劳动出版社《电工仪表与电气测量》-B02-9401第五章

1、电阻的测量在电工测量中占有十分重要的地位，如判断电路的通断、精确测量被测电阻的大小、测量绝缘电阻的数值是否满足要求，测量接地电阻的阻值等。,工程中测量的电阻值一般在1106）11012的范围内。 为了选用合适的测量电阻的方法，以达到减小测量误差的目的，通常将电阻按阻值的大小分为三类： 以下为小电阻 100k为中电阻 100k以上为大电阻。,5-1常用电阻测量方法,5-2兆欧表,5-3接地电阻表,5-4直流单臂电桥,5-5直流双臂电桥,5-6万用电桥,返回目录,5-1 常用电阻测量方法,1熟悉常用的电阻测量方法。,2了解伏安法测量电阻的方法和适用范围。,1. 直接法,采用直读式仪表测量电阻的方法称为直接法。 例如，用电流表测量电流等。,优点：方便快捷。 缺点：准确度较低 。,按获取测量结果的方式分为直接法、比较法和间接法三种。,一、按获取测量结果的方式分类,2. 比较法,采用比较仪表测量电阻的方法称为比较法。 例如，用直流电桥测量电阻。 优点：准确度高 缺点：操作麻烦 。,先测量与电阻有关的量，然后通过有关的公式计算出被测电阻的方法称为间接法。 例如，伏安法测量电阻。 优点：在一些特殊的

2、场合使用很方便 缺点：测量准确度和其他方法相比较低 。,3. 间接法,二、按所使用的仪表分类,按所使用的仪表分类，可分为：万用表法、伏安法、兆欧表法、单臂电桥法、双臂电桥法、接地电阻表法等。,万用表法适用测量中电阻，直接读数，使用方便，测量误差较大。 伏安法适用测量中电阻，能测量工作状态下元器件的电阻值，尤其适用于对非线性元件（如二极管）电阻的测量。测量误差较大，测量结果需计算。,兆欧表法适用测量大电阻，直接读数，使用方便，测量误差较大。 单臂电桥法适用测量中电阻，准确度高，操作麻烦。 双臂电桥法适用测量小电阻，准确度高，操作麻烦。 接地摇表法适用测量接地电阻，准确度较高，操作麻烦。,把被测电阻接上直流电源，然后用电压表和电流表分别测得电阻两端的电压UX和通过电阻的电流IX，再根据欧姆定律计算出被测电阻的方法，称为伏安法。,伏安法测量电阻,a)电压表前接电路,1.电压表前接电路 适用于被测电阻很大（远大于电流表内阻）的情况。,电压表前接电路,2.电压表后接电路 适用于被测电阻很小（远小于电压表内阻）的情况。,电压表后接电路,用伏安法测量晶体二极管的正反向电阻时，什么情况下应用电压表前接

3、方式？什么情况下应用电压表后接方式？,本节小结,1为了选用合适的测量电阻的方法，以达到减小测量误差的目的，通常将电阻按阻值的大小分为三类：以下为小电阻，100k为中电阻，100k以上为大电阻。 2用伏安法测量电阻时，电压表前接电路适用于被测电阻很大的情况。电压表后接电路适用于被测电阻很小的情况。,返回目录,5-2 兆欧表,1掌握兆欧表的结构及原理。,2掌握兆欧表的选择和使用方法。,绝缘电阻是指用绝缘材料隔开的两部分导体之间的电阻。为了保证人身安全和电气设备运行的安全，对不同相导电体之间或导电体与设备外壳之间的绝缘电阻都有一个最低的要求。,电气设备的绝缘性能通常是通过测量其绝缘电阻的大小来判断。,室内低压电气线路中对绝缘电阻的要求是：相线对大地或对中性线之间不应小于0.22M，相线与相线之间不应小于0.38 M。 对家用电器则规定：基本绝缘电阻为2M，加强绝缘电阻为7 M。对低压电机规定应不低于0.5 M，对高压电机规定每千伏工作电压不低于1 M。,一、兆欧表的构造及工作原理,兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻的便携式仪表。 一般的兆欧表主要由手摇直流发电机、磁电系比率表以及测量线

