直流电阻十篇

直流电阻篇1

关键词：自旋阀；巨磁阻；电流传感器；霍尔；智能

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-04

0 引 言

电流传感器[1]在电力电子应用方面主要起测量、保护和监控的作用，根据其测量原理分为直接式和间接式两类。直接式测量根据电流通过电阻时在电阻两端产生的压降来确定被测电流的大小，如分流器就采用这种原理来测量直流。分流器的主要优点是结构简单、不受外磁场干扰、性能稳定可靠，但缺点是需要接入电路中，且由于分流的材料一般是合金，因此在测量大电流时会产生大量热量；间接式测量则通过测量被测电流产生的磁场，间接测量被测电流的大小。属于间接式测量的主要有电流互感器[2]、罗氏线圈电流传感器[3]、霍尔电流传器[4]、光纤电流传感器[5，6]、巨磁阻电流传感器等[7]。罗氏线圈通过测量磁通势砣范ū徊獾缌鞯拇笮。由于线圈不含磁性材料，没有磁滞效应和磁饱和现象，但存在灵敏度低、频带较窄等问题[8]。霍尔电流传感器主要根据载流半导体在磁场中产生的霍尔电势间接测量，但温度对其影响较大，导致精度较低。光纤电流传感器通过测量偏振光在磁场中偏转的角度来检测电流大小，因采用光纤作为传感介质，故在绝缘性、抗电磁干扰、可靠性等方面优势明显，但易受振动干扰[9]。间接式测量相比直接式测量具有精度更高、线性度更好的特点，是目前电流传感器研究的主要方向。

物联网的兴起，表明智能传感器是当今传感器技术发展的主要方向，传统的电流传感器已无法完全满足市场的需要。在电流检测方面，巨磁阻传感器[10]与其他类型的传感器相比，具有能够测量直流高频（MHz量级）电流信号、测量范围宽、灵敏度高和体积小等优点，尤其是巨磁阻传感器能够测量直流电流，对于直流输电系统中直流的检测极为有利[11，12]。本文基于巨磁阻传感器灵敏度高、温漂小和ZigBee在组网、无线传输等方面的优势提出了一种智能直流电流传感器设计方案，弥补了传统电流传感器在灵敏度、温度稳定性、远程监测等方面的不足。

1 智能电流传感器设计框架

智能电流传感器分为巨磁阻电流传感器和ZigBee智能传输模块，其工作原理图如图1所示。巨磁阻电流传感器负责将被测电流转换为电压信号，其反馈电阻与智能无线传输模块的监测节点相连；监测节点主要采集巨磁阻电流传感器的反馈电阻两端电压，将模拟电压信号转化为数字信号，待转化完成后，通过无线传输的方式发送给协调器；协调器与计算机通过串口连接，将收到的信息转发给计算机，并在计算机上显示出来。整个系统实现了电流的非接触测量和远程监控功能。

2 智能电流传感器电路设计

智能无线传输模块采用的ZigBee芯片是CC2530[13，14]，其电路主要由晶振电路、电源电路、RF电路等构成，电路结构较为常见。巨磁阻电流传感器分为如下四部分：

（1）巨磁阻传感器及磁芯将传感器感应的磁场转换为电压信号；

（2）放大电路将微弱的传感器输出电压信号进行放大；

（3）功率放大电路将放大后的电压信号进一步放大并提供反馈电流；

（4）反馈电路利用磁平衡原理，被测电流产生的磁场通过反馈电流进行补偿，使磁芯始终处于零磁通工作状态。巨磁阻电流传感器结构图如图2所示。

图2 巨磁阻电流传感器结构图

电流传感器的工作电压为±12 V，由稳压电源提供。VA100F3[15，16]是一款自旋阀材料的巨磁阻芯片，将VA100F3放在开有气隙的磁环的气隙里，并用胶水加以固定（巨磁阻传感器与磁环的相对位置不能改变，否则会影响传感器输出电压的大小）。巨磁阻传感器的差分输出信号接到仪表放大器AD620的差分输入引脚。放大器的增益可以通过1脚和8脚之间的电位器进行控制。仪表放大器的输出信号接至功率放大器LM3886TF，功率放大器的输出接反馈线圈，该反馈线圈绕在磁环上，在反馈线圈的末端接一个10 Ω的反馈电阻并接地，通过测量反馈电阻两端的电压，计算反馈线圈中的电流，进而推算出穿过磁环的被测电流的大小。电流传感器电路图如图3所示。

2.1 巨磁阻传感器

设计中选择VA100F3型巨磁阻传感器，采用惠斯通电桥结构[17]，具有测量范围宽、灵敏度高、磁滞小、温漂低和线性度好等特点。巨磁阻芯片特性曲线如图4所示，输出电压范围为-60～60 mV，封装为TO94，该封装放入磁环气隙中占位置比较小。VA100F3采用电压供电，工作电压为±5V，±5 V的电压由±12 V的电压经LM7805和LM7905电源芯片得到。VA100F3的1脚和3脚是控制输入端，2脚和4脚为电压输出端。巨磁阻传感器可将磁场信号转换为电压信号。传感器输出电压为：

VH=KHB （1）

式中，KH为巨磁阻传感器的灵敏度，单位为mV/mT；B为磁感应强度，单位为mT。从图4中可以得到KH的取值范围。

图4 巨磁阻芯片特性曲线

在本设计中，将巨磁阻传感器放进开有气隙的磁环的气隙里，并将传感器和磁环固定，以获得稳定的输出电压信号。磁场B的大小根据安培环路定律得：

（2）

其中，l为路径长度；N为路径包围的通电导线的匝数；μ0为真空磁导率；I为通过的电流。

根据安培回路定律，被测导线和磁场的关系为：

（3）

式中，H1表示磁环内的磁场强度；H2表示气隙的磁场强度；r0为平均半径，r0=（r+R）/2；I0为被测电流；磁环气隙宽度为d。由式（3）得：

（4）

由于磁环磁导率μ远大于真空磁导率μ0，上式可以简化为：

（5）

设N=1，代入式（1）可得：

（6）

由式（6）可知，输出电压与被测导线的电流成正比，而且磁环气隙越小，巨磁阻传感器输出电压越大，因此在设计时磁环气隙应以卡住传感器为宜。

2.2 放大电路

由巨磁阻传感器将磁环收集到的磁场转化为弱电压信号，输出一般为几十毫伏，需对其进行放大。文中采用AD620仪表放大器，通过改变电阻来改变放大倍数（1～1000）。AD620的1脚和8脚跨接1个10 kΩ电位器S1和1个75Ω的电阻R1来调整放大倍数。如果需要改变放大倍数，则可以调节S1。AD620的引脚4和7分别接-5 V和+5 V的工作电压，并各自接有0.01 μF的旁路电容至地，用来过滤交流成分，使输出更平滑；输入引脚3和2分别接巨磁阻传感器的引脚4和2；引脚6输出放大后的电压值；引脚5为参考电压，一般接地，在设计中接了一个可调电压，可通过调整电位器S2的电压来改变参考电压。由于巨磁阻传感器灵敏度较高，环境中的磁场干扰对其影响比较严重，在被测电流为零时，巨磁阻传感器会有一个输出，该输出可通过调节S2来改善。AD620的输出电压V0与输入电压V1、V2的关系如式（7）所示：

（7）

具体改善零点漂移的方法是：在测试开始之前，如果V0不等于零，则通过调节S2改变VREF的大小使得V0为零。该方式理论上可以完全消除零点漂移，但实际操作时受电位器的精度影响，能明显改善零点漂移状况。

