目前用于安全防護(hù)檢測(cè)的大電流接地電阻測(cè)量?jī)x已越來(lái)越廣泛地運(yùn)用于家用電器、絕緣材料、電動(dòng)電熱器具等產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)中,而此種儀器本身的量值傳遞卻由于其大電流的限制,存在許多問(wèn)題。普通的接地電阻測(cè)量?jī)x檢定裝置不能用于這種儀器的檢測(cè),下面介紹兩種檢測(cè)方法。 1 直接法
這里所謂的直接法就是電阻法,利用大功率標(biāo)準(zhǔn)電阻直接接于被測(cè)大電流接地電阻測(cè)量?jī)x的測(cè)量端,原理框圖如圖1所示,用標(biāo)準(zhǔn)電阻值與測(cè)量?jī)x表頭所顯示的電阻值作比較。
設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電阻值為RN,即實(shí)際值,被檢表顯示讀數(shù)為RX,則被檢表的絕對(duì)誤差為:
Δ＝RX－RN
被檢表的相對(duì)誤差為:
r＝［(RX-RN)/RN］×100%
用此方法檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意測(cè)量?jī)x恒流輸出所限制的電阻范圍,超出該范圍,將不再恒流且測(cè)量不正確。由于所測(cè)均為小電阻,導(dǎo)線及接觸電阻的消除、四端鈕接線等都是必須注意的,同時(shí)注意不可引入別的哪怕是很微小的附加電阻。
用此方法檢測(cè),簡(jiǎn)單直觀方便,測(cè)量準(zhǔn)確,但應(yīng)當(dāng)具備一套不同阻值(并非均為十進(jìn)制變化)的大功率標(biāo)準(zhǔn)電阻,由于它的特殊要求,這種電阻需由廠家定做。
2 間接法
所謂間接法就是利用電流電壓的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量。
2.1 用標(biāo)準(zhǔn)電壓源法進(jìn)行測(cè)量
接地電阻測(cè)量?jī)x的基本原理為以已知恒定電流通過(guò)被測(cè)電阻RX的壓降來(lái)代表所測(cè)電阻值。根據(jù)這一原理,可用標(biāo)準(zhǔn)電壓源和標(biāo)準(zhǔn)電流表來(lái)檢測(cè)接地電阻測(cè)量?jī)x,檢測(cè)框圖如圖2所示。
標(biāo)準(zhǔn)電壓源輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓UN,同時(shí)讀出標(biāo)準(zhǔn)電流表顯示的電流IN,此時(shí)被檢測(cè)量?jī)x表頭顯示值為RX值,則實(shí)際值為:
R＝UN／IN
絕對(duì)誤差為:
Δ＝RX－R＝RX－UN／IN
相對(duì)誤差為:
r＝［（RX－UN／IN）／（UN／IN)］×100%
通過(guò)輸出不同的標(biāo)準(zhǔn)電壓值,便可測(cè)得一系列電阻值。用此方法檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意測(cè)量?jī)x在恒定電流下所限定的電阻范圍對(duì)應(yīng)的電壓值范圍,使標(biāo)準(zhǔn)源輸出的電壓在此范圍內(nèi)。對(duì)于某些型號(hào)的接地電阻測(cè)量?jī)x(如武漢市華天電力自動(dòng)化有限責(zé)任公司的產(chǎn)品),其內(nèi)部電壓電流回路并非完全獨(dú)立,主要是由于自動(dòng)消除引線電阻電路的存在所致,因此不能簡(jiǎn)單地如框圖所示直接接入電壓源電流表測(cè)量,而需利用其儀器所帶專用導(dǎo)線首先進(jìn)行引線電阻的消除,只有當(dāng)引線電阻完全消除后,方可按框圖所示接線測(cè)量。
2.2 用標(biāo)準(zhǔn)電壓表法進(jìn)行測(cè)量
利用標(biāo)準(zhǔn)電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電流表以及大電流電阻對(duì)大電流接地電阻測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量,其檢測(cè)接線框圖如圖3所示。
測(cè)量時(shí),接上一電阻值R,立即讀取標(biāo)準(zhǔn)電流表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)IN、VN,此時(shí)被檢接地電阻測(cè)量?jī)x表頭也顯示出所測(cè)電阻值RX。而標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)電壓表所測(cè)值對(duì)應(yīng)的電阻值可認(rèn)為是所測(cè)電阻的真值,即:
R＝VN／IN
絕對(duì)誤差為
Δ＝RX－R＝RX－VN／IN
相對(duì)誤差為
r＝［（RX－VN／IN）／（VN／IN)］×100%
通過(guò)接入不同的電阻值,便可測(cè)得一系列的值。從而確定出被檢接地電阻測(cè)量?jī)x的誤差情況。
用此方法檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意接地電阻測(cè)量?jī)x所能測(cè)量的電阻范圍,接入的電阻不可超出此電阻范圍;由于所測(cè)電阻均為小電阻,因此必須采用四端測(cè)量;因是大電流測(cè)量,測(cè)量時(shí)間應(yīng)盡量短。
