电磁测量第六章 (2)精选文档.ppt

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1、电磁测量第六章电磁测量第六章本讲稿第一页，共七十四页第一节第一节 电容的测量电容的测量一、放电法一、放电法RNCxASU 放电法测量电路放电法测量电路i(t)tIm 00.368Im 放电电流曲线放电电流曲线首先将开关闭合，此时电源对电容首先将开关闭合，此时电源对电容充电，待电路达到稳态充电，待电路达到稳态将开关打开，此时，被测电容对将开关打开，此时，被测电容对已知标准电阻放电已知标准电阻放电计算出计算出 测出时间常数测出时间常数 ,再根据再根据本讲稿第二页，共七十四页二、冲击法二、冲击法 将开关合向将开关合向“1”，被测电容充电达到稳定状态，被测电容充电达到稳定状态 将开关合向将开关合向“2

2、”，使电容对检流计放电，使电容对检流计放电读出冲击检流计的第一次最大偏转，则放电电量为读出冲击检流计的第一次最大偏转，则放电电量为 GCxRx1 S 2冲击法测冲击法测量量电容电容的电路的电路U放电电量为放电电量为 本讲稿第三页，共七十四页三、电流比较法三、电流比较法用电流表分别测量流过用电流表分别测量流过 CN 的电流的电流 IN 和流过和流过 Cx 的电流的电流Ix可得可得由由UCxCNINIx本讲稿第四页，共七十四页四、电压比较法四、电压比较法 用电压表分别测量已知标准电容和被测电容两端的电压用电压表分别测量已知标准电容和被测电容两端的电压得得UCxCNUNUx 根据根据本讲稿第五页，共

3、七十四页五、电压表法五、电压表法电压表法的测量电路电压表法的测量电路CxUVI 电压表与被测电容串联，然后接到电源上。电压表与被测电容串联，然后接到电源上。设电压表内阻为设电压表内阻为RV，电压表读数为，电压表读数为UV电路中电流为电路中电流为则被测电容为则被测电容为电容两端电压电容两端电压本讲稿第六页，共七十四页六、电容六、电容电压变换法电压变换法采用运放电路把电容变换成电压。采用运放电路把电容变换成电压。所以所以CxCNUo-+Ui+INIx因为因为本讲稿第七页，共七十四页七、电容七、电容时间变换法时间变换法ININ恒流源恒流源恒流源恒流源上下上下限电限电平比平比较器较器CxSUo电容电容

4、时间变换电路时间变换电路tUoUPUP0T输出电压波形输出电压波形比比较较器器输输出翻出翻转转，立刻，立刻驱动驱动开关开关S动动作，使作，使积积分器分器输输入端入端接到恒流源接到恒流源,恒流源恒流源 对被测电容对被测电容首先使恒流源首先使恒流源对对被被测电测电容容充电至下限比较电平充电至下限比较电平反向充反向充电电至至，比，比较较器器输输出再翻出再翻转转，开关，开关S再再动动作，作，上限比较电平上限比较电平如此反复如此反复,输出周期性电压波形输出周期性电压波形本讲稿第八页，共七十四页输输出三角波的周期出三角波的周期T与被测电容与被测电容Cx成正比，测出周期即可计成正比，测出周期即可计算出被测电

5、容算出被测电容 本讲稿第九页，共七十四页 第二节第二节 电感的测量电感的测量用电阻、已知标准电容和被测电感串联，加变频电源电压，通过调用电阻、已知标准电容和被测电感串联，加变频电源电压，通过调节电源的频率，使电路发生谐振节电源的频率，使电路发生谐振 从从变频电变频电源可直接源可直接读读出出谐谐振振频频率，可以率，可以计计算出被算出被测电测电感。感。一、谐振法测电感一、谐振法测电感优点优点:是电感元件中的电阻不起作用。是电感元件中的电阻不起作用。谐振频率为谐振频率为本讲稿第十页，共七十四页二、冲击法二、冲击法测电感测电感先将开关闭合，使电路达到稳定状态，由于二极管的截止作先将开关闭合，使电路达到

6、稳定状态，由于二极管的截止作用，冲击检流计没有指示用，冲击检流计没有指示将开关将开关 S 打开，电感中的磁场能量以脉冲电流的形式通过冲打开，电感中的磁场能量以脉冲电流的形式通过冲击检流计释放击检流计释放冲击法测量电感的电路冲击法测量电感的电路UGAVSRNiIt=0Lx放电回路的电压方程为放电回路的电压方程为有有本讲稿第十一页，共七十四页取等号两边从取等号两边从0 到到的积分的积分 因因 ，故，故得得本讲稿第十二页，共七十四页三、零位法测电感三、零位法测电感设设 ；且且D零位法零位法测量测量电感的电路电感的电路LxRNR1L1C2AUINI1IxI2 由于由于RN 远大于远大于 C2 与与 并