2.3 功率放大电路

巨磁阻传感器的输出电压信号经仪表放大器之后的输出不足以驱动次级线圈的负载，此时需加一个功率放大器进行放大，使反馈电路能够正常工作。设计中采用的功率放大器为LM3886TF，LM886TF的引脚10和引脚9是信号输入引脚，引脚10与AD620的输出信号相连，引脚9接地，9脚和10脚接一个电容，与R9形成低通滤波，消除输入的残余高频，使输入信号更加光滑，减小功率放大器的不必要功耗，同时还可以消除电路自激；引脚1和引脚5分别接+24 V和-24 V工作电压。引脚8为mute脚，接低电平表示为静音状态。引脚3为功率放大器的输出引脚，最大输出电流为400 mA，与反馈电阻相连。

2.4 反馈电路

反馈电路主要由反馈线圈和反馈电阻构成，以平衡被测电流产生的磁场。平衡磁场的原理为：被测电流通过磁环所产生的磁场，由反馈线圈的电流进行补偿，使磁环始终处于零磁通工作状态。当被测电流通过磁环，反馈电流尚未形成时，巨磁阻传感器感应到磁场产生的电压信号，经放大级放大后，推动驱动级产生反馈电流，由于反馈线圈的存在，反馈电流不会发生突变，而是逐渐上升，反馈电流产生的磁场补偿了部分被测电流产生的磁场。因此，巨磁阻传感器输出降低，反馈电流上升减慢。当反馈电流产生的磁场完全补偿了被测电流产生的磁场时，磁环磁场为零，巨磁阻传感器输出为零。 但由于线圈的缘故，反馈电流还会上升，补偿过冲，巨磁阻传感器输出发生变化，反馈电流减小，如此反复在平衡点附近振荡。可以通过测量反馈电阻两端的电压，间接计算出被测电流。

3 智能电流传感器稳态误差

智能电流传感器是基于负反馈的一种运用，从负反馈的角度分析，可以更好地改善其性能，电流传感器的系统反馈框图如图5所示。BP是被测电流在磁芯中产生的磁感应强度，BS是次级电流IS在磁芯中产生的磁感应强度，BH是被测电流与反馈电流在磁芯中产生的磁感应强度差，KH是巨磁阻传感器的灵敏度系数，G（s）是巨磁阻传感器输出电压VH进一步处理的放大电路及功率放大电路的传递函数。RM、RS、SLS分别是串联次级线圈的测量电阻、次级线圈的电阻以及次级线圈电感的阻抗，三者共同构成了功率放大器的负载。BS与IS的比值定义为KS[18]。

该反馈系统的理论误差为：

（8）

由式（7）可知，该稳态误差只能减小而不能消除，这也说明了巨磁阻电流传感器并非真正工作在零磁通状态，正是由于稳态误差的存在，使得巨磁阻传感器能够不断感应到磁场使后续部分工作。该误差产生的原因是磁芯和线圈的消耗。巨磁阻传感器的灵敏度高，KH大可以有效减小系统的稳态误差；选用磁导率高，直径小的磁环或减小负载均能改善传感器的性能，提高传感器的精度[19]。

忽略系统的稳态误差可得到式 （9）， NP为被测电流的匝数，NS为次级线圈的匝数。

（9）

进一步化简可得式（10），通过测量RM的电压Vout即可求出被测电流IP。

（10）

4 测试结果分析

在25℃的温度下，使用稳压电源以及安捷伦电流源进行测试，用直流稳压电源为电流传感器提供12 V的工作电压；用安捷伦E3631A型直流电源提供0～5 A的被测电流。步长为50 mA，从0 A逐渐增加到5 A。用ZigBee智能无线传输模块测量反馈电阻的电压并⑵浞⑺透计算机，从计算机上得到测量数据。部分数据如表1所列。

25℃直流数据测试结果如图6所示。三角表示理论输出值，方块表示实际测量值。在零输入情况的输出是由外界磁场干扰产生的，外界磁场主要包括地磁场和实验室各种器件产生的磁场。在实验中可以通过调节AD620的参考电压来抵消外界磁场干扰产生的输出电压，实际运用时可对巨磁阻电流传感器进行屏蔽处理，否则会因环境的不同而产生不同的输出，影响测量结果。25℃校正后的直流数据测试结果如图7所示，相比图6传感器的零点漂移有了明显改善。从图7中可以看出两条线基本处于平行状态，因此巨磁阻电流传感器的线性度较好，计算表明线性度优于0.05%。

通过增长率的变化可判断电流传感器性能的稳定性。理论增长率取决于反馈线圈匝数和反馈电阻的比值，K=N/R。对1 A的测试电流进行50次测试，根据I=KV得到测试增长率K，图8所示为实际测量与理论增长率的对比图，从图中可以看出测试增长率变化较小，稳定性较好。由于计算过程中忽略了稳态误差，以此测试的K值比理论的K值大。测试电阻随温度的升高而变大，使得测试增长率呈现变小的趋势。选择温度稳定性较好的电阻元件可以进一步提高电流传感器的性能。

5 结 语

设计表明，基于巨磁阻传感器的智能电流传感器测量直流的方案是可行的，该传感器具有较好的灵敏度和线性度，解决了磁饱和、零点漂移、温度稳定性差等问题，实现对直流电的非接触测量和远程监控功能。测试结果表明，该智能电流传感器可测量几十毫安至几安的直流电流，其灵敏度为103.5 mV/A，线性度优于0.05%。可进一步通过软件补偿的方法提高传感器的精度。

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直流电阻篇2

关键词：变压器；直流电阻；试验

中图分类号：TM406 文献标识码：A

1.变压器直流电阻试验测试的目的和意义

变压器的直流电阻试验是一项重要的试验项目，试验结果将对变压器的性能起到决定性作用。测量变压器的直流电阻有以下几点作用：

测量变压器的直流电阻能够检查电压分接开关的各个位置接触性能，能够确定分接开关是否接触不良，以及分接开关的真正位置是否正确。

测量变压器的直流电阻能够检查绕组接头的焊接质量是否达标，检测出绕组是否存在匝间短路。

测量变压器的直流电阻能够核对绕组所作用的导线规格与设计要求是否一致。

测量变压器的直流电阻能够确定引出线是否断裂，检查多股导线的绕组是否出现断股的现象。

2.变压器直流电阻试验的基本原理

如图1所示中变压器直流电阻测量的基本电路图所示，电力变压器绕组可以被视为与被测电阻的电感与其电阻串联电路相等同。当t=0时，电源开关K闭合，由于电感中的电流不能突变，当全部直流电压E作用于被测绕组时，在直流电源刚刚接通的瞬间，L中的通过电流为0，所以电阻中也无电流通过。此时电阻上没有任何降压作用，全部的外来电压将直接作用在电感的两端。

根据回路方程式：

E=iR+Ldi/dt，可以得出，施加一个直流电压时，可得电流为：i=E×（1-eτ/T）/R，其中“τ=L/R”，τ为回路的时间常数。由此可见，当直流电压接通时，电流i中含有一个滞留分量和一个衰减分量。当衰减分量逐渐减小，直至为零时，I值将达到稳定，此时I=E/R。可以通过测量E和I，得到数值，通过公式即可得到R值。电路中电流达到稳定时间长短取决于该电路的时间常数τ，即L与R的比值。在大型变压器中，时间常数τ要比小型变压器的时间常数大得多，即L与R的比值越大，整个回路达到稳定时间越短；反之，L与R比值越小，回路达到稳定时间越长。

3.常用测量方法和仪器

变压器直流电阻测量方法一般有3种：

（1）电压电流法。电压电流法也称为电压降法。其主要的测试原理就是用直流电流通过将被检测的电阻，然后对其进行测量，可以得出通过绕组的电流；再应用欧姆定律，即可得出被测绕组的直流电阻值。此种方法往往存在很大误差，所以并不推荐使用此种方法测量绕组的直流电阻值。

