂阻值。 （5） 在被测电阻未接入时，禁止按下B和G； （6） 注意被测对象； （7） 测较小的电阻时，应尽量降低电源电压，并且只允 许在短时间内接通电源，以免导致桥臂过流； （8） 电桥用毕，用锁扣将检流计的可动部分锁定，以防 震动损坏检流计。
第五章 直流电阻的测量
第一节 中值电阻的测量 第二节 低值电阻的测量 第三节 高值电阻的测量 第四节 网络中电阻的测量 第五节 变压器绕组直流电阻的测量
第一节 中值电阻的测量
一、欧姆表（电阻表 ）
1．欧姆表的工作原理 如图电路，流过表头的 电流为
E Rx I Ig Rg
Rm
E I= R0 + R x
D
R A B = R1 // R 2
RAB
RCD
RCD = R3 // R4
等效电路
等效输入
RF U o = − Ui Rx
等效输入电路
等效反馈
Rx Uo = − Ui Ri
等效反馈电路
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第五节 变压器绕组直流电阻的测量
变压器直流电阻的测量是变压器出厂及预防性试验的重 要测量项目之一，目的是检测出以下问题： (1) 绕组焊接质量； (2) 分接开关位置接触是否良好； (3) 绕组或出线有无断线； (4) 并联支路的正确性。
＋ U －
Rx
1 S2
CN
G
u C = U (1 − e
−
t RxC N
冲击法测量高值电阻的电路
)
− t Rx C N
Q C = C N u C = C NU (1 − e
U )≈ t Rx
然后将开关S合向“2”，用冲击检流计测出该电量，可得 U Rx = t C Qα m
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3．定流法 如图电路，先将开关S合向“1”，调节R使通过检流计的 电 流有一个固定值，读出
三、间接测量 1．伏安法 设电压表的内阻为 RV ，电流表的内阻为 RA ,则当
Rx < RV RA 时采用电压表后接；当 R x > R V R A 时采用
电压表前接。
A ＋ Rx V U － V Rx A
＋ U －
电压表后接 伏安法测量电阻的电路
电压表前接
2．定流法 电路如图，先将开关打开，调节Rs使通过电流表的电流 在半偏以上，读出Rs的示值Rs1；保持电源电压不变，然后 将开关闭合，调节Rs使通过 电流表的电流恢复原来的读 数，读出Rs的示值Rs2 ，则 被测电阻为
二、微欧表
构成：恒流源、 放大器 和磁电系表头。 放大器输入为
IS Rx
放 大 器
U x = IS Rx
放大器输出为
U o = KI S Rx
微欧表的结构
则磁电系表头指针的偏转角可以反映被测电阻的大小。
三、间接测量
1．伏安法 用伏安法也可以测量 低值电阻，但被测电阻必 须采用四端接线方式，以 消除接触电阻和引线电阻 的影响。由于被测电阻两 端的电压较低，电压表一 般采用毫伏表，测量电路 如图所示。
4．单电桥测量低值电阻存在的问题 用单电桥测量低值 电阻时，由于接触电阻 和引线电阻的影响，将 给测量结果带来较大误 差。图中的r1 和r2 是接 触电阻和引线电阻的总 和，当 R4 < r1 + r2 时， 测量结果已没有意义。
r1 E R4 r2 G R3 R1 R2
单电桥测量低值电阻的等效电路
a c e c+e = = = b d f d+ f
把接触电阻和引线电阻按一定的比例分配到其他电阻上， 使之在比例中不起使用。
3．三次平衡双电桥 4．使用双电桥应注意的事项 双电桥的使用与单电桥的使用基本相同，使用时除前面 讲到的单电桥的使用及注意事项外，还应该注意以下几点： （1）必须正确连接被测电阻的电流端钮和电位端钮，如果 被测电阻没有专门的电位端钮（如测量一段导线的电阻），应 将被测电阻接成四端的形式，并保证两个电位端钮总在两个电 流端钮的内侧； （2）每次调节电桥时，电源接通的时间要尽量短，避免桥 臂过流； （3）如果外接检流计，检流计的灵敏度不宜过高，否则电 桥难以调至平衡。
电压比较法测量电阻的电路
这种测量方法的优点是：只要电源电压恒定，就能测得 准确，也就是说，电压表的内阻不影响测量结果的准确度。
4．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 一只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，根据 Rx
I N RN = I x Rx
A + U － RS
电压灵敏度 假设 R2 变化为 R2 + ∆R2 ，则
∆U g E SU = = ∆R2 R1 R4 (1 + )(1 + ) R2 R2 R3
将电桥中的指零仪和电源的位置互换，使之变为另一个电 桥，这两个电桥称为共轭电桥。可以证明，这两个电桥的平衡 条件相同，但它们的灵敏度却不同。 指零仪一端接在两个较大电阻之间，另一端接在两个较小 电阻之间，此时电桥的灵敏度高。
∆R x γ = × 100 % Rx
5．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； （2）注意被测对象； （3）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20%～80%范围内，以提 高测量的准确度。
RN， Rx
得
Uo Ui + =0 Rx RN
Uo Rx = − RN Ui
+ Ui －
－ +
+ Uo －
电阻-电压变换电路
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第二节 低值电阻的测量
一、双电桥
电路如图
I1 R1 G I3 P1 C1 IN R N P2 C2 r C3 R3 R4 I4 P3 R x Ix P4 C4 R2 I2
E
R0
双电桥的电路
1．平衡条件
R3 r R2 R2 R4 Rx = RN + ( − ) R1 R1 R3 R3 + R4 + r
采用联动开关使 R1 = R3， R2 = R4 ，并使 r 尽量小，保证 上式第二项等于0，得
R2 Rx = RN R1
2．双电桥对接触电阻和引线电阻的处理措施
（1）排除 把接触电阻和引线电阻安排在测量电路以外，使它们 对测量结果没有影响。 （2）覆没 用大电阻和小电阻（接触电阻和引线电阻）串联，使 小电阻可以忽略不计。 （3）按比例分配 按比例分配的原理是根据初等函数中的连比关系
Ix
E Rx = − RA IA
式中的RA是电流表的内阻。
R1 A RS
R2
I2 A
Rx E
IA C 电桥平衡法的电路图
三、电阻—电压变换法
原始电路如上图所 示，将A、B、C、D 用 短路线联接在一起，将 被测电阻联接的电阻进 行等效，如下图所示。 其中
R1 A Rx R3 C
B R2 原始电路 Rx R4
C1 + U － C2 伏安法测量电路 A P1
R
mV
P2
2．电阻—电压变换法 电路如图，可得
Uo = I x Rx = −I N Rx
采用高内阻电压表 或电位差计测量两端的 电压，再根据
+ Ui － 电阻—电压变换电路 RN P1 IN RX C1 － + Ix C2 P2
+ Uo －
IN
U N = RN
I1 K 1 f 1 (α ) = = K f (α ) I2 K 2 f 2 (α )
得
I1 α = F( ) I2
2．工作原理 兆欧表由磁电系流比计、手摇发电机和附加电阻构成， 如图所示。
E I1 = R1 + R3 + Rx E I2 = R2 + R4
有
R1 + R3 + Rx α = F( ) = F ( Rx ) R2 + R4
定流法测量电路
第四节 网络中电阻的测量
一、局部断流法
当 I2 小到可 以忽略时，可以 认为
E Rx = IA
当 I2 补可以 忽略时，不能采 用该方法。