7、联的阻抗，可忽略这段支路的并联的阻抗，可忽略这段支路的阻抗阻抗因此因此本讲稿第十三页，共七十四页 调节调节RN使通过检流计的电流为零使通过检流计的电流为零四、电压表法测电感四、电压表法测电感则则类似用电压表法测量电容，将图中的电容换成电感，可得类似用电压表法测量电容，将图中的电容换成电感，可得此时此时UVILx本讲稿第十四页，共七十四页 第三节第三节 互感的测量互感的测量一、伏安法测互感一、伏安法测互感用电流表和电压表分别测出一次侧电流的有效值和二次侧电压的有效用电流表和电压表分别测出一次侧电流的有效值和二次侧电压的有效值值 AVuMR*伏安法测量互感的电路伏安法测量互感的电路可以计算出被测互

8、感。可以计算出被测互感。根据根据本讲稿第十五页，共七十四页二、冲击法测互感二、冲击法测互感 当开关当开关S倒向将一次侧电流改变方向时，在二次侧产生感应倒向将一次侧电流改变方向时，在二次侧产生感应电流，二次侧回路电压方程为电流，二次侧回路电压方程为GASRUM*Ii2 冲击法测量互感的电路冲击法测量互感的电路取上式等号两边积分取上式等号两边积分得得本讲稿第十六页，共七十四页 坎贝尔桥法电路坎贝尔桥法电路三、坎贝尔桥法三、坎贝尔桥法DM*ICNU当调节使检流计指零时，根当调节使检流计指零时，根据电路理论，据电路理论，为可调标准电容；为可调标准电容；D为检流计。为检流计。本讲稿第十七页，共七十四页四

9、、补偿法四、补偿法AD*MNEx*ENMxIU 的一次的一次侧绕组顺侧绕组顺向串向串联联，二次二次侧绕组侧绕组反向串反向串联联。被被测测互感互感与与标标准互感准互感当一次侧绕组通入电流当一次侧绕组通入电流的二次的二次侧绕组产侧绕组产生感生感应电势应电势 的二次的二次侧绕组产侧绕组产生感生感应电势应电势 调节调节MN使通使通过检过检流流计电计电流等流等于零于零 本讲稿第十八页，共七十四页两线圈的互感两线圈的互感 五、等效电感法五、等效电感法顺向串联顺向串联反向串联反向串联六、电压表法六、电压表法uMR VC12*IS本讲稿第十九页，共七十四页、交流电桥概述作用：作用：作用：作用：由来测量由来测量

10、R、L、C、M及他们的组合，还可测量介及他们的组合，还可测量介质损耗因数和频率等。质损耗因数和频率等。区别直流电桥：区别直流电桥：区别直流电桥：区别直流电桥：交流电源供电交流电源供电桥臂由电阻变为阻抗桥臂由电阻变为阻抗使用交流指零仪使用交流指零仪本节主要介绍原理分类、灵敏度和收敛性本节主要介绍原理分类、灵敏度和收敛性设备（设备（设备（设备（标准元件）的标准元件）的标准元件）的标准元件）的技术条件：技术条件：技术条件：技术条件：CN：1,0.5,0.2,0.1,0.01,0.001 F(定值定值)10(0.1+0.01+0.0001)F(电容箱电容箱)LN：100,10,1,0.1mH(定值定值

11、)；RN：10(10000+1+0.01)(电阻箱电阻箱)第四节第四节 混合参数的测量混合参数的测量本讲稿第二十页，共七十四页一、交流电桥的结构与平衡条件一、交流电桥的结构与平衡条件一、交流电桥的结构与平衡条件一、交流电桥的结构与平衡条件1.1.结构结构结构结构 拓扑与直流电桥相同，但拓扑与直流电桥相同，但 Z可以是阻抗；可以是阻抗；电源：为正弦波电源：为正弦波(工频或工频或1000Hz/1591.545Hz)；指零仪器：电子式指零仪器指零仪器：电子式指零仪器(1uV)；2.2.平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件：设：设：则由平衡条件，得出两个平衡方程式则由平衡条件，得出两个平衡方程式c cb

12、bZ Z1 1Z Z2 2Z Z4 4Z Z3 3u uDa ad d本讲稿第二十一页，共七十四页另外一种平衡方程式形式另外一种平衡方程式形式即：即：特点：特点：平衡条件有两个，至少有两个可调参数；平衡条件有两个，至少有两个可调参数；调节时，两参数要反复调节；调节时，两参数要反复调节；桥臂的容抗、感抗要受到幅角条件的限制；桥臂的容抗、感抗要受到幅角条件的限制；电源和指零仪可互换；电源和指零仪可互换；平衡条件与电源电压无关；平衡条件与电源电压无关；平衡条件与频率有无关系平衡条件与频率有无关系?调节平衡时，最少调几次电桥能平衡？调节平衡时，最少调几次电桥能平衡？问题问题问题问题：本讲稿第二十二页，