（2）平衡电桥法。平衡电桥法也被称为电桥法。单臂电桥和双臂电桥是最常用的两种电桥方法。其主要工作方式是要将变压器断电并且要将高压引线拆去之后才能对变压器的直流电阻进行测量。在测量电阻的过程中，要对绕组的电感进行充电，在测量精度上虽然能够达到要求，但是由此所造成的人员浪费也是很大的。

（3）直流电阻测试仪法。直流电阻测试仪主要应用于大型变压器的电阻测量，因为直流电阻测试仪可以在短时间内测量出绕组的直流电阻。如今技术人员喜欢用的直流电阻测试仪一般是由电子集成电路所制成的测试仪。该类型测试仪不仅测量直流电阻时间很短，它的测量速度还很快。与电桥法测量直流电阻的电阻值相比，能够节省数倍甚至数十倍的时间，这样也大大提高了工作人员的工作效率。

4.测量结果判断标准

对于1600kVA及以上的变压器来讲，各相绕组电阻间的差别应该小于等于2%，无中性点引出时的绕组，线间差别应该小于等于三相平均值的1%。上述判断结果应该换算到同一温度下进行比较，同时也应该校正引线的影响。由公式R2=R1×（T+t2）/（T+t1），可以将不同温度下的电阻值换算到相同温度下电阻值。其公式中，R1和R2分别为温度在t1和t2时的电阻值。T为计算常数，当导线为铝线时，T取值为225，当导线为铜线时，T取值235。

5.测量变压器直阻不平衡率不合格的原因及日常预防性措施

测量变压器的直流电阻可以发现试验中存在很多问题，主要问题及日常防护措施有以下几种。

（1）不同引线的电阻不一样引起的变压器直流电阻不平衡率超标。

主要原因：

变压器的每个绕组不一样，其中的引线长度也不同，每个不一样的绕组都有不同的直流电阻值，这样就会给电阻的不平衡率造成影响，引起电阻不平衡率超标。

防护措施：

（a）要将中性点的引线焊接在适当的地方。将铜排或者铝排连接在三相末端，三相电阻之间的平衡点需要用仪器来寻找，将中性引线焊接在这个位置上。

（b）在中间相套上最大电阻值的线圈，用以减少中间相引线短所造成的影响。

（2）连接有空隙导致的变压器直流电阻不平衡率超标。

主要原因：根据实践可以得知，引线与套管导杆之间或者与分接开关没有紧密联系在一起也会影响电阻值的变化，造成超标。

防护措施：

（1）在变压器日常运行过程中，采用气相色谱仪综合分析结果，对于出现不合格的部位进行及时处理。

（2）将安装与检修的质量进行提高，严格检查各连接部位是否连接妥当。

（3）导线规格不同也会影响直流电阻的不平衡率超标。

主要原因：

研究事实表明，一些导线的铜、铝含量不能达到国家要求标准，导致一些变压器的直流电阻的电阻值偏差较大。即使所有导线符合规定，但是对于不同尺寸的导线的横切面也会对电阻值的偏差有影响。

防护措施：

（1）将入库线材的质量进行严格检验，避免劣质导线入库，减少直流电阻的不平衡率。

（2）将标称截面改成导线的最小界面，然后进行电阻值测量，与标称截面所测量出的电阻值进行对比，将偏差范围缩小到一半，这样可以很好地降低电阻值不平衡率。

（4）绕组不结实导致的电阻的不平衡率超标。

主要原因：一个变压器的绕组不结实或者出现断股情况，会对变压器的电流造成直接影响，直接作用于直流电阻，会影响直流电阻的不平衡率。

防护措施：

（1）通过气相色谱仪进行全面综合测量判断结果。

（2）遇到变压器短路时，要对变压器的直流电阻进行测量，及时检修出现的绕组不结实或者断股情况。

6.测量变压器的直流电阻数值不稳定的故障查找及处理措施

故障原因1：仪器及测量引线存在问题。

处理措施：

（1）在测量变压器的电阻值之前，要保证测量引线完好无损，同时需要处理好接头的氧化层。

（2）将双臂电桥打开，观察电池工作是否正常，对于比较陈旧的双臂电桥，可以更换新的测量仪器来替换。

故障原因2：在过渡^程中，稳定时间太长。

处理措施：

（1）缩短稳定时间可以采用新型的电阻测试仪器。

（2）可以采取在充电时用高压充电，在测量时用低压进行测量的方法。

结语

变压器直流电阻试验是一项十分重要的试验项目，试验过程中得出的数据结果可以直接判断一个变压器的质量好坏。然而影响变压器的直流电阻测量值的因素有很多，要求我们一步步探索挖掘深层原因，以达到更精确的测量数据。

参考文献

直流电阻篇3

关键词:变压器；直流电阻；不平衡率

0引 言

变压器直流电阻是反映变压器绕组物理特性的一个重要方面，直阻的异常变化往往表明变压器线圈存在损坏或局部接触不良。生产实践中，除了通过测量变压器各相绕组的直流电阻,并计算各相绕组直流电阻相互间的差别,也就是不平衡率是否超过一定标准来判定绕组电阻试验数据是否合格外，还应通过对历史测试数据的变化进行对比，才能更为有效，更为准确地发现设备存在的问题。

1 测量分析

1.1规范要求

根据规范要求，三相变压器应测出线间电阻，有中性点引出的变压器，要测出相电阻；带有分接头的线圈，在大修和交接试验时，要测出所有分接头位置的线圈电阻，在小修和预试时，只需测出使用位置上的线圈电阻。由于变压器制造质量、运行单位维修水平、试验人员使用的仪器精度及测量接线方式的不同，测出的三相电阻值也不相同，通常引入如下误差公式进行判别：R%=[(Rmax-Rmin)/RP]×100% ， RP=(Rab +Rbc +Rac)/3 。

式中 R%误差百分数

Rmax 实测中的最大值(Ω)

Rmin 实测中的最小值(Ω)

RP 三相中实测的平均值(Ω)

规范要求，1.6MVA以上变压器,各相绕组电阻相互间的差别(又称相间差),不应大于三相平均值的2%;无中性点引出的绕组,线间差别不应大于三相平均值的1%。且三相不平衡率变化量大于0.5%应引起注意,大于1%应查明原因;各绕组电阻与以前相同部位、相同温度下的历次结果相比,不应有明显差别,其差别不应大于2%,当超过1%时应引起注意。

1.2 有关换算

在进行比较分析时，一定要在相同温度下进行，如果温度不同，则要按下式换算至75℃时的电阻值：R75℃=RtK，K=(T+75))/(T+t)

式中 R75℃75℃时的直流电阻值(Ω)

Rt实测直流电阻值时的温度(Ω)

T常数(铜导线为234.5,铝导线为225)

t测量时的温度

为了确定缺陷所在的相别,对于无中性点引出的三相变压器,还需将测得的线间电阻换算成每相电阻｡设三相变压器的可测线间电阻为Rab､Rbc､Rac,每相电阻为Ra､Rb､Rc, 式中RP=(Rab+Rbc+Rca)/2

当变压器线圈为Y型联接时,相电阻为：

Ra=(Rab+Rac-Rbc)/2

Rb=(Rab+Rbc-Rac)/2

Rc=(Rac+Rbc-Rab)/2

注:如果三相平衡,相电阻等于0.5倍线电阻。

当变压器线圈为型联接,且a连y､b连z､c连x时:

Ra=(Rac-RP)-RabRbc/(Rac-RP)

Rb=(Rab-RP)-RacRbc/(Rab-RP)

