1、第五章第五章 直流電阻的測量直流電阻的測量第一節第一節 中值電阻的測量中值電阻的測量第二節第二節 低值電阻的測量低值電阻的測量第三節第三節 高值電阻的測量高值電阻的測量第四節第四節 網絡中電阻的測量網絡中電阻的測量第五節第五節 變壓器繞組直流電阻的測量變壓器繞組直流電阻的測量 第一節第一節 中值電阻的測量中值電阻的測量一、歐姆表電阻表一、歐姆表電阻表 ）RmERxIIgRg歐姆表的結構歐姆表的結構 1歐姆表的工作原理歐姆表的工作原理0mgRRR其中其中是歐姆表的內阻。是歐姆表的內阻。xRREI0流過表頭的電流為流過表頭的電流為對于不同的對于不同的RxRx對應不同的對應不同的I IRxRx越大，

2、越大，I I越小，指針偏轉越小，指針偏轉越小，反之亦然，可測電阻越小，反之亦然，可測電阻電阻增加方向與電流增加方向相反電阻增加方向與電流增加方向相反, ,但不是反比關系，標尺但不是反比關系，標尺刻度不均勻刻度不均勻 Rx=0,I=Ig Rx=0,I=Ig，滿偏，滿偏 Rx=Rx=，I=0I=0，指零，指零Rx=R0,I=1/2Rx=R0,I=1/2* *Ig,Ig,中心中心R0R0為歐姆表的中心值為歐姆表的中心值從標尺上，在電阻值較大時，從標尺上，在電阻值較大時，刻度較稀，讀數欠準確。刻度較稀，讀數欠準確。30201055001001k 歐姆表的標度尺特點表頭的指針就不可能再達到滿偏，此時用歐

3、姆表測表頭的指針就不可能再達到滿偏，此時用歐姆表測量電阻，將會給測量結果帶來誤差。量電阻，將會給測量結果帶來誤差。2 2歐姆零調整器歐姆零調整器0 xR 由于電池使用時間越久，其端電壓就越低，當由于電池使用時間越久，其端電壓就越低，當時，時，SRSR通過調節通過調節，可以使指針達到滿偏，歐姆標尺的零位，可以使指針達到滿偏，歐姆標尺的零位，為了消除這種誤差，為了消除這種誤差，可以在表頭兩端并聯一個可調電阻可以在表頭兩端并聯一個可調電阻歐姆零調整歐姆零調整用歐姆表測量電阻之前，必須先進行調零用歐姆表測量電阻之前，必須先進行調零指針零點指針零點歐姆零點歐姆零點3.3.多量程歐姆表多量程歐姆表多量程共

4、用一個標尺：多量程共用一個標尺：* *1 1、* *1010、* *100100、* *1K1K、* *10K10K多檔多檔中心標度值：中心標度值： * *1 1 檔中心值檔中心值 測量結果=讀數*倍率如如Ig=1mAIg=1mA，R0=1200R0=1200歐，歐，取中心標度值為取中心標度值為1212歐歐設計多量程歐姆表時設計多量程歐姆表時: :a a、確定表頭參數、確定表頭參數Ig,Rg)Ig,Rg)b b、電源、電源( (* *1-1-* *1K1K檔用檔用1.5V1.5V干電池，干電池，* *10K10K以上檔用以上檔用9V9V集層電池）集層電池）c c、中心標度值、中心標度值(10-

5、60(10-60歐姆之間按歐姆之間按1.2V1.2V可使用計算中心值可使用計算中心值d d、計算各檔附加電阻值、計算各檔附加電阻值IgR2.10 由由計算中心值計算中心值非線性標度尺電阻表的基本誤差用測量值的百分數表示，即非線性標度尺電阻表的基本誤差用測量值的百分數表示，即 %100 xxRR 4歐姆表的準確度等級5使用歐姆表應注意的事項使用歐姆表應注意的事項1每次測量之前都必須調整歐姆零，換檔也必須調零；每次測量之前都必須調整歐姆零，換檔也必須調零；2注意被測對象；注意被測對象；3測量高值電阻時，手不得同時接觸表筆的金屬部分；測量高值電阻時，手不得同時接觸表筆的金屬部分；4測量網絡中的電阻時