13、共七十四页二、交流电桥的分类二、交流电桥的分类二、交流电桥的分类二、交流电桥的分类根据平衡条件中，阻抗的表示形式，交流电桥分为四类根据平衡条件中，阻抗的表示形式，交流电桥分为四类为了使平衡条件简单，通常某些桥臂为单一性质的元件。为了使平衡条件简单，通常某些桥臂为单一性质的元件。实比电桥实比电桥相邻两桥臂之比为实数相邻两桥臂之比为实数(R1:R2；C1:C2)虚比电桥虚比电桥相邻两桥臂之比为虚数相邻两桥臂之比为虚数(R1:C2)实积电桥实积电桥相对两桥臂之积为实数相对两桥臂之积为实数(R1 R4)虚积电桥虚积电桥相对两桥臂之积为虚数相对两桥臂之积为虚数(R1 C4)R R1 1R R4 4实积电

14、桥实积电桥c cb bR R1 1Z Z2 2R R4 4Z Z3 3u uDa ad d1)对面桥臂都是电阻元件对面桥臂都是电阻元件Z2、Z3阻抗元件性质相反阻抗元件性质相反本讲稿第二十三页，共七十四页2)对面桥臂一个是电阻元件，另一个是电容元件对面桥臂一个是电阻元件，另一个是电容元件Z2、Z3应是（不纯的）容性阻抗应是（不纯的）容性阻抗C C4 4R R1 1虚积电桥虚积电桥c cb bR R1 1Z Z2 2C C4 4Z Z3 3u uDa ad d3)相邻桥臂都是电阻元件或电容元件相邻桥臂都是电阻元件或电容元件Z2、Z4应是相同性质的阻抗应是相同性质的阻抗R R1 1实比电桥实比电桥

15、c cb bR R1 1Z Z2 2Z Z4 4R R3 3u uDa ad dR R3 3本讲稿第二十四页，共七十四页4)相邻桥臂一个电阻元件，另一个是电容元件相邻桥臂一个电阻元件，另一个是电容元件Z2应是（不纯）容性阻抗应是（不纯）容性阻抗Z4应是（不纯）感性阻抗应是（不纯）感性阻抗C C1 1虚比电桥虚比电桥c cb bC C1 1Z Z2 2Z Z4 4R R3 3u uDa ad dR R3 3分类中，通常将四个桥臂中的两个由接近理想的单一元件电分类中，通常将四个桥臂中的两个由接近理想的单一元件电阻或电容的单独形式组成，使电桥结构和平衡条件大为简化。阻或电容的单独形式组成，使电桥结构

16、和平衡条件大为简化。本讲稿第二十五页，共七十四页三、交流电桥的平衡条件与频率的关系三、交流电桥的平衡条件与频率的关系1.实积电桥实积电桥c cb bR Rx xR R2 2R R4 4R R3 3u uDa ad dL Lx xC C4 4a、麦克斯韦、麦克斯韦(Maxwell)电桥电桥等式两侧等式两侧 实、虚部分别相等实、虚部分别相等麦氏电桥特点：麦氏电桥特点：平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率无关无关无关无关适合测量适合测量品质因数小品质因数小品质因数小品质因数小的电感线的电感线 圈参数，圈参数，Q值小，值小，C、R值小值小也可以也可以L为标准测为标准测C被测电感被测电感品质因数品质因数

17、本讲稿第二十六页，共七十四页c cb bR Rx xR R2 2R R4 4R R3 3u uDa ad dL Lx xC C4 4b、海氏、海氏(Hay)电桥电桥等式两侧等式两侧 实、虚部分别相等实、虚部分别相等海氏电桥特点：海氏电桥特点：平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率有关有关有关有关适合测量适合测量品质因数高品质因数高品质因数高品质因数高的电感线的电感线 圈参数，圈参数，Q值高，值高，C、R值小值小多用于磁性测量多用于磁性测量被测电感被测电感品质因数品质因数本讲稿第二十七页，共七十四页2.虚积电桥虚积电桥a、西林、西林(Schering)电桥电桥等式两侧等式两侧 实、虚部分别相等实、

18、虚部分别相等 c cb bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xC C4 4C C3 3被测电容被测电容损耗因数损耗因数平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率无关无关无关无关适合测量（适合测量（高压下）绝缘材料高压下）绝缘材料高压下）绝缘材料高压下）绝缘材料的性质，介质损耗角的正切的性质，介质损耗角的正切的性质，介质损耗角的正切的性质，介质损耗角的正切西林电桥特点：西林电桥特点：本讲稿第二十八页，共七十四页c cb bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xC C4 4C C3 3自己推导平衡条件自己推导平衡条件平衡条件与电源频率平衡条件

19、与电源频率有关有关有关有关b.将将C4、R4串联电桥：串联电桥：实积和虚积电桥的平衡条件与电源频率关系：实积和虚积电桥的平衡条件与电源频率关系：除单一阻抗元件阻抗桥臂之外，其余两臂阻抗元件的串、并联结构不除单一阻抗元件阻抗桥臂之外，其余两臂阻抗元件的串、并联结构不同时，平衡条件与电源频率无关。同时，平衡条件与电源频率无关。本讲稿第二十九页，共七十四页3.实比电桥实比电桥a、串联电容电桥、串联电容电桥等式两侧等式两侧 实、虚部分别相等实、虚部分别相等被测电容被测电容损耗因数损耗因数平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率无关无关无关无关适合测量适合测量介质损耗较小的电容介质损耗较小的电容介质损耗较小