Rc=(Rbc-RP)-RabRac/(Rbc-RP)

当变压器线圈为型联接,且a连z､b连x､c连y时：

Ra=(Rab-RP)-RacRbc/(Rab-RP)

Rb=(Rbc-RP)-RabRac/(Rbc-RP)

Rc=(Rac-RP)-RabRbc/(Rac-RP)

注：如果三相平衡,相电阻等于1.5倍线电阻｡

2􀀁实例介绍

2.1 背景介绍

一台运行中的220kV变压器,设备型号为：SFPSZ9-120000/220，因电网运行方式变化需要从甲站移位到乙站投入运行，投运前按照电力设备交接和预防性试验规程进行了试验,各项试验数据均合格，符合投运要求。设备运行后,变电运行人员在进行红外测温时发现该变压器110kV侧A相导电杆和线夹连接处（即套管顶部）温度为81℃，而110kV侧B、C相该处的温度均为27℃，与环境温度一致。当时三相负荷运行平衡，输出功率约为变压器额定的一半，110kV侧A相套管顶部温度偏高属于不正常运行情况。

2.2 原因分析

发热部位在套管顶端,绝缘油色谱试验中各项数据正常，排除了变压器内部有缺陷的可能。发热部位主要部件有导线下引线的线夹、导电杆、将军帽以及与导电杆连接的接线板，根据测温图显示的情况,初步分析认为发热的原因可能是接线板与导电杆连接不良。用接触电阻测量仪器进行测量后,发现两者之间的接触电阻只有20μΩ,因此线夹与导电杆接触不良的可能被排除。同样,又测试了接线板与下引线线夹、导电杆与绕组接线间的接触电阻,数值别为10μΩ、3μΩ，这样的接触电阻在当时的负荷情况下不会造成这种发热。拆除外部接线后,进行了变压器110kV绕组的直流电阻测量，测量结果为A相直阻130.4mΩ、B相直阻130.0mΩ、C相直阻130.0mΩ，计算得三相直阻不平衡率为0.31%,显然这一数据远小于规程对星形绕组不平衡率2%的上限要求,应判定其电流回路无异常。为了更好地分析问题,选取了该变压器几次典型的试验数据（如表1）。

分析这些数据可以看到,变压器在甲站最初交接时的直阻不平衡率为0.19%,运行中为0.26%,而移位到乙站安装后的交接报告中为0.086%。粗略地看,给人的感觉是变压器在乙站重新安装后,直阻的不平衡率这一指标不仅完全符合规程的要求,而且不平衡率的偏差反而更小了。

为进一步查找原因，将时间上最接近的甲站预试报告和乙站交接报告试验数据换算到75℃,进行比较并计算误差,测试结果（如表2）。从其中数据可以看到,相同温度下相同部位两次测量结果间最大的差别为0.51%,而发热相A相仅有0.15%的差别,数据远远小于规程规定的1%注意值。

既然测量数据在几个方面都满足规程规定,变压器的电流回路是否就是正常的呢？经过仔细分析了（表1）中的4组数据,发现了一个小的细节，当变压器在甲站运行时,不管是交接报告还是预试报告都显示A相绕组的直流电阻值在三相数据中是最小的，而当变压器在乙站重新安装后,交接报告和发热检查时的报告中A相的直阻值却变成了最大的，而温度、测试仪器等因素对三相测量数据的影响应该是一致的,并不会造成测量数据大小关系的变化，因此认为尽管直阻三相不平衡率变小了,但这种三相直阻大小关系的变化却提示这台变压器的电流回路存在着问题。由于B、C两相直阻在4组数据中均相等,可以认定B、C相电流回路无异常,而问题是出在A相回路中，这一判断也与A相套管顶端发热异常的现象相吻合。

2.3 处理情况

经检修人员打开发热套管将军帽进行检查，发现固定导电杆的圆形锁母和与其接触的将军帽顶部内表面均有明显的放电痕迹。进一步检查确认,锁母与将军帽接触的上平面明显凹凸不平,导致锁母与将军帽接触不良运行中在两者接触面持续发生驱流放电,最终造成发热。更换锁母,投入运行后对该主变110kV侧A进行红外测温，发热现象消失。

2.4测试结果的分析判断

对测量的直流电阻数据认真分析，不仅要与规程对比，而且要与历次测量数据进行纵向对比，观察变化趋势，得出正确结论。发现直流电阻有异常或超标时，应重视综合方法的分析判断和验证，测量直流电阻综合分析判断，是验证运行变压器绕组直流电阻不平衡率超标的有效方法。

3􀀁结束语

直流电阻篇4

关键词：三相异步电动机；恒流法；直流电阻；不平衡；

Abstract：For the unbalance defect of the two 160kW three-phase asynchronous motor’s DC resistance， the DC resistance test was used to find the defect. By means of analyzing and diagnosing the defect， the cause of the defect is drawn， what the purpose is to reflect the actual problems， to summarize the experience， to learn lessons and to propose the corrective measures.

Key words：Three-phase asynchronous motors； Constant current method； DC resistance； Unbalanced

0 前言

三相交流异步电动机，俗称马达，因其结构简单、运行可靠、使用和维护方便、投资少等优点，被广泛用作很多机械系统的动力机。自配用交流变频电源装置（变频器）以来，电动机又具备了像直流电动机那样的无极调速性能，而使它的应用范围更加广泛。惠州抽水蓄能水电厂（以下简称惠蓄）每台水泵水轮机的辅机系统中均包括19台电动机，以满足机组安全可靠运行的需要。

由于辅机设备往往是电厂设备状态监测的薄弱环节，是造成机组非计划停运的原因之一，保证电动机的安全运行是电厂检修维护的重要内容。定期对电动机进行直流电阻测量试验，可以有效的反映以下问题[1]：①中间连线不实，即存在虚接处；②一匝多股的绕组，接线时有的线股未接上或中间有断股现象；③导线粗细不均或电阻率有少量差异；④匝数多少有误； ⑤故障后是否因短路冲击电流产生的内应力，使绕组因变形而发生匝间、相间短路故障。

参照南方电网公司《电力设备预防性试验规程Q/CSG114002-2011》[2]中对交流电动机的试验项目、周期的要求：3kV及以上或100kW及以上的交流电动机绕组的直流电阻测量应1年测量一次，各相绕组直流电阻值得相互差别不应超过最小值的2%；中性点未引出者，可测量线电阻，其相互差别不应超过1%；其余电动机根据实际情况规定。本文详细介绍了今年惠蓄#7机组检修过程中2台160kW电动机的直流电阻试验，对测量过程中发生的现象进行诊断和技术分析，对发生的缺陷进行处理，总结经验教训，为相关实践提供借鉴。

1 测量原理及要求

电动机定子绕组直流电阻与变压器直阻测量的电路原理相同，以单相变压器为例，变压器直阻测量时绕组内通过直流电流i，会在铁心内产生单方向磁通Φ1，由于绕组是一个具有电阻的电感线圈，因而这一电路是一个具有电阻R和电感L的电路，如图1所示。图中R是绕组电阻，L是绕组的电感，Ra是绕组的附加电阻[3]。

惠蓄2014年03月#7机组检修中，对端电阻在1Ω及以下的电动机，采用武汉国电西高电气有限公司的GDZRC-3A直流电阻速测仪进行测量。该仪器采用了四端钮伏安法测量电阻的工作原理，能提供满足要求的恒定测试直流大电流，直接显示感性负载、电气设备和材料的直流电阻测量值[5]。该仪器通过广州市计量检测技术研究院于2013年07月16日依据国家计量检定规程《直流低电阻表》（JJG837-2003）开展校准，校准项目结果符合规程中0.5级技术要求，检定证书号为DA-20135066，有效期一年。

