直流电阻速测仪在大电流通断试验中的妙用

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直流电阻速测仪在大电流通断试验中的妙用
摘要:利用一个简单的设备直流电阻速测仪,巧妙地实现了快速准确的为电
器产品的通断试验调节负载,不仅适用于交流试验,也适用于直流试验。省时省
力、提高工作效率的同时,也大大延长了试验设备的使用寿命。

关键词:通断试验;内阻;电感;电阻;直流电阻速测仪

检测实验室在根据产品标准检测电器产品的时候,有一个很常见的试验
项目就是电器产品的通断试验。而通断试验的试验条件主要取决于试验电压、试
验电流、交流时的功率因数、直流时的时间常数、试验的次数、相邻次数之间的
间隔时间等等因素。这其中,交流时的功率因数和直流时的时间常数又都取决于
试验时所采用的负载中感抗、容抗、电阻三者所占的比例。现实生活中容抗较少,
下文主要以感抗和电阻为主展开讨论。在试验电流从几十安培到几千安培甚至上
万安培的大电流通断试验中,负载几乎都会用到电感和电阻,通过调节电感和电
阻在总负载中所占的比例,以尽可能真实的模拟各类电器产品在实际使用中所带
负载的情况。而现实生活中是不存在纯电感和纯电阻的,电感线圈除了其所标称
的电感值以外,它的线圈还有一定的内阻,同样电阻除了其所标称的电阻值以外,
它也有一定的感抗。电阻的感抗非常小,以至于可以忽略不计,而电感在小电流
试验中,其内阻相对于试验线路中的电阻值很小时,也是可以忽略不计的,但是
在大电流的通断试验中,由于试验电流较大,试验时选用的负载中电阻也很小时,
电感的内阻往往就不能忽略不计了。下面分别以直流和交流两类试验为例,介绍
一下如何测定电感线圈的内阻并加以合理的利用。

在直流的大电流通断试验中,试验条件主要为试验电压、试验电流、时
间常数等。试验的电压由电源决定,试验电流的大小由电源电压和负载中的电阻
共同决定,时间常数则由负载中的空芯电感和电阻共同决定。在理想情况下,也
即电感为纯电感的情况下,根据欧姆定律,试验电流I等于电压U除以电阻R:

公式(1)
时间常数T等于电感L除以电阻R:
公式(2)
按产品标准中规定的试验电压、试验电流、时间常数等条件进行试验时,将
试验电压、试验电流带入公式(1)即可计算出负载中需要的电阻值,再将时间
常数和计算出的电阻值带入公式(2)即可算出负载中需要的电感值,然后根据
负载中各个电感、电阻的标称值调节,即可得到产品标准中所规定的试验电流和
时间常数。实际上电感并非纯电感,它有自身的内阻存在,这种情况下负载中的
实际电阻值大于计算出的电阻值,得出的试验参数电流会偏小,时间常数也会偏
小。因此在大电流的通断试验中其内阻不可忽略,这时可以利用感性负载直流电
阻速测仪来帮忙。先根据公式(1)和公式(2)算出需要的电阻值R和电感值L,
然后调出负载中需要用到的电感,再用感性负载直流电阻速测仪测出所用电感的
内阻,用R减去得到的就是实际需要再调节的电阻值,根据这个值再去调节电
阻。用这个方法调节出来的负载阻抗非常准确,得出的试验电流和时间常数也就
非常准确。

在交流的大电流通断试验中,试验条件主要为试验电压、试验电流、功
率因数等。试验电压根据标准要求由电源决定,试验电流的大小由电源电压和负
载中的电阻和电感三者共同决定,功率因数则由负载中的电感和电阻共同决定。
同样在理想情况下,也即电感为纯电感的情况下,试验电流I等于电压U除以总
阻抗Z:

公式(3)
总阻抗Z等于电阻和感抗的平方根:
公式(4)
式中为感抗
f为电源频率,例如工频为50Hz
L为电感
为圆周率常数
功率因数等于电阻R除以总阻抗Z:
公式(5)
按具体的产品标准中规定的试验电压、试验电流、功率因数等条件进行试验
时,将试验电压、试验电流带入公式(3)即可计算出负载中需要的总阻抗Z,
再将功率因数和计算出的总阻抗Z带入公式(5)即可算出负载中需要的电阻值
R,然后根据计算出的总阻抗Z和电阻值R利用公式(4)即可算出负载中需要
调节的电感值L,实际的大电流通断试验时,电感L的内阻无法忽略不计,这是
因为调节的负载中电阻值同样大于计算出的电阻值,得出的试验参数电流偏小,
功率因数偏大,难以满足产品标准的相关要求。这时用和直流试验时同样的方法
测出所用电感L的内阻,用R减去RL得到的就是实际需要再调节的电阻值,然
后根据这个值再去调节电阻。用这个方法调节出来的负载阻抗同样非常准确,得
出的试验电流和功率因数自然就符合标准要求了。

电器产品的大电流通断试验对试验电压、试验电流、功率因数、时间常
数的精度要求很高,这也就要求调节试验线路的阻抗时要格外准确。如果不能够
准确快速的调节出需要的阻抗,可能就需要预通电很多次才能得到所需要的试验
参数,这个过程浪费了大量人力、物力的同时,同时对试验设备的消耗也不容忽
视。当然,如果采用上文所述的方法,即可轻松实现一次调节即满足标准参数要
求的理想情况。经过多次实践证明,该方法交直流情况下都适用,确实省时省力,
大大提高了工作效率。工作中节省大量人力、物力的同时,也大大延长了试验设
备的使用寿命,真可谓一举多得。

参考文献:
陆俭国,张乃宽,李奎. 低压电器的试验与检测
贺湘琰. 电器学
陆俭国,曾举章,张乃宽. 机床电器检验测试手册