20、的电容介质损耗较小的电容串联电容串联电容电桥特点：电桥特点：c cb bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xR R3 3C C3 3本讲稿第三十页，共七十四页b、并联电容电桥、并联电容电桥被测电容被测电容损耗因数损耗因数平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率无关无关无关无关适合测量适合测量介质损耗较大的电容介质损耗较大的电容介质损耗较大的电容介质损耗较大的电容 (tan x过小，导致过小，导致R3过大，不宜实现过大，不宜实现)并联电容并联电容电桥特点：电桥特点：平衡条件平衡条件c cb bR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xR R3 3C C3

21、 3R Rx x本讲稿第三十一页，共七十四页b bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xR R3 3C C3 3c、文氏、文氏(Wien)电桥电桥等式两侧等式两侧 实、虚部分别相等实、虚部分别相等电源频率电源频率平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率有关有关有关有关适合测量适合测量电源频率电源频率电源频率电源频率文氏文氏电桥特点：电桥特点：本讲稿第三十二页，共七十四页a、串联欧文、串联欧文(Owen)电桥电桥等式两侧等式两侧 实、虚部分别相等实、虚部分别相等串联欧文串联欧文电桥特点：电桥特点：平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率无关无关无关无关适合测量电感线圈参数的

22、准确适合测量电感线圈参数的准确测量测量4.虚比电桥虚比电桥c cb bR Rx xR R2 2R R3 3u uDa ad dL Lx xC C4 4C C3 3被测电感被测电感品质因数品质因数本讲稿第三十三页，共七十四页b、并联欧文、并联欧文(Owen)电桥电桥并联欧文并联欧文电桥特点：电桥特点：平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率无关无关无关无关适合测量电感线圈参数适合测量电感线圈参数c cb bR Rx xR R2 2u uDa ad dL Lx xC C4 4R R3 3C C3 3c cb bR Rx xR R2 2u uDa ad dL Lx xC C4 4R R3 3C C3 3

23、平衡条件与电源频率平衡条件与电源频率有关有关有关有关c、R3和和C3并联并联Lx和和Rx串联电桥串联电桥平衡条件推导（略）平衡条件推导（略）本讲稿第三十四页，共七十四页实比和虚比电桥的平衡条件与电源频率关系实比和虚比电桥的平衡条件与电源频率关系：除单一阻抗元件阻抗桥臂之外，其余两臂阻抗元件的串、并联结构相除单一阻抗元件阻抗桥臂之外，其余两臂阻抗元件的串、并联结构相同时，平衡条件与电源频率无关。同时，平衡条件与电源频率无关。电桥的平衡条件与电源频率有无关系，取决于桥臂的安排电桥的平衡条件与电源频率有无关系，取决于桥臂的安排 注：注：有损耗的电容即可等效为串联模型有损耗的电容即可等效为串联模型(R

24、s-Cs)，也可等效，也可等效为并联模型为并联模型(Rp/Cp)本讲稿第三十五页，共七十四页四、交流电桥的灵敏度四、交流电桥的灵敏度定义定义定义定义:由由讨论在讨论在平衡点的附近，平衡点的附近，Z2的变化引起测量对角线两端的电压的变化引起测量对角线两端的电压Ucd发生发生变化，由此变化，由此b bc cZ Z1 1Z Z2 2Z Z4 4Z Z3 3u uDa ad d电桥平衡时有：电桥平衡时有：Z2Z3=Z1Z4本讲稿第三十六页，共七十四页因此因此求灵敏度的最大值求灵敏度的最大值求灵敏度的最大值求灵敏度的最大值因此因此 S SU U加绝对值是因为加绝对值是因为指零仪表只能反映指零仪表只能反映

25、电压幅度的变化，电压幅度的变化，不能反映相位。不能反映相位。本讲稿第三十七页，共七十四页 提高电源电压，可以提高电桥灵敏度提高电源电压，可以提高电桥灵敏度指零仪一端两侧桥臂阻抗模越接近相等，幅角之差越接近指零仪一端两侧桥臂阻抗模越接近相等，幅角之差越接近 90时电桥灵敏度越高（交流电桥的电源和指零仪可互换时电桥灵敏度越高（交流电桥的电源和指零仪可互换 有时提高电桥的灵敏度）有时提高电桥的灵敏度）交流电桥灵敏度结论交流电桥灵敏度结论b bc cZ Z1 1Z Z2 2Z Z4 4Z Z3 3u uDa ad d本讲稿第三十八页，共七十四页五、交流电桥的收敛性五、交流电桥的收敛性 平衡条件有两个，