2试验与处理

惠蓄每台机组均配置2台型号为ETANORM-R 300-400的技术供水泵，容量1200m3/h，扬程37m，转速1480r/min，轴功率160kW，由2台型号为1LG0316-4AB70的三相异步交流电动机拖动。电动机厂家为西门子，整机总质量1120kg，工作电压380V，采用接线方式，功率因数0.89，效率95.1%，额定线电流287A，防护等级I P55，配用施耐德ATS48C32Q软起动器启动。

2.1 #7机组#1电动机直流电阻测试与处理过程

3 结论

针对上述两起电动机缺陷发现和处理的过程，可以得出以下结论：

（1）通过分析两台电动机相似的缺陷情况，可知由于设计或制造的原因，西门子制造该型电机过程中由于端部引出线线耳选型不当，局部接触面积偏小，电机在正常工作电流下异常发热；应对其它同样型号电动机进行排查；

（2）工欲善其事必先利其器。之前的检修工作中因为未使用正确的测量工具，导致缺陷未能及时发现，以致情况恶化；

（3）大容量电动机若在运行中发生故障，不仅电动机自身损坏，造成损失，也将造成机组非计划停运，影响考核指标；

（4）对电厂稳定运行重要的电动机应进行早期故障诊断、分析，提前控制，可为电厂安全稳定经济运营，提供保障。

参考文献：

[1] 才家刚编著.图解三相电动机使用与维修技术[M].北京：中国电力出版社， 2002.

[2] 电力设备预防性试验规程[S] （Q/CSG114002-2011）.

[3] 王正茂.电机学[M].西安：西安交通大学出版社，2000.

直流电阻篇5

关键词：变压器线圈 直流电阻 测量 结果分析

1 直流电阻测量

1.1 测量方法

测量直流电阻是变压器试验中的一个重要项目。通过测量，可以检查出设备的导电回路有无接触不良、焊接不良、线圈故障及接线错误等缺陷。在中、小型变压器的实际测量中，大多采用直流电桥法，当被试线圈的电阻值在1欧以上的一般用单臂电桥测量，1欧以下的则用双臂电桥测量。在使用双臂电桥接线时，电桥的电位桩头要靠近被测电阻，电流桩头要接在电位桩头的上面。测量前，应先估计被测线圈的电阻值，将电桥倍率选钮置于适当位置，将非被测线圈短路并接地，然后打开电源开关充电，待充足电后按下检流计开关，迅速调节测量臂，使检流计指针向检流计刻度中间的零位线方向移动，进行微调，待指针平稳停在零位上时记录电阻值，此时，被测线圈电阻值＝倍率数×测量臂电阻值。测量完毕，先开放检流计按钮，再放开电源开关。

1.2 注意事项

在测量过程中，除要严格遵守电气安全规程和设备试验规程外，还要特别注意：

1）在线圈温度稳定的情况下进行测量，要求变压器油箱上、下部的温度之差不超过3℃；

2）由于变压器线圈存有电感，测量时的充电电流不太稳定，一定要在电流稳定后再计数，必要时需采取缩短充电时间的措施；

3）尽量减少试验回路中的导线接触电阻，运行中的变压器分接头常受油膜等污物的影响使其接触不良，一般需切换数次后再测量，以免造成判别错误。

2 测量结果分析

2.1规范要求

根据规范要求，三相变压器应测出线间电阻，有中性点引出的变压器，要测出相电阻；带有分接头的线圈，在大修和交接试验时，要测出所有分接头位置的线圈电阻，在小修和预试时，只需测出使用位置上的线圈电阻。由于变压器制造质量、运行单位维修水平、试验人员使用的仪器精度及测量接线方式的不同，测出的三相电阻值也不相同，通常引入如下误差公式进行判别

R％＝［（Rmax－Rmin）/RP］×100％

RP＝（Rab +Rbc +Rac ）／3

式中 R％――――误差百分数

Rmax――――实测中的最大值（Ω）

Rmin――――实测中的最小值（Ω）

RP――――三相中实测的平均值（Ω）

规范要求，1600KVA以上的变压器，各相线圈的直流电阻值相互间的差别不应大于三相平均值的2％，1600KVA以下的变压器，各相线圈的直流电阻值相互间的差别不应大于三相平均值的4％，线间差别不应大于三相平均值的2％；本次测量值与上次测量值相比较，其变化也不应大于上次测量值的2％。

2.2 有关换算

在进行比较分析时，一定要在相同温度下进行，如果温度不同，则要按下式换算至20℃时的电阻值

R20℃＝RtK，　K＝（T＋20））/（T＋t）

式中　R20℃――――20℃时的直流电阻值（Ω）

Rt――――t℃时的直流电阻值（Ω）

T――――常数（铜导线为234.5，铝导线为225）

t――――测量时的温度

为了确定缺陷所在的相别，对于无中性点引出的三相变压器，还需将测得的线间电阻换算成每相电阻。设三相变压器的可测线间电阻为Rab、Rbc、Rac，每相电阻为Ra、Rb、Rc，当变压器线圈为Y型联接时，相电阻为

Ra＝（Rab＋Rac－Rbc）／2

Rb＝（Rab＋Rbc－Rac）／2

Rc＝（Rac＋Rbc－Rab）／2，如果三相平衡，相电阻等

于0.5倍线电阻；当变压器线圈为型联接，且a连y、b连z、c连x时，Ra＝（Rac－RP）－RabRbc／（Rac－RP）

Rb＝（Rab－RP）－RacRbc／（Rab－RP）

Rc＝（Rbc－RP）－RabRac／（Rbc－RP）

当变压器线圈为型联接，且a连z、b连x、c连y时，

Ra＝（Rab－RP）－RacRbc／（Rab－RP）

Rb＝（Rbc－RP）－RabRac／（Rbc－RP）

Rc＝（Rac－RP）－RabRbc／（Rac－RP）

式中RP＝（Rab＋Rbc＋Rca）／2，如果三相平衡，相电阻等于1.5倍线电阻。

转贴于 3 实例分析

从实际测量结果中可以看出，引起变压器线圈电阻值超出规范要求的因数很多，在测量技术上主要有电桥精度不够、测量接线错误、引线电阻及其接线电阻过大、变压器充电时间短、电桥的电压不足等；在变压器本身上，主要有分接头接触不良、线圈或引线焊接不良、断裂、套管导杆与引线接触不良、线圈匝间、层间、相间发生短路等。对于三角形接线的变压器，如果从电阻数值上已经反映出缺陷只在一相时，可按下列简化式求得相电阻进行分析确定，即当Rab=Rbc≠Rac，则Rb＝Rc≠Ra。现将几种常见故障现象的测量结果分析如下表：

一个线间电阻值不变，两个线间电阻值测不出

（阻值很大）

两个线间电阻较正常值上升1.5倍，一个线间电阻值为正常值的3倍

一个线间电阻值不变，两个线间电阻值降为正常值的（0.5～1）倍

两个线间电阻值增至正常值的(1～3)倍，一个线间电阻值降至正常值的（0～1）倍

一个线间电阻值不变，两个线间电阻值升高

一个线间电阻值不变，两个线间电阻值升高

一个线间电阻等于正常值的3倍，两个线间电阻值测不出（阻值很大）

三个线间电阻值都降至正常值的(0～1)倍，其中有两个的阻值低得多

直流电阻篇6

对于GB/T 3048.4-2007中规定需要采用长导体测量导体直流电阻的情况，从实际测量数据出发，分析了影响测量正确性因素，对比了不确定度因数的影响，提出应将导体长度测量与实测电阻代入公式计算后一起进行A类评定方法，并进行了评定。