6、，要斷開電阻一端，如果不允許斷測量網絡中的電阻時，要斷開電阻一端，如果不允許斷開電阻一端，應采用其他方法進行測量；開電阻一端，應采用其他方法進行測量；5應盡量使指針偏轉在標尺的應盡量使指針偏轉在標尺的20%80%范圍內，以提高范圍內，以提高測量的準確度。測量的準確度。 二、直流單電橋二、直流單電橋作用：作用： 用來測量電阻或與電阻由一定函數關系的比較儀器用來測量電阻或與電阻由一定函數關系的比較儀器單比電橋惠斯登電橋），測中值電阻，單比電橋惠斯登電橋），測中值電阻，1-105 直流雙比電橋凱爾文電橋），測低值電阻直流雙比電橋凱爾文電橋），測低值電阻,小于小于1 分類：分類： 利用比較法測量電阻利

7、用比較法測量電阻 測量準確度高，準確度可達十幾萬分之幾測量準確度高，準確度可達十幾萬分之幾 測量阻值范圍廣毫歐測量阻值范圍廣毫歐兆歐）兆歐）特點：特點：比較：比較： 直流電橋不受電源電壓影響直流電橋不受電源電壓影響1. 概述概述2134RRRRRx3241RRRR2. 構造構造3. 平衡條件平衡條件4. 橋路特點橋路特點,202220dRdIRRRISI202220dRdURRRUSU ERRRRRRERRRRRRRRERRRRRRRRRRRERRRRRRRRUUERRRRRRRRERRRRRRUbdbdbd)()()()(43213243214132432213241324342212243

8、214132434212 ERRRRRRUbd432132 11342143213222RRRREERRRRRRRRUScdU電壓靈敏度推導電壓靈敏度推導ARRRR4321 EAASU21 共軛電橋及其等效電路共軛電橋及其等效電路原電橋原電橋6. 實用單比電橋實用單比電橋213RRRRx213RRRRx RbRkK 2%22%RRbkRxR 2213RRRRRx2213RRRRRx 2xxxRRR 9 9單電橋測量低值電阻存在的問題單電橋測量低值電阻存在的問題單電橋測量低值電阻的等效電路單電橋測量低值電阻的等效電路 GR2R4ER1R3r1 r2 用單電橋測量低值電阻時，用單電橋測量低值電阻時

9、，由于接觸電阻和引線電阻的由于接觸電阻和引線電阻的影響，將給測量結果帶來較影響，將給測量結果帶來較大誤差。大誤差。 問題：接觸電阻和引線電阻問題：接觸電阻和引線電阻r1、 r2在與被測電阻在與被測電阻Rx大小接大小接近時，如何處理？近時，如何處理？r1 和和r2 接觸電阻和引線電阻總接觸電阻和引線電阻總和和412Rrr當當 時，時，測量結果沒有意義測量結果沒有意義設電壓表的內阻為設電壓表的內阻為 RV RV ，電流表的內阻為，電流表的內阻為 RARA電壓表前接電壓表前接U A V Rx 三、間接測量三、間接測量 1伏安法測量電阻伏安法測量電阻VAxRR R當當 時采用電壓表前接時采用電壓表前接

10、VAxRR R 當當 時采用電壓表后接時采用電壓表后接U A V Rx電壓表后接電壓表后接先將開關打開，調節Rs使通過電流表的電流在半偏以上，讀出Rs的示值Rs1保持電源電壓不變，然后將開關閉合，調節Rs使通過電流表的電流恢復原來的讀數，讀出Rs的示值Rs2RSRxU+-SAI這種方法適應于被測電阻較小的情況這種方法適應于被測電阻較小的情況 2 2定流法測量電阻定流法測量電阻AS2S1S2xR RRRR被測電阻為被測電阻為 將已知標準電阻和被測電阻串聯，采用恒壓源供電，用電將已知標準電阻和被測電阻串聯，采用恒壓源供電，用電壓表分別測量兩端的電壓和兩端的電壓壓表分別測量兩端的電壓和兩端的電壓 優

11、點是：只要電源電壓恒定，就能測得準確，電壓表的內優點是：只要電源電壓恒定，就能測得準確，電壓表的內阻不影響測量結果的準確度。阻不影響測量結果的準確度。 3 3電壓比較法測量電阻電壓比較法測量電阻NNxxUURR被測電阻被測電阻RxRN+ UUxUN 4 4電流比較法電流比較法 將已知標準電阻和被測電阻并聯，采用恒流源供電，用電流將已知標準電阻和被測電阻并聯，采用恒流源供電，用電流表分別測量通過標準電阻的電流和通過被測電阻的電流表分別測量通過標準電阻的電流和通過被測電阻的電流 被測電阻的值被測電阻的值NNxxI RI R5 5半偏電流法半偏電流法 首先調節首先調節Rs0，從電流表讀出短路電流，然