26、因此要有两个可调参数才可能调平衡；平衡条件有两个，因此要有两个可调参数才可能调平衡；调节时，需要两参数反复调节；调节时，需要两参数反复调节；收敛过程收敛过程：随着可调参数的不断调节，：随着可调参数的不断调节，Ucd逐渐趋于零的过程。逐渐趋于零的过程。收敛过程的快慢决定了收敛性的优劣。收敛过程的快慢决定了收敛性的优劣。收敛性与可调参数的选取有关。收敛性与可调参数的选取有关。若若Ucd0，只要考虑上式中的分子趋于零。只要考虑上式中的分子趋于零。c cb bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xR R3 3C C3 3电桥调节平衡过程就是调某些参数，使电桥调节平衡过程就

27、是调某些参数，使N=V-W=0的过程的过程本讲稿第三十九页，共七十四页 在复平面上画出在复平面上画出W、V线。线。W 线与线与V线线顶点的距离顶点的距离反映了反映了测量对角线两端电压的大小。测量对角线两端电压的大小。横坐标变化横坐标变化纵坐标不变纵坐标不变调节调节R3时，时，W线线模变化模变化相角不变；相角不变；调节调节R4时，时，V线线调节顺序：调节顺序：调节调节R4(V0V1)调节调节R3(W0W1)调节调节R4(V1V2)调节调节R3(W1W2).V线与线与W线相交。线相交。收敛角：分别调节两个可调参数时得到的向量端点的两轨迹收敛角：分别调节两个可调参数时得到的向量端点的两轨迹 的夹角，

28、称为收敛角。的夹角，称为收敛角。xW线线V线线 V0W0V1W1V2W2 K本讲稿第四十页，共七十四页收敛角收敛角=90 时，时，收敛性最好。收敛性最好。上例中，选择上例中，选择R3、R4为可调参数时，收敛角为可调参数时，收敛角为为=x，调节多次才能平衡，调节多次才能平衡若选择可调参数为若选择可调参数为R3、C3这种情况下，收敛角为这种情况下，收敛角为90 ，称为理想收敛。，称为理想收敛。若调节量是除被测臂以外的另一复数臂上阻抗的两个分量若调节量是除被测臂以外的另一复数臂上阻抗的两个分量时，总能得到时，总能得到理想收敛理想收敛。但这时。但这时灵敏度最低灵敏度最低。灵敏度与收敛性的要求相矛盾。灵

29、敏度与收敛性的要求相矛盾。c cb bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xR R3 3C C3 3平平衡衡条条件件R3C3变化只变化只影响对应的影响对应的一条曲线一条曲线W1 1W0 0V0 0+j0等等于于常常数数组组R等于常数组等于常数组C1+i本讲稿第四十一页，共七十四页六、六、交流电桥的防护交流电桥的防护干扰：干扰：高频下，由于寄生因素引起的寄生电流和电压高频下，由于寄生因素引起的寄生电流和电压1、测量线路中的干扰及其影响、测量线路中的干扰及其影响寄生因素：寄生因素：寄生电势寄生电势(如热电势，接触电势如热电势，接触电势)对直流量测电路起作用；对直流量测

30、电路起作用；内部线路之间的寄生联系内部线路之间的寄生联系(如绝缘漏电，电容性漏电如绝缘漏电，电容性漏电)；外部电磁场产生。外部电磁场产生。dal(1)弯线产生的电感和电容弯线产生的电感和电容下面给出一些经验值下面给出一些经验值本讲稿第四十二页，共七十四页dlCalMC(2)导线自身电阻和对地电容导线自身电阻和对地电容100mm 0.1mm 220m 0.7pF100mm 0.5mm 8.9m 0.8pFl d R C100mm 0.5mm 0.05pF 0.015 H100mm 0.1mm 0.75pF 0.04 Hl a C M(3)平衡导线间的电容和互感平衡导线间的电容和互感 交流电桥中寄

31、生电容的作用往往比电导大，因此一般都交流电桥中寄生电容的作用往往比电导大，因此一般都研究寄生电容的影响。研究寄生电容的影响。总之，对于桥路，各种干扰因素可能导致虚假平衡，总之，对于桥路，各种干扰因素可能导致虚假平衡，甚至不能平衡。甚至不能平衡。不加防护的交流电桥，其测量准确度很难达到不加防护的交流电桥，其测量准确度很难达到10-3。本讲稿第四十三页，共七十四页2、干扰的防护原则与主要措施、干扰的防护原则与主要措施防护原则：防护原则：消除根源，或防止影响消除根源，或防止影响 固定寄生联系；固定寄生联系；削弱其影响，或不使其起作用削弱其影响，或不使其起作用主要措施主要措施：(1)选择抗干扰元件，选

32、择连线，清净接头，细心布线，选择抗干扰元件，选择连线，清净接头，细心布线，加强绝缘；加强绝缘；(2)屏蔽防护屏蔽防护绝缘漏电屏蔽；绝缘漏电屏蔽；静电屏蔽；静电屏蔽；磁屏蔽磁屏蔽(铁磁屏蔽；涡流屏蔽铁磁屏蔽；涡流屏蔽)；(3)选择正确的屏蔽连接点选择正确的屏蔽连接点给屏蔽端合适的电位；给屏蔽端合适的电位；(等电位屏蔽，接地屏蔽等电位屏蔽，接地屏蔽)防护：防护：采取适当措施，减小干扰对测量结果的影响采取适当措施，减小干扰对测量结果的影响本讲稿第四十四页，共七十四页Z(a)(a)元件的杂散元件的杂散 电场不确定电场不确定Z(b b)元件加屏蔽元件加屏蔽 后的电场后的电场ZCaCbC0(c c)元件加