关键词：

长导体；直流电阻测量；来源分析

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2015）11019302

0概述

电线电缆导体直流电阻测量的方法是GB/T 3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验》。通常检测时依据标准将从电线电缆上切取长度不小于1m的试样，安装在专用的四端测量夹具测量。该夹具外侧为电流电极，内侧为电位电极。两个电位电极之间距离定长为1m。测量1m长度导体的电阻值，并根据公式（1）换算至导体在温度为20℃时每公里长度电阻值。

同时由于铝在空气中极易被氧化的特性，其表面均有一层氧化层，而氧化层的电阻率大于铝导体本身的电阻率。虽然标准中4.3款要求：“试样在接入测量系统前，应预先清洁其连接部位的导体表面，连接处表面的氧化层应尽可能除尽。”但是该氧化层不仅存在于绞合导体的外表面，还存在于绞合导体各个单线之间。导体的截面越大，单线之间的总接触电阻随之增大。通常采用增加导体电阻试样长度的方法，减少接触电阻对导体电阻测试的影响。标准的4.4.1款推荐了几种试样的长度，因此铝芯绞线的导体电阻测量时经常出现3m、5m、10m的试样。因此需要对这种较长的导体试样进行导体电阻测量不确定度的来源分析并加以控制。

1测量步骤及环境

1.1设备及样品

（1）本次测量样品是2014年由上海电缆研究所组织的能力验证的样品，是一根长约3.5m、7根单丝绞合的铝导体。

（2）PC36C直流电阻测量仪，该试验仪内置有铜、铝导线温度校正功能。既当试验温度在15℃-25℃范围内，通过设定温度校正开关，将实测的电阻值根据GB/T3048.4推荐的公式（2）自动换算到该导线在基准温度20℃时的电阻值。

1.2样品制备

依据GB/T3048.4的要求将3.5m样品去除两端的绝缘，露出导体。由于导体表面光洁，未见明显附着物和氧化层，因此未对接触部位酸洗，直接将导体端头用铝鼻子压接。将导体安装在四端夹具上，夹具的电流电极夹在铝鼻子上，同时闭合锋利的电位电极，保证其与导体表面可靠接触。同时打开房间空调，进行恒温处理24h。

2测量不确定度影响分析及评定

根据导体直流电阻测量方法及相关文献资料，结合日常检验的经验分析其不确定度的来源主要有：

依据检测方法，需对样品进行10次独立的测量计算重复性引入的相对标准不确定度。由于长导体的特殊性，无法依靠试验夹具本身的间距控制测量时导体的长度，因此采用取下样品反复安装上夹具进行重复的测量的方法，会导致每次实测导体长度出现较大的偏差。因此只能采用先测量电阻，根据电位电极位置在导体上划出相应的标记，将样品取下后拉直依据标记位置进行长度测量的方法。

考虑到进行测量时通过导体电流会导致导体的温度上升的因素，因此将测量间隔调为5min一次。测量数据见表1。

从上表中看出第6次和第10次测量值明显小于其他8次测量，这两次测量正好处于空调启动制热不久后进行的。应该是空调制热时将环境温度提升，检测人员按照水银温度计显示的温度输入设备进行计算，而导体本身的温度未产生变化导致。随后我们将检测间隔增加到1h，并且保证空调启动后15min进行测量。测量数据见第二次测量值。

分析其原因，一方面是由于样品为绞合导体本身有一定的扭曲应力，生产出来都是卷绕在线盘上存放，导致测量时无法绝对拉直；另一方面样品的长度超过了定值夹具的测量范围，测量时人员操作、读数存在较多的不确定因素。可以预见随着样品截面积的增大，样品长度增加到5m、10m时，长度测量的难度随之增大。因此根据实际情况出发，将10次电阻测量的平均值，分别与10次长度测量值进行计算，得出数据进行A类评定。

3结束语

从整个实验及不确定评定过程来看：

测量时温度计对环境温度灵敏度，远远高于试样导体的温度，因此测量时环境温度并不能真实的反映试样的温度，因此除了按照标准要求布置温度计位置外，还应该尽量避免在空调启动后马上对温度计进行读数。

直流电阻篇7

【关键词】导体直流电阻；电线电缆；不确定度

导体直流电阻检验是电线电缆产品质量检验中的重要检验项目。为了尽量实现对电线电缆导体直流电阻的测量结果与真实的电阻值相接近，需要对测量不确定度进行评定。

一、测量方法

电线电缆导体直流电阻测量要以 GB/T 3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验》为测量依据标准。

测量前要先制取试样。首先，在待测电线电缆上切取长度不少于1m的部分，去除切取部分表面的绝缘、护套或其它覆盖物，也可以只去除试样俩端与测量系统相连接部位的覆盖物、露出导体，防止损伤导体。在接入测试系统前，要去除连接部位的导体表面的附着物和油垢，尽可能除尽连接处表面的氧化层，并让试样冷却到室温。

测量使用的测量工具主要为双臂电桥、数字式温湿度计和专用四端夹具。将做好清洁工作的试样固定在专用四端夹具上，连接双臂电桥四个测试端与导体的两端，确定可靠连接后闭合直流电源开关。完成仪器预热后，开始对电桥进行测试，调节电桥平衡，读取电桥读数，记录至少四位有效数字，当试样的电阻值小于0.1Ω 时，应将开关S1换向，用相反方向的电流再测量一次，读取读数。

二、测量不确定度的评定

（一）建立数学模型

根据GB/T 3048.4-2007，温度20℃时每公里长度电线电缆在的电阻值计算公式为：

其中，表示20℃每公里长度的电阻值，单位为欧每千米（Ω/km ）；

表示t℃时 L长电缆的实测电阻值，单位为欧（Ω）；

表示在20℃时导体材料的电阻温度系数，单位为每摄氏度（1/℃） 。常见的导体材料为铜和铝，电阻温度系数分别为：铜导体=3.93×℃-1，铝导体=4.03×℃-1；

t为测量时的导体温度（环境温度），单位为摄氏度（℃）；

L为试样的测量长度 （成品电缆的长度，而不是单根绝缘线芯的长度）单位为米（m）。

（二）不确定度来源

不确定度，是指表示被测量的真值将以一定的概率落入的测量结果的范围。受到测量时所采用的方法、设备、环境影响、认识能力的限制，导致测量所得数据必然与被测量真值之间存在误差。不确定度便于使用它的人评定其可靠性，也增强了测量结果之间的可比性，是测量结果质量的指标。

导致导体直流电阻测量结果的不确定度来源主要有以下几个方面：第一，重复性测量引起的不确定度，包括双臂电桥重复性测量的不确定度和温度重复性测量的不确定度；第二，测量时引起的温度变化度；第三，测量工具的不确定度，包括双臂电桥的不确定度、刻度尺的不确定度、温度计的不确定度。

（三）不确定度分量评定

不确定度评定方法可以分为A类和 B类评定。A类评定是指对一系列观测值进行统计分析以评定标准不确定度的方法。B类评定则是指在无法通过A类评定得到不确定度的情况下，只能采取非统计方法评定不确定度的评定方法。在上述的不确定度来源中，重复性测量引起的不确定度（双臂电桥重复性测量引起的不确定度和温度重复性测量的不确定度）采取A类方法评定，环境温度 t的不确定度和测量工具准确度的标准不确定度（双臂电桥的不确定度、刻度尺的不确定度、温度计的不确定度）采用B类方法评定。

（四）合成标准不确定度的评定

电线电缆导体直流电阻的合成标准不确定度为U=。

三、不确定度的控制

（一）仪器稳定性的控制

在每次测量后，都要让电子元件充分放电后再进行下一次测量。每次测量通电时间不宜太长，在对细微导体进行测量时，应在满足试验系统灵敏度要求的前提下，尽量选择最小的测试电流，避免因为导体升温影响到检测的结果。另外，测试时要保证电压稳定。