12、后調節，從電流表讀出短路電流，然后調節Rs使電使電流減小到短路電流的一半，則流減小到短路電流的一半，則Rs的值就等于被測電阻的值。的值就等于被測電阻的值。Rx+U半偏電流法測量電阻電路半偏電流法測量電阻電路ARS 6 6半偏電壓法參照半偏電流法）半偏電壓法參照半偏電流法） 7 7替代法參照磁電系表頭內阻的測量替代法參照磁電系表頭內阻的測量 8 8電位差計法電位差計法 將電流變換成電源，再用電位差計進行測量。將電流變換成電源，再用電位差計進行測量。 9 9電阻電阻電壓變換法電壓變換法 RxUo+ +Ui+電阻電阻-電壓變換電路電壓變換電路+RN， oNixURRU 得得oiN0 xUURR 根據

13、根據一、一、 直流雙比電橋凱爾文電橋）直流雙比電橋凱爾文電橋）處理方法：處理方法：電壓端子端子電壓端子端子P1 、P、P、 P電阻電阻淹沒法；淹沒法；電流端子電流端子C1、C4電阻電阻排除法；排除法；雙電橋：用來測量小于雙電橋：用來測量小于1 的電阻，從的電阻，從原理上可消除引線和接觸電阻的影響。原理上可消除引線和接觸電阻的影響。C4C1R4R3P1PPP2C2C3R1、R、R、R、為聯動電阻為聯動電阻聯動中聯動中值電阻值電阻2143RRRR第二節第二節 低值電阻的測量低值電阻的測量443333)(rRrRrrRrRa44334433)(rRrRrrRrRRb443344)(rRrRrrRrR

14、c)()(2211NaxcRRrRRRrR設四端電阻的電位端鈕的接觸電阻分設四端電阻的電位端鈕的接觸電阻分別為別為r1、 r2、 r3、 r4 ，引線等效電，引線等效電阻為阻為r 334411224433331122)()()()(rRrRrRrRrrRrRrRrrRRrRRNxxNNxRRRRRRRRrRRrRRRRR 123412433122143RRRR淹沒法：電壓端子端子淹沒法：電壓端子端子P1 、P、P、 P電阻與中電阻與中 值電阻相比很小，忽略值電阻相比很小，忽略排除法：電流端子排除法：電流端子C1、C4電阻，排除在測量電路之外，電阻，排除在測量電路之外，對測量結果無影響；對測量結

15、果無影響；按比例分配法：引線電阻按比例分配法：引線電阻r及電流端子及電流端子C、C電阻的處電阻的處 理時，按一定比例分配到其他電阻上理時，按一定比例分配到其他電阻上xNxNRRrrxxNNxNxNRrRrRRrrxNxNxxNNrrRRRrRrRR212143RRRR2143RRrRrRRRrrRRxxNNxNxN 將將C2、C3端子電阻和應先電阻按比端子電阻和應先電阻按比例分配到平衡中，其對電橋平衡不例分配到平衡中，其對電橋平衡不再產生影響再產生影響在單電橋使用的基礎上還要注意在單電橋使用的基礎上還要注意被測電阻電流、電位端鈕的正確連接被測電阻電流、電位端鈕的正確連接調節電橋時接通電源時間盡

16、量短調節電橋時接通電源時間盡量短外接檢流計靈敏度的選擇外接檢流計靈敏度的選擇圖527 雙電橋的面板BGC1P1P2C2雙電橋面板雙電橋面板二、微歐表二、微歐表SxxUI R構成：恒流源、構成：恒流源、 放大器和磁電系表頭。放大器和磁電系表頭。 oSxUKI R放大器輸出為則磁電系表頭指針的偏轉角可以反映被測電阻的大小則磁電系表頭指針的偏轉角可以反映被測電阻的大小 放放 大大 器器IS Rx 微歐表的結構微歐表的結構原理原理: 放大器輸入為放大器輸入為KxR與與U0成正比，因成正比，因Is是常數，故是常數，故與被測電阻與被測電阻Rx成正比成正比 用伏安法也可以測量低值電用伏安法也可以測量低值電阻

17、，被測電阻必須采用四端阻，被測電阻必須采用四端接線方式，以消除接觸電阻接線方式，以消除接觸電阻和引線電阻的影響。和引線電阻的影響。三、間接測量三、間接測量P1+UAmVRC1P2伏安法測量電路伏安法測量電路C21 1伏安法伏安法四端接線四端接線毫伏表毫伏表2 2電阻電阻電壓變換法電壓變換法前往采用高內阻電壓表或電采用高內阻電壓表或電位差計測量兩端的電位差計測量兩端的電壓，再根據壓，再根據oNxxxUI RI R確定確定IN 的值，即可計算出被測電阻的阻值。的值，即可計算出被測電阻的阻值。NNNUIRP2P1C1RXRNUo+Ui+電阻電阻電壓變換電路電壓變換電路+C2INIx由反向運放電路可得