33、屏蔽元件加屏蔽 后等效电路后等效电路(d d)连结一引线连结一引线屏蔽方式屏蔽方式(e)(e)图图(d d)的的等效电路等效电路阻抗元件加屏蔽的作用阻抗元件加屏蔽的作用阻抗元件加屏蔽的作用阻抗元件加屏蔽的作用(c)中分布电容被固定下来，近似为中分布电容被固定下来，近似为Ca、Cb,及屏蔽对地电容及屏蔽对地电容C0连结一引线连结一引线B B的屏蔽方式可消除的屏蔽方式可消除Cb的影响的影响本讲稿第四十五页，共七十四页把测量电路中某一点接地或接到适当电位上可减小干扰把测量电路中某一点接地或接到适当电位上可减小干扰 Z1Z2Z3Z4 D uC10C20A将将A点接地，则点接地，则C10与电源与电源并联

34、，不起作用。如果并联，不起作用。如果Z3的阻抗值较小，的阻抗值较小，C20的作用的作用也将减小也将减小(4)适当接地适当接地 本讲稿第四十六页，共七十四页（5）采用特殊的辅助电路和操作方法（替代法、零位平衡法）。）采用特殊的辅助电路和操作方法（替代法、零位平衡法）。RNR4D uR2CNR3C3Cx 说明替代法的电桥说明替代法的电桥 先断开先断开Cx，接入，接入标标准准电电容容CN和和标标准准电电阻阻RN，将将电桥调电桥调到平衡，到平衡，设设CN和和RN示示值值CN1为为和和RN1，将将Cx与与CN并并联联，再将，再将电桥调电桥调到平衡，到平衡，此此时时CN和和RN示示值为值为CN2和和RN1

35、，则则被被测电测电容容为为注意：在整个测量过程中应保持测量条件不变，并使注意：在整个测量过程中应保持测量条件不变，并使CN的最的最大额定值大于大额定值大于Cx的额定值的额定值 本讲稿第四十七页，共七十四页例例：如何测空气电容器电容值？：如何测空气电容器电容值？解：考虑极板对屏蔽的分布电容（解：考虑极板对屏蔽的分布电容（C1、C2）效应，电容值应为：）效应，电容值应为：测量步骤测量步骤测量步骤测量步骤：1.可先将可先将1端接屏蔽测电容值为：端接屏蔽测电容值为：CA=C+C22.再将再将2端接屏蔽测电容值为：端接屏蔽测电容值为：CB=C+C13.最后将最后将1、2端接屏蔽测电容值为：端接屏蔽测电容

36、值为：CD=C1+C24.计算各电容值（某些由屏蔽固定的分布电容影响超过计算各电容值（某些由屏蔽固定的分布电容影响超过被侧电容的被侧电容的10%）附加知识：附加知识：本讲稿第四十八页，共七十四页例：例：自搭接电桥如何减小误差？自搭接电桥如何减小误差？方法方法方法方法：引线绞合在一起引线绞合在一起提高绝缘质量，减小漏电流提高绝缘质量，减小漏电流多根导线绞合，减小电流回路互多根导线绞合，减小电流回路互感效应感效应本讲稿第四十九页，共七十四页例：例：容性漏电的消弱和排除方法？容性漏电的消弱和排除方法？C0被端被短接，被端被短接，Cb接在指接在指零仪两端，对平衡不影响零仪两端，对平衡不影响采用将电容屏

37、蔽端接合适电位的方法采用将电容屏蔽端接合适电位的方法e和和、b、d 等电位（接地）等电位（接地），C0、Cb不影响平衡，不影响平衡，Ca接在接在Z6两端，对平衡两端，对平衡不影响不影响本讲稿第五十页，共七十四页例：例：测量互感用电桥测量互感用电桥平衡条件平衡条件去耦后，电桥是去耦后，电桥是一虚比电桥一虚比电桥本讲稿第五十一页，共七十四页例：例：QS1西林电桥接线方式及使用西林电桥接线方式及使用1.分流器开关分流器开关 2.tg调节旋钮调节旋钮 3.极性转换开关极性转换开关 4.检流计频率调节检流计频率调节 5.滑线电阻滑线电阻 6.R3调节旋钮调节旋钮 7.检流计灵敏度调节检流计灵敏度调节 8

38、.电源开关电源开关 9.检检流计流计 10.低压法测量接线柱低压法测量接线柱 11.电源插头及接地端钮电源插头及接地端钮 CNCxCNCN指零仪和可调元件臂上各点对地的电压不能太高指零仪和可调元件臂上各点对地的电压不能太高本讲稿第五十二页，共七十四页互感器互感器tg值测量值测量 c cb bR Rx xR R2 2R R4 4u uDa ad dC Cx xC C4 4C C3 3本讲稿第五十三页，共七十四页QJ35A、QJ35A-1、QJ35B型电阻比例式型电阻比例式交流电桥，能直接测量电力变压器变压比及交流电桥，能直接测量电力变压器变压比及其相对误差。其相对误差。本讲稿第五十四页，共七十四