4、路组成。 手摇直流发电机的额定电压主要有500V、 1 000V、2 500V等几种。,1兆欧表结构,兆欧表的测量机构通常采用磁电系比率表。 结构：包括一个永久磁铁和两个固定在同一转轴上且彼此相差一定角度的线圈。 原理：电路中的电流通过无力矩的游丝分别引入两个线圈，使其中一个线圈产生转动力矩，另一个线圈产生反作用力矩。仪表气隙内的磁场是不均匀的，这样的结构可以使仪表可动部分的偏转角与两个线圈中电流的比率有关，故称为磁电系比率表。,兆欧表内部构造示意图,2.兆欧表的工作原理,将被测电阻RX接入端钮“线路L”和“接地E”之间，这时手摇直流发电机手柄，电流将分为两个回路流动：其中的电流I1从发电机正极RXR1线圈1发电机负极；电流I2从发电机正极R2线圈2发电机负极。,在发电机电压U不变的情况下，流经线圈1的电流I1随着被测电阻RX的增大而减小，而线圈1在磁场中受到的转动力矩M1的大小与通过线圈1的电流I1大小以及线圈1所处的位置有关，即,M1I1f1（）,式中f1（）取决于线圈1所在位置磁场分布的情况。,同样道理，线圈2中也有电流I2通过，它在气隙磁场中受电磁力产生反作用力矩M2，M2的大

5、小与通过线圈2的电流I2的大小以及线圈2所处的位置有关，即,M2I2f2（）,式中，f2（）取决于线圈2所在位置磁场分布的情况。,由于线圈1和线圈2的绕向相反，故转动力矩M1和反作用力矩M2的方向相反。当M1M2时，则,I1f1（）I2f2（ ）,整理成,即,上式说明，仪表可动部分的偏转角与两个线圈内所通入电流的比值有关，而与测量电路中的电源电压无关。因此，兆欧表的核心又称为“磁电系流比表”。,当电源电压发生变化时，两个电流I1 和I2将同时变化，两电流的比值并不会变化。但是，实际中如果电源电压太低，远远低于被测设备的耐压值，测量的结果将会有很大的误差。因此，测量时手摇发电机的转速应尽量保持在额定转速，以保证有足够的测量电压。,当电源电压U为一定值时，忽略两线圈的电阻，则,代入偏转角公式，可得,上式说明，一旦仪表的结构确定时，则R1、R2均为定值，此时，仪表可动部分的偏转角只与被测电阻RX的大小有关。,兆欧表指针的偏转角只取决于两个线圈电流的比值，而与其他因素无关。所以兆欧表能够克服手摇发电机电压不太稳定而对仪表指针偏转角产生影响的缺点。由于I2的大小一般不变，而随被测绝缘电阻Rx的改

6、变而变化，所以可动部分的偏转角能直接反映被测绝缘电阻的数值。,注意：兆欧表的标度尺为反向刻度,（1）为什么兆欧表内部气隙的磁场要做成不均匀的？如果做成均匀磁场会出现什么现象？,（2）一般的兆欧表测量后指针会自动回到零位吗？为什么？这样做有什么好处？,二、ZC25型兆欧表,ZC25型携带式兆欧表适用于测量各种电机、电缆、变压器、电信元器件、家用电器和其他电器设备的绝缘电阻。 结构：该表内部采用手摇交流发电机，然后通过整流滤波电路将交流电转换成仪表所需要的直流电压。 优点：使用简单，携带方便，测量时不要其他设备，不用外接电源，并可以直接读出测量结果等。,ZC25型兆欧表测量范围及额定输出电压,1,1ZC25型兆欧表的外形,线路端钮L,屏蔽端钮G,接地端钮E,2. ZC25型兆欧表内部电路,目前生产的兆欧表许多也采用手摇交流发电机，输出的交流电压经过倍压整流后供给测量线路使用。倍压整流电路由V1、V2和C1、C2组成。由于采用倍压整流，所需的交流电压只是直流发电机电压的一半，因此被广泛使用。另外，还有用220V交流电压作电源或用电池作电源的兆欧表。但是不论采用何种电源，最终都要转换成直流电压