18、由反向運放電路可得4 4脈沖電流法脈沖電流法原理原理: : 給電阻通入幅值較高、持續時間很短的脈沖電流，可給電阻通入幅值較高、持續時間很短的脈沖電流，可以在電阻兩端獲得幅值較高的脈沖電壓，即滿足了獲得較以在電阻兩端獲得幅值較高的脈沖電壓，即滿足了獲得較高電壓的條件，又不至于損壞被測電阻。高電壓的條件，又不至于損壞被測電阻。留意留意: : 測量電阻兩端電壓時，不能采用普通的電壓表，采用測量電阻兩端電壓時，不能采用普通的電壓表，采用能夠測量峰值的電壓表或采用其他方法進行測量。最后根能夠測量峰值的電壓表或采用其他方法進行測量。最后根據歐姆定律計算出被測電阻。據歐姆定律計算出被測電阻。第三節第三節 高

19、值電阻的測量高值電阻的測量磁電系流比計的結構磁電系流比計的結構NS0 一、兆歐表搖表）一、兆歐表搖表）1 1磁電系流比計結構磁電系流比計結構固定部分：永久磁鐵、極掌和鐵固定部分：永久磁鐵、極掌和鐵心，極掌與鐵心之間的氣隙不均心，極掌與鐵心之間的氣隙不均勻，而且，鐵心有開口，目的使勻，而且，鐵心有開口，目的使氣隙中的磁場不均勻。氣隙中的磁場不均勻。可動部分可動部分: 兩個線圈、轉軸和指針。兩個線圈的相對位置固兩個線圈、轉軸和指針。兩個線圈的相對位置固定，且繞向相反，一個用來產生轉動力矩，另如一個用來產定，且繞向相反，一個用來產生轉動力矩，另如一個用來產生反作用力矩。生反作用力矩。11111ISN

20、BM 當當 12 時，時，)()()()()(112211122221 ffKfKfNSfNSII 若線圈若線圈1、2流過的電流分別為流過的電流分別為I1 、 I2，則它們產生的力矩，則它們產生的力矩為為22222ISNBM 指針偏轉角是通過兩線圈電流比值的函數指針偏轉角是通過兩線圈電流比值的函數基本量測量：基本量測量：I1 / I2 ， 可用來構成直流高阻表可用來構成直流高阻表 (搖表搖表)由于氣隙的磁場不均勻，因此由于氣隙的磁場不均勻，因此B1、B2為為的函的函數數 11fB 22fB 即即 21IIf 2 2、兆歐表工作原理、兆歐表工作原理 xRRRRRfIIf314221 422311

21、RREIRRREIx 線圈線圈1 1促使指針順時針偏轉，線圈促使指針順時針偏轉，線圈2 2促使指針逆時針偏轉促使指針逆時針偏轉 Rx=Rx=，I1=0I1=0，I2I2為一定值，指針逆時針偏轉最大，為一定值，指針逆時針偏轉最大， 此時，電阻刻度為此時，電阻刻度為“” Rx=0,I1Rx=0,I1達到最大，達到最大，I2I2為原值，指針順時針偏轉最大，為原值，指針順時針偏轉最大， 此時，電阻刻度此時，電阻刻度“0”0”線圈線圈2 2線圈線圈1 1組成：磁電系流比計和手搖發電機組成：磁電系流比計和手搖發電機 1 1兆歐表之所以能夠測量兆歐級的電阻，一方面是提兆歐表之所以能夠測量兆歐級的電阻，一方面

22、是提高了電源電壓，另一方面是改變了氣隙的磁密，是氣高了電源電壓，另一方面是改變了氣隙的磁密，是氣隙磁密不均勻，改變了刻度特性隙磁密不均勻，改變了刻度特性 2 2兆歐表沒有機械反作用力矩，故該表不用時，既無兆歐表沒有機械反作用力矩，故該表不用時，既無轉動力矩，也無反作用力矩，指針可以停在標尺的任轉動力矩，也無反作用力矩，指針可以停在標尺的任意位置意位置闡明：闡明：兆歐表廣泛應用在電力系統的各種預防試驗、出廠試驗等用兆歐表廣泛應用在電力系統的各種預防試驗、出廠試驗等用來測量高值或絕緣電阻，磁電系流比計是兆歐表的測量機構來測量高值或絕緣電阻，磁電系流比計是兆歐表的測量機構3 3使用兆歐表應注意的事項