39、页 变压器电桥变压器电桥阻抗比值等同于阻抗比值等同于电压的比值电压的比值电压比值误差电压比值误差降低到降低到10-610-8，自身可克，自身可克服某些杂散因素服某些杂散因素影响影响电桥扩展应用电桥扩展应用本讲稿第五十五页，共七十四页串联电容电桥串联电容电桥 平衡条件平衡条件、变压器电桥、变压器电桥 DRNCNRxCx+u-N1N2被被测电测电容的容的损损耗因数耗因数为为 本讲稿第五十六页，共七十四页并联电容电桥并联电容电桥 电感电桥电感电桥+u-DLNLxRNRx平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件+u-DCNRNRxCxN1N2被被测电测电感感品品质质因数因数被被测电测电容容损损耗因数耗因数本讲

40、稿第五十七页，共七十四页需要大电阻问题需要大电阻问题:在串联电容电桥中，当在串联电容电桥中，当 很大时，需要很大的很大时，需要很大的RN ；在并联电容电桥中，当在并联电容电桥中，当 很小时，同样需要很大的很小时，同样需要很大的 RN；在电感电桥中，使用标准电感，而标准电感的准确度又很低，在电感电桥中，使用标准电感，而标准电感的准确度又很低，且被测电感和标准电感之间存在互感。且被测电感和标准电感之间存在互感。CBAR1R2R0T型三端电阻电路CBARABRACRBC型三端电阻电路采用三端电阻电路可以解决需要大电阻的问题采用三端电阻电路可以解决需要大电阻的问题本讲稿第五十八页，共七十四页三端电阻电

41、路引入变压器电桥三端电阻电路引入变压器电桥 DCNR1R2R0RxCx+u-N1 N2 将将T 型三端电阻电路等效成型三端电阻电路等效成型电路，型电路，A、B两端等两端等效电阻为效电阻为本讲稿第五十九页，共七十四页由于标准电感的不理想，可以利用只有电阻和电容的三端由于标准电感的不理想，可以利用只有电阻和电容的三端阻抗电路来模拟一个感性阻抗。阻抗电路来模拟一个感性阻抗。R1R2C0ABCT型三端阻抗电路型三端阻抗电路ZAB 型三端阻抗电路型三端阻抗电路BARACRBCC等效阻抗为等效阻抗为 本讲稿第六十页，共七十四页R1R2C0Rx DLx+u-电桥电桥平衡条件平衡条件 引入三端阻抗电路变压器电

42、桥引入三端阻抗电路变压器电桥三端阻抗电路很容易地解决了变压器电桥基本电路存在的问题，且使三端阻抗电路很容易地解决了变压器电桥基本电路存在的问题，且使电桥平衡条件与电源频率无关，在工程测量中具有很高的实用价值。电桥平衡条件与电源频率无关，在工程测量中具有很高的实用价值。本讲稿第六十一页，共七十四页、有源电桥、有源电桥 1有源电桥的构成有源电桥的构成构成构成:由有源元件由有源元件运算放大器与基本电桥电路构成。运算放大器与基本电桥电路构成。作用作用:运算放大器起隔离和参数变换的作用，可组成有源转移运算放大器起隔离和参数变换的作用，可组成有源转移单元，电桥对屏蔽的要求大大降低，提高了测量的准确度，单元

43、，电桥对屏蔽的要求大大降低，提高了测量的准确度，改善了电桥平衡调节过程。改善了电桥平衡调节过程。2有源电桥的分析有源电桥的分析采用两端口网络转移参数来进行分析，采用两端口网络转移参数来进行分析，即把电桥电路看成是由若干两端口网即把电桥电路看成是由若干两端口网络的串联或并联组成。络的串联或并联组成。有源电桥的电路本讲稿第六十二页，共七十四页首先从电源电压入手，把首先从电源电压入手，把R2作为无源转移导纳单元作为无源转移导纳单元Y2，把，把R3和和C3的并联及运算放大器作为有源转移阻抗单元的并联及运算放大器作为有源转移阻抗单元ZD，把，把R4作为无源转移作为无源转移导纳单元导纳单元Y4，然后到指零

44、仪，再把，然后到指零仪，再把Rx和和Lx 的串联作为无源转移的串联作为无源转移导纳导纳Yx，最后又回到电源电压，该过程可由下面的框图表示。，最后又回到电源电压，该过程可由下面的框图表示。图中图中Y2ZDY4DYxI2I1UU转移单元联接框图转移单元联接框图本讲稿第六十三页，共七十四页电桥平衡时应有电桥平衡时应有代入转移参数，有代入转移参数，有则则整理可得整理可得本讲稿第六十四页，共七十四页4有源电桥的特点有源电桥的特点 1）有源电桥的电源和指零仪共地，消除了二者之间的干扰。）有源电桥的电源和指零仪共地，消除了二者之间的干扰。2）有源电桥具有自动防护功能，降低了对屏蔽的要求，消除）有源电桥具有自