7、。,三、兆欧表的选择、使用与维护,选择兆欧表 兆欧表的接线 检查兆欧表,1 . 选择兆欧表,选择兆欧表的原则： 一是其额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相适应。 二是兆欧表的测量范围要与被测绝缘电阻的范围相符合，以免引起大的读数误差。,不同额定电压兆欧表的使用范围,2. 兆欧表的检查,使用兆欧表时应放在平稳、牢固，且远离带大电流的导体和外磁场强的地方。 使用兆欧表之前，要先通过开路试验和短路试验来检查兆欧表的好坏。,表笔分开,表笔短接,3. 切断电源，并进行放电，进行表面处理,为保证人身和设备的安全，测量前必须将被测设备电源切断，并对地短路放电，绝不允许设备带电进行测量。 对含有大电容的设备，测量前应先进行放电，测量后也应及时放电，放电时间不得小于2min，以保证将电放完。 测量前，应将被测电气设备和兆欧表的测量处擦拭干净，并保持被测物表面的清洁，尽量减少接触电阻，确保测量结果的准确性。,4 .兆欧表的接线,兆欧表有三个接线端钮，分别标有L（线路）、E（接地）和G（屏蔽），使用时应按测量对象的不同来选用。当测量电气设备对地的绝缘电阻时，应将L接到被测设备上，E可靠接地即可。,

8、兆欧表屏蔽端钮的作用,屏蔽端钮G的作用：屏蔽绝缘体表面的漏电电流。 由于加接屏蔽G后的测量结果只反映绝缘电阻的大小，因而大大提高了测量的准确度。,5正确测量读数,操作者一手固定兆欧表，一手摇动兆欧表手柄。摇动兆欧表手柄时应由慢渐快至额定转速120r/min。,测量时，绝缘电阻值随着测量时间的长短而不同，一般采用1min以后的读数为准。,测量时兆欧表的操作方法,测量电气设备的绝缘电阻时，应记下测量时的温度、湿度、被测设备的状况等，以便于分析测量结果。,6正确拆线,在兆欧表未停止转动和被测设备未放电之前，不得用手触及被测设备的测量部分，也不得进行拆除导线的工作，以免发生触电事故。 测量具有大电容设备的绝缘电阻，测量后不能立即停止摇动兆欧表，以防已充电的设备放电而损坏兆欧表。应在读数后一边降低手柄转速，一边拆去接地线，最后再停止转动兆欧表手柄。,为什么兆欧表的接线必须采用绝缘良好的单根多股线，不得采用双股绝缘线，且两根接线不得缠绕在一起使用？,本节小结,1通过测量电气设备的绝缘电阻，可以达到以下目的：（1）了解电气设备绝缘结构的绝缘性能，判断是否存在局部绝缘介质开裂或损坏的情况；（2）了解绝

9、缘体有无受潮及受污染情况；（3）检验绝缘是否能承受耐压试验。 2一般的兆欧表主要由手摇直流发电机、磁电系比率表以及测量线路组成。,3选择兆欧表的原则是：（1）兆欧表的额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相适应。（2）兆欧表的测量范围要与被测绝缘电阻的范围相符合，以免引起大的读数误差。,返回目录,5-3 接地电阻表,1了解接地电阻表的结构及原理。,2熟悉接地电阻表的使用方法。,接地电阻表又称为接地电阻测试仪，主要用于测量电气设备接地装置以及避雷装置的接地电阻。由于其外形与摇表（兆欧表）相似，故俗称接地摇表。,接地装置必须进行定期检查和维修，以确保它的安全可靠性。 生产实际中要求接地装置的接地电阻值必须定期复测。,常用接地电阻的最低合格值：,电力系统中工作接地不得大于4； 保护接地不得大于4； 重复接地不得大于10； 防雷保护时，独立避雷针不得大于10； 变配电所阀型避雷器不得大于5。,接地的目的：为了保证人身和电气设备的安全以及设备的正常工作。 如果接地电阻不符合要求，不但安全得不到保证，而且会造成严重的事故。因此，定期测量接地装置的接地电阻是安全用电的保障。,一、接地电阻表的结构及工作原理,ZC8型接地电阻表是一种专门用于测量接地电阻的便携式仪表，它也可以用来测量小电阻及土壤电阻率。 接地电阻表主要由手摇交流发电机、电流互感器、电位器以及检流计组成。,1接地电阻表的结构,ZC8型接地电阻表原理示意图,2接地电阻表的工作原理,手摇交流发电机手柄，发电机输出电流I经电流互感器TA的一次侧接地体E，大地电流探针C发电机，构成闭合回路。当电流I流入大地后，经接地体E向四周散开。,离接地体越远，电流通过的截面越大，电流密度越小。 一般认为，到20m处时，电流密度为零，电位也等于零，这里就是电工技术中所指的零电位。 电流I在流过接地电阻Rx时产生的压降IRx，在流经Rc时同样产生压降IRc。,被测接地电阻RX的值，可由电流互感器的变流比K以及电位器的电阻RS来确定，而与RC无关。,3ZC8型接地电阻表电路分析,为减小测量误差，仪表设有01、010和010

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