23、使用兆歐表應注意的事項1 1調整：將被測電阻接線端鈕調整：將被測電阻接線端鈕(“(“線和線和“地地”) )開路，搖動開路，搖動發電機手柄觀察指針是否指向發電機手柄觀察指針是否指向“”處，然后將兩端鈕短處，然后將兩端鈕短路，緩搖發電機手看是否指向路，緩搖發電機手看是否指向“0 0位，如果指示不正確調位，如果指示不正確調整后測量。整后測量。2 2選擇電壓等級：電壓等級要與被測電氣設備額定電壓對應，選擇電壓等級：電壓等級要與被測電氣設備額定電壓對應，保證正確測出絕緣電阻，又不損壞電氣設備絕緣。保證正確測出絕緣電阻，又不損壞電氣設備絕緣。 3 3正確接線：直接接在正確接線：直接接在“線線”(L)(L)

24、和和“地地”(E)(E)之間；對于漏之間；對于漏電嚴重電氣設備，必須接保護線，將電嚴重電氣設備，必須接保護線，將“屏屏”(G)(G)接被測電氣接被測電氣設備的保護環設備的保護環 4手搖發電機轉速要求手搖發電機轉速要求: 應從慢到快，最后達到額定轉應從慢到快，最后達到額定轉速速120轉轉/分鐘）分鐘） ，切忌忽慢忽快。由于絕緣電阻隨測，切忌忽慢忽快。由于絕緣電阻隨測量時間長短不同，一般在一分鐘后讀數。量時間長短不同，一般在一分鐘后讀數。5注意人身和儀表安全注意人身和儀表安全: 測量前必須切斷設備電源，接測量前必須切斷設備電源，接地放電。特別是電容量較大設備，測量前后都應充分放電。地放電。特別是電

25、容量較大設備，測量前后都應充分放電。 二、間接測量二、間接測量 為消除漏電流對測量結果影響，需要加裝保護環和保護線，使為消除漏電流對測量結果影響，需要加裝保護環和保護線，使電阻表面漏電流電阻表面漏電流IS IS 不通過微安表，而直接回到電源。不通過微安表，而直接回到電源。 AVRxIxISU伏安法測量高值電阻的電路伏安法測量高值電阻的電路 1伏安法伏安法 將開關將開關S S合向合向 “ “1”1”，電，電源經對已知標準電容充電，源經對已知標準電容充電，經過時間經過時間 t t 秒，電容上秒，電容上電壓和電量分別為電壓和電量分別為GCNRx1 S 2 沖擊法測量高值電阻的電路沖擊法測量高值電阻的

26、電路U前往NCC(1e)xtRuUNCCNCNCC(1e)xtRxUQuUtR 然后將開關然后將開關S合向合向“2”，用沖擊檢流計測出該電量，得，用沖擊檢流計測出該電量，得QCxmURt2沖擊法沖擊法沖擊檢沖擊檢流計流計 3定流法定流法1)1)將開關將開關S S合向合向“1”1”，調節，調節R R使通過檢流計的電流有一個固定值，使通過檢流計的電流有一個固定值，讀出讀出 的示值的示值 ；2)2)保持電源電壓不變，將開關保持電源電壓不變，將開關S S合向合向“2”2”，調節，調節R R 使通過檢流使通過檢流計的電流恢復原來的讀數，讀出計的電流恢復原來的讀數，讀出 值值 ，則被測電阻為，則被測電阻為

27、S+ +- -RRNUGR2R12IRx1 定流法測量電路定流法測量電路2R2R2R2R2222N2g()xRR RRRRRRR式中的式中的 是檢流計的內阻。是檢流計的內阻。gR第四節第四節 網絡中電阻的測量網絡中電阻的測量一、局部斷流法一、局部斷流法AxERI問題問題: 當當 I2不可以忽略時，應該如何測不可以忽略時，應該如何測Rx?二、電橋平衡法二、電橋平衡法AAxERRI當當I2不能忽略時，在上圖不能忽略時，在上圖A、C之間的短路線中串入一個之間的短路線中串入一個可調電阻形成單電橋電路。可調電阻形成單電橋電路。通過調節通過調節Rs，使通過，使通過R2的電流等于零，則電橋達到平衡的電流等于零，則電橋達到平衡.式中的式中的RA是電流表的內阻。是電流表的內阻。電橋平衡法