（二）温度测量和湿度的控制

为了尽量减少温度所造成的误差，试样应事先放置在在温度为（15～25）℃和空气湿度不大于85%的试验环境中，并保持一段比较长的时间。在试样放置和测量过程中，环境温度的变化应不超过±1℃。使用温度计测量环境温度时，要注意温度计的选择、距离墙面和试样的长度。一般来说，使用最小刻度为0.1℃的温度计测量环境温度，而且尽量使用温度计校准后的的修正值。温度计距离墙面应保持在10cm以外，距离试样在1m以内，保证二者大致在同一高度，尽量避免受到热辐射的空气对电流的影响。

四、总结

任何一个测量结果，都因为操作条件的限制只能获得一个对被测量值的估计值，不可避免地存在不确定度。本文通过建立导体直流电阻测量不确定度的数学评价模型，利用数学模型和测量结果计算得出不确定度，为客户了解产品质量提供了意见。

参考文献：

[1]吕家治.电线电缆产品质量检验中导体直流电阻测量不确定度评定[J].时代文学，2005（04）.

直流电阻篇8

关键词：变压器 直流电阻 三相测试 装置

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：

1、双臂电桥法

由于双臂电桥的电源为1.5伏的多节干电池或蓄电池作为电源，进行变压器绕组电阻的测量。由于变压器绕组绕在铁芯上，绕组存在电感，绕组回路具有时间常数t=L/R。当变压器容量较大时，用电池作为电源测试时，充电时间很长,电池容量也很难支持长时间的测量。

2、单相直流压降法

采用较大功率的升流装置，对变压器绕组分别施以较高的电压，待电流升至要求设定值且稳定后测试绕组两端电压，将电压除以电流即得电阻值。该方法采用大功率源，充电时间短，能缩短测试时间。

3 、三相同时测量的直流压降测试法

采用较大功率的升流装置对三相绕组同时施以较高的电压，待电流升至要求设定值且稳定后测试绕组两端电压（一端为中性点），将电压除以电流即得电阻值。该方法比单相直流压降法更具效率。

三相同时测量的直流压降测试法测试时间远远短于上述的其他两种方法，因此07年的时候，我们试验班购买了武汉华天生产HTZZ-S10A的三回路变压器直流电阻测试仪。在现场多次使用后发现，这种三回路变压器直流电阻测试仪在提高工作效率同时，也存在一些问题，下面是具体分析：

一、变压器三相同时测量绕组直流电阻的接线及案例分析

HTZZ-S10A三回路变压器直流电阻测试仪对于YN星型接线的变压器可以三相同时测量绕组直流电阻，测量接线如图1所示：

图1 测量接线图

由直流电阻测试仪的四只测试线夹引至被试验变压器的A、B、C相及中性点引出线N桩头。简化了试验接线。

在试验过程中发现：当中性点桩头的试验夹子脱落的时候，测试仪测量值较正常情况无明显偏差，下面是一次具体测量的案例：

试验地点：110kV北郊变电所 试验设备：110kV #1主变

主变型号：SSZ11-63000/110

试验时间：2007.10.11天气：晴 温度：26℃湿度：65%

上层油温：35℃

因为当时数据平衡，我们没有发现，测完之后所有档位后，变更试验接线时我们才发现中性点的夹子已经脱落，我们就觉得有问题，于是取其中一档，运用双臂电桥测量，进行数据比对：

表1

从表1数据可以看到，当中性点线夹与主变中性点桩头连接松动、甚至脱落，实际测量数据并不能有效反映，为了弄清楚原因，接下来分析三相同时测量直流电阻的原理。

二、测阻仪的测量原理分析

三相同时测量的接线图如下所示：

图2 测量原理图

Ia、Ib、Ic—A、B、C相的电流；

Ra1、Rb1、Rc1—A、B、C相的直流电阻；

Ra1、Rb1、Rc1、Rn1—A、B、C、N的引线电阻及接触电阻

测试仪器测得的电压：

测试仪器测得的电阻：

根据基尔霍夫定律：

在测试过程中，用外加电流表测试每相电流，发现测试仪恒流源三通道的电流满足：Ia、Ic大小相等，方向相同，Ib大小为Ia、Ic的两倍。即

根据以上推导过程发现： 测试仪器的测量结果中包含测试仪引线电阻及测试线夹与主变桩头之间的接触电阻。测试结果与Rn1的大小无关，即测试夹子松动与否对试验数据不存在影响。

由于，即中性点电流回路可以视为断开，也说明测试仪与主变中性点电流回路间无引线，我们仔细观察了测试仪的线夹结构，发现A、B、C相线夹的结构相同，每支线夹均集成了电压、电流两条连接线；而测试仪中性点结构与A、B、C相线夹不同，只集成了一条电压线。因此测试的测量电压、电流接线如下图所示

图3 测量电压、电流接线图

从上述分析中可以看出，该型号测试仪中性点线夹与主变中性点连接，仅采集主变中性点的电压信号。

三、分析中性点断线对测阻仪电压回路的影响：

当中性点线夹脱落时，电压回路由于中性点回路断线，主变中性点电压信号测试仪器采集不到，此时测试仪中性点与主变中性点的压差是否会影响试验结果，我们作以下分析。

由于测试仪提供的电流为恒流源，当测试电路达到稳态时候，变压器绕组上的电压也保持不变，所以在电压回路中变压器绕组可以视为衡压源，由于

所以A、C相绕组电压相等，设为U，B相绕组电压为2U，方向相反

因为A、B、C三相测量电压表可视同型号，即三只测量电压表的内阻相同，设三只电压表内阻为R

测量电压回路如下图：

由基尔霍夫定律得：

由式

将代入式

得

由式

将代入式

得

此时

n与N点间的压差

所以：n与N点等位

由此我们可以发现：即使电压回路由于中性点回路断线，测试仪器的中性点端子仍然能保持与主变中性点电位相等，中性点回路断线对电压采集无影响。

四、结论

目前，国内的三相同时测量直阻仪的原理都相同，故问题有一定的共性，在实际测量过程时需要注意以下方面。

各夹头接触良好，可排除变压器桩头接触电阻对试验结果的影响，在夹接线桩头的时候要多摩擦数次，去处氧化层。

直流电阻篇9

1 仪器概述

这套RCL电学实验箱是通过对同样电压下不同支路中的同规格小灯泡亮度的对比，演示R、C、L 3种元件在交、直流电路中的电学特性，以及元件在不同数值情况下对交、直流电的阻碍作用的强弱。K1支路是条导线，K2支路接了1个电阻，K3支路接了1个大电容，K4支路接了1个小电容，K5支路接了1个自感系数小的线圈，K6接了1个自感系数大的线圈，电路原理见图2。

2 使用方法

2.1 R、C、L元件对直流电的作用

（1）如图1所示，将附件中2根电源线上的2个插头分别插入RCL实验箱上的3 V直流、3 V交流电源插口，电源线另一端分别接到学生电源的直流输出、交流输出端口，将学生电源电压选择开关置于3 V位置，所有开关都置于断开状态。