45、动防护功能，降低了对屏蔽的要求，消除了杂散电容对电桥的影响。了杂散电容对电桥的影响。3）由于有源电桥消除了某些干扰和杂散参数的影响，对电桥）由于有源电桥消除了某些干扰和杂散参数的影响，对电桥的收敛性也有所改进。的收敛性也有所改进。本讲稿第六十五页，共七十四页1三表法三表法若被测阻抗和仪表内阻若被测阻抗和仪表内阻满足条件满足条件采用电压表前接、电流表后接的采用电压表前接、电流表后接的电路，反之采用电压表后接、电电路，反之采用电压表后接、电流表前接的电路。流表前接的电路。电压表前接、电流表后接的电路电压表后接、电流表前接的电路、间接测量、间接测量*W V AU*W V AU Z本讲稿第六十六页，共

46、七十四页根据根据 可求出负载等值电阻，再根据可求出负载等值电阻，再根据可以求负载的阻抗值，从而可以求出负载的电抗为可以求负载的阻抗值，从而可以求出负载的电抗为最后求出负载的等值电感或电容最后求出负载的等值电感或电容本讲稿第六十七页，共七十四页电路如左图，用电压表分别测出电路如左图，用电压表分别测出RN两端的电压、两端的电压、Z两端两端的电压和电源电压，电路的相量图如右图所示。的电压和电源电压，电路的相量图如右图所示。三电压表法的测量三电压表法的测量电路电路RNZU+UNUZ+相量相量图图UULUZURUNI 根据余弦定理可以求出角根据余弦定理可以求出角 ，从而得出，从而得出L两端的电压和两端的

47、电压和R两端的电压两端的电压 2三电压表法三电压表法本讲稿第六十八页，共七十四页即可计算出的等值电阻和等值电感。即可计算出的等值电阻和等值电感。3三电流表法三电流表法 如果使如果使RN与与Z并联，用电流表分别测出两个支路的电并联，用电流表分别测出两个支路的电流和总电流，也可根据三电压表法的测量原理计算出流和总电流，也可根据三电压表法的测量原理计算出Z的的等值电阻和等值电感。等值电阻和等值电感。本讲稿第六十九页，共七十四页第五节第五节 输电线路工频参数的测量输电线路工频参数的测量 输电线路的工频参数是指正序阻抗、零序阻抗、正序电输电线路的工频参数是指正序阻抗、零序阻抗、正序电容、零序电容、相间电

48、容、互感电容和互感阻抗，这一组参容、零序电容、相间电容、互感电容和互感阻抗，这一组参数是电力系统短路电流计算、继电保护整定计算和选择合理数是电力系统短路电流计算、继电保护整定计算和选择合理运行方式前建立数学模型的必备参数。我国运行方式前建立数学模型的必备参数。我国 110V 及以上的及以上的线路要求以实测为准，线路要求以实测为准，110V以下的线路一般以下的线路一般不要求实测，以不要求实测，以理论计算为准，但对于新建线路、改造线路和对系统安全要理论计算为准，但对于新建线路、改造线路和对系统安全要求较高的线路必须进行实测。求较高的线路必须进行实测。本节只介绍模拟测量法。本节只介绍模拟测量法。本讲

49、稿第七十页，共七十四页将线路末端短路，采用两表法测出三相总功率、三相电流和线电将线路末端短路，采用两表法测出三相总功率、三相电流和线电压，然后计算正序阻抗。压，然后计算正序阻抗。一、正序阻抗一、正序阻抗二、零序阻抗二、零序阻抗 将线路首端和末端均短路，采用三表法测出电压、电流和功率，将线路首端和末端均短路，采用三表法测出电压、电流和功率，然后计算零序阻抗。然后计算零序阻抗。三、正序电容三、正序电容电路与测量正序阻抗的电路基本相同，但线路末端要开路，需要同时测电路与测量正序阻抗的电路基本相同，但线路末端要开路，需要同时测量线路首端电压和末端电压。此时，空载线路末端电压高于首端电压，量线路首端电压

50、和末端电压。此时，空载线路末端电压高于首端电压，计算时，电压取首端电压和末端电压的平均值，电流取三相电流的平均计算时，电压取首端电压和末端电压的平均值，电流取三相电流的平均值。值。本讲稿第七十一页，共七十四页四、零序电容四、零序电容 测量零序电容的电路与测量零序阻抗的电路基本相同，测量零序电容的电路与测量零序阻抗的电路基本相同，线路首端短路，末端开路，需要同时测量线路首端电压和末线路首端短路，末端开路，需要同时测量线路首端电压和末端的电压。计算时，电压取首端电压和末端电压的平均值。端的电压。计算时，电压取首端电压和末端电压的平均值。五、相间电容计算五、相间电容计算相间电容可根据正序电容和零序电