3 誤差分析
3.1 直接法的誤差
直接法測(cè)量時(shí),誤差的主要來(lái)源是標(biāo)準(zhǔn)電阻引入的。在消除了引線電阻的影響后,只要標(biāo)準(zhǔn)電阻的誤差為被檢表允許誤差的1/3～1/5即可。
3.2 間接測(cè)量的誤差
3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)電壓源法測(cè)量時(shí)的誤差
裝置的主要誤差來(lái)源:
(1)標(biāo)準(zhǔn)電流表引入的誤差S1:由于被檢電流最高精度為0.5%,因此選用0.1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電流表即可。
(2)標(biāo)準(zhǔn)電壓源帶來(lái)的誤差S2:由于被檢表精度不高,在選用標(biāo)準(zhǔn)電壓源時(shí),一般采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的三用表校驗(yàn)儀D030的交流電壓信號(hào)輸出便可滿足要求,考慮到所需電壓較小,其輸出值誤差一般不超過(guò)±0.5%。
(3)標(biāo)準(zhǔn)電壓源輸出漂移帶來(lái)的誤差S3：一般D030穩(wěn)定性誤差為±0.05%,考慮小電壓情況,其漂移誤差一般也不會(huì)超過(guò)±0.1%。
裝置的總誤差為:
由于被測(cè)接地電阻測(cè)量?jī)x電阻精度最高為2%讀數(shù)±2個(gè)字,可見(jiàn)裝置總誤差能滿足要求。
3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)電壓表法測(cè)量時(shí)的誤差
(1)標(biāo)準(zhǔn)電流表引入的誤差S1:由于被檢電流最高精度為0.5%,因此選用0.1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電流表即可。
(2)標(biāo)準(zhǔn)電壓表帶來(lái)的誤差S2:由于被檢表精度不高,選用0.05級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電壓表即可滿足要求。考慮到所測(cè)電壓較小,其測(cè)量誤差一般不超過(guò)±0.5%。
(3)標(biāo)準(zhǔn)電壓表輸入阻抗帶來(lái)的誤差S3:因所測(cè)電阻均為1Ω以下,相對(duì)而言,標(biāo)準(zhǔn)電壓表輸入阻抗帶來(lái)的誤差完全可以忽略不記。
(4)電阻引入的誤差S4:用此法檢測(cè),接入的電阻并不作為標(biāo)準(zhǔn),僅作為被檢表與標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)量的一個(gè)載體,因此該電阻的精度并不影響測(cè)量結(jié)果,影響測(cè)量結(jié)果的主要因素是電阻的穩(wěn)定性,由于所接電阻大電流的要求,此電阻通常是由專門的材料和工藝定做而成,對(duì)其穩(wěn)定性有一定的要求,加之被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表幾乎是同時(shí)測(cè)量,因此電阻穩(wěn)定性引入的誤差可忽略不記。
裝置總誤差為:
由于被測(cè)接地電阻測(cè)量?jī)x電阻精度最高為2%讀數(shù)±2個(gè)字,可見(jiàn)裝置總誤差能滿足要求。
5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
對(duì)一臺(tái)大電流接地電阻測(cè)量?jī)x用三種方法測(cè)量的結(jié)果如下表:
表1 直接法測(cè)量結(jié)果(I＝10A)
標(biāo)準(zhǔn)電阻RN(Ω) | 0.01 | 0.1 |
表頭顯示值RX（Ω） | 0.010 | 0.099 |
表2 標(biāo)準(zhǔn)電壓表法測(cè)量結(jié)果(I＝10A)
標(biāo)準(zhǔn)電壓表顯示值(V) | 0.1020 | 1.002 |
標(biāo)準(zhǔn)電流表顯示值（A） | 10.10 | 10.05 |
對(duì)應(yīng)的電阻實(shí)測(cè)值(Ω) | 0.0101 | 0.0997 |
接地表頭顯示值(Ω) | 0.010 | 0.099 |
表3 標(biāo)準(zhǔn)電壓源法測(cè)量結(jié)果(I＝25A)
標(biāo)準(zhǔn)電壓源輸出值(V) | 0.250 | 2.50 | 5.00 | 6.25 |
標(biāo)準(zhǔn)電流表顯示值（A） | 25.25 | 25.20 | 25.15 | 25.15 |
對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值(Ω) | 0.0099 | 0.0990 | 0.1988 | 0.2490 |
接地表頭顯示值(Ω) | 0.010 | 0.098 | 0.198 | 0.248 |
上述三種方法,經(jīng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),結(jié)果正確,為大電流接地電阻測(cè)量?jī)x的檢測(cè)提供了切實(shí)可行的方法。