（2）将RCL实验箱上的交、直流转换开关K置于直流位置。

（3）将开关K1、K3、K5依次闭合，观察对应支路灯泡发光情况（K1、K5支路灯泡亮度一样，而K3支路不亮）。

（4）观察电阻对直流电的作用：将K1断开，K2闭合，观察发光情况（K2比接通K1时灯泡暗很多）。

表明：电阻对直流电有阻碍作用，电阻越大，阻碍作用也越大。

（5）观察电容器对直流电的作用：将K3断开，K4闭合，观察发光情况（无论K3还是K4接通，灯泡都不亮）。

表明：无论多大容量，电容器对直流电有隔断作用。

（6）观察电感对直流电的作用：将K5断开，K6闭合，观察发光情况（K1、K6支路灯泡亮度一样），K5、K6交替接通与断开，对比观察灯泡发光情况。

表明：电感线圈对直流电无阻碍作用，无论线圈的自感系数多大，电感线圈都等效于一条导线。

注：不经过此番比较，学生很难接受“电感线圈等效于一条导线”这个重要结论的。

2.2 R、C、L元件对交流电的作用

（1）将开关K切换到交流位置。

（2）将K1、K3、K5接通，其余开关断开，观察此时各支路灯泡发光情况（刚才不亮的K3支路灯泡此时也亮了，且和K1、K5支路灯泡亮度一样）。

（3）观察电阻对交流电的作用：将K1断开，K2闭合，观察发光情况（K2比接通K1时灯泡暗很多）。

（4）观察电阻对交、直流电的作用：将开关K作直流、交流交替切换，观察发光情况（正常情况是无论是直流还是交流，只要电压相同，灯泡亮度就相同）。

表明：电阻对交流电有阻碍作用，电阻越大，阻碍作用也越大。电阻对交流电和对直流电的阻碍作用效果是相同的。

（5）观察电容器对交流电的作用：将K3断开，K4闭合，观察发光情况（K3或K4接通，灯泡都亮，但接通K3比接通K4时明显更亮了）。

表明：电容器能“通”交流电，且电容量越大，电容器对直流电的阻碍作用越小。电容器“通”交流，阻断直流。

（6）观察电感对交流电的作用：将K5断开，K6闭合，观察发光情况（接通K5、K6，灯泡都能亮，但接通K5比接通K6明显更亮了），K5、K6交替接通与断开，对比观察灯泡发光情况。

表明：电感线圈对交流电有阻碍作用，线圈的自感系数越大，阻碍作用越强；如果线圈的自感系数极小，则阻碍作用很小。

3 小结

（1）通过这几步的操作演示，能说明电阻和电感既能通直流电，也能通交流电，而电容只能“通”交流电。

（2）电阻对交流、直流的阻碍效果是一样的，电阻越大，阻碍作用越强。

直流电阻篇10

同学们在学习了利用欧姆定律测量未知电阻后，老师引导同学们思考：可不可以制作一个直接测量电阻大小的仪器呢？学校物理小组同学经过与老师的交流，成功地制作了一个电阻测量仪。下面是制作流程，同学们不妨跟他们学习一下，也试着做一个。

1.所用器材：电源（电池组）、定值电阻R0、电流表、开关及导线若干。

2.电路图

3.实验原理：通过电流表示数的变化反映A、B间连入的电阻的变化，并在电流表的表盘标出对应的阻值即可。

4.调试过程：

（1）确定：“0Ω”位置：当A、B两点直接相连时，电路中的总电阻是R0，电源电压设为U，由欧姆定律I=U/R得，电流表的示数为U/R0，此时U/R0就是“0Ω”处，在电流表上的此处标上：“0”

（2）当A、B两点间连入某一阻值为R1的电阻时，电流表的读数为I1，在电流为I1处标上阻值R1。更换多种阻值的电阻进行多次实验，在电流表上标出多处电阻值。

（3）当A、B两点间连入某一阻值为Rx的电阻时，电流I=U/（R0+Rx），此时Rx=U/I-R0，由此可知，电流与待测电阻不成正比，则标出的阻值刻度应该是不均匀的，而且待测电阻随着指针的右偏（电流变大）而减小，即电流越小待测电阻越大，最后形成了如右图所示的表盘。

现在你知道怎样制作电阻测量仪了吧！尽管物理小组同学做出的电阻测量仪可能不够精确，但是可以粗略地测量一些电阻的大小。而且，物理小组同学的想法很好，他们的这种创新思维及勤于动手的好习惯值得我们去学习哦！

中考链接：

1.（2003·天津）某校科技小组自制一台可以测量电阻阻值的欧姆表，如图所示，欧姆表电路由一只灵敏电流表G，定值电阻R0，滑动变阻器和干电池（设电压不变）组成。使用时可把待测电阻接在A、B两端。为了能直接从灵敏电流表表盘上读出A、B端接入的电阻的阻值，需在表盘上重新标注A、B间所测的电阻的阻值数。当将A、B两端直接连接在一起时，调节滑动变阻器使灵敏电流表指针偏转到最大位置处（满偏），已知此时灵敏电流表内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻R0的总阻值为15Ω。问：

（1）在该欧姆表指针满偏的位置处，盘面应标注的示数是多少？

（2）当A、B间断开时，该欧姆表指针所指的位置处，盘面应标注的示数是多少？

（3）该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数是多少？简要说明为什么？

（4）该欧姆表表盘上的刻度值是否均匀？请从电路原理上说明理由。

根据以上制作流程及分析得到解题过程如下：

解：（1）当AB直接连在一起时，AB间所接电阻为零，所以满偏位置处盘面应标注的示数为零。

（2）当AB断开时，AB间电阻无穷大，示数最小（零位置），此位置应标电阻值（无穷大）。

（3）表盘正中间的位置应标注示数是15Ω。

因为指针指在表盘中间位置时，电流表中的电流是指针满偏时的一半，由欧姆定律I=U/R

可知，当U不变时，电流减半，所以此时电路中的总电阻应是满偏时电阻的2倍，而原来的总电阻是15Ω，故这时AB间连入的电阻也是15Ω。

（4）表盘上的刻度值是不均匀的。

理由：设电流表内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻R0的总阻值为R总（15Ω），设接入的待测电阻为Rx；由电流表表盘刻度均匀可知：电流表指针偏转角度与通过的电流成正比；若电流I与待测电阻Rx也成正比，则欧姆表的刻度也应该是均匀的.但是根据电路有：I=U/（R0+RX）得到Rx=U/I-R0，可见Rx与I不成正比，所以欧姆表刻度不均匀。

2.（2010年浙江省绍兴市）某科技创新小组制作了一个直接测量电阻阻值的仪器，称之为欧姆表。连接的电路如图，制作步骤如下：

（1）在A与B之间连接导线，调节滑动变阻器R1，使电流表示数为0.6A（即满量程），把电流表的“0.6A”刻度线标为“0Ω”；

（2）保持滑动变阻器R1不变，当在AB之间接一阻值为80Ω电阻时，电流表示数为0.3A。此时滑动变阻器R1的有效阻值为Ω，把“80Ω”数值标在电流表刻度“0.3A”处；

（3）据此原理，通过计算可把电流表刻度改为相应的电阻值，则在电流表刻度为“0.4A”处应标的电阻值是Ω；

（4）用此欧姆表能直接测量接入AB问导体的电阻阻值。

请写出按此方法制成的欧姆表刻度与电流表刻度的两处不同点：

根据以上制作流程及分析得到解题过程如下

解：（2）设电源电压是U，

由欧姆定律得：I1=U/R1

即：0.6A=U/R1①，

I2=U/（R1+R）

即：0.3A=U/（R1+80Ω）②，

由①②解得：U=48V，R1=80Ω.

（3）当电流I3=0.4A时，

I3=U/（R1+R′）=48V/（80Ω+R′）=0.4A，

解得：R′=40Ω；

（4）①由题意知，欧姆表的零刻度线在最右端，而电流表零刻度线在最左端；

流过欧姆表的电流I=U/（R1+R）

则R=U/I-R1，

②由此可见：R与I不成正比，欧姆表刻度线不均匀。

故答案为：（2）80；

（3）40；