大電流接地電阻測量儀的檢測方法

       目前用于安全防護(hù)檢測的大電流接地電阻測量儀已越來越廣泛地運(yùn)用于家用電器、絕緣材料、電動電熱器具等產(chǎn)品的質(zhì)量檢測中,而此種儀器本身的量值傳遞卻由于其大電流的限制,存在許多問題。普通的接地電阻測量儀檢定裝置不能用于這種儀器的檢測,下面介紹兩種檢測方法。

        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)電阻直接接于被測大電流接地電阻測量儀的測量端,原理框圖如圖1所示,用標(biāo)準(zhǔn)電阻值與測量儀表頭所顯示的電阻值作比較。

        設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電阻值為RN,即實際值,被檢表顯示讀數(shù)為RX,則被檢表的誤差為:

        Δ＝RX－RN

        被檢表的相對誤差為:

        r＝［(RX-RN)/RN］×100%

        用此方法檢測時應(yīng)注意測量儀恒流輸出所限制的電阻范圍,超出該范圍,將不再恒流且測量不正確。由于所測均為小電阻,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,簡單直觀方便,測量準(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進(jìn)行測量。

        2.1　用標(biāo)準(zhǔn)電壓源法進(jìn)行測量

        接地電阻測量儀的基本原理為以已知恒定電流通過被測電阻RX的壓降來代表所測電阻值。根據(jù)這一原理,可用標(biāo)準(zhǔn)電壓源和標(biāo)準(zhǔn)電流表來檢測接地電阻測量儀,檢測框圖如圖2所示。

        標(biāo)準(zhǔn)電壓源輸出一個標(biāo)準(zhǔn)電壓UN,同時讀出標(biāo)準(zhǔn)電流表顯示的電流IN,此時被檢測量儀表頭顯示值為RX值,則實際值為:

        R＝UN／IN

        誤差為:

        Δ＝RX－R＝RX－UN／IN

        相對誤差為:

        r＝［（RX－UN／IN）／（UN／IN)］×100%

        通過輸出不同的標(biāo)準(zhǔn)電壓值,便可測得一系列電阻值。用此方法檢測時應(yīng)注意測量儀在恒定電流下所限定的電阻范圍對應(yīng)的電壓值范圍,使標(biāo)準(zhǔn)源輸出的電壓在此范圍內(nèi)。對于某些型號的接地電阻測量儀(如武漢市華天電力自動化有限責(zé)任公司的產(chǎn)品),其內(nèi)部電壓電流回路并非*獨(dú)立,主要是由于自動消除引線電阻電路的存在所致,因此不能簡單地如框圖所示直接接入電壓源電流表測量,而需利用其儀器所帶導(dǎo)線首*行引線電阻的消除,只有當(dāng)引線電阻*消除后,方可按框圖所示接線測量。

        2.2　用標(biāo)準(zhǔn)電壓表法進(jìn)行測量

        利用標(biāo)準(zhǔn)電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電流表以及大電流電阻對大電流接地電阻測量儀進(jìn)行測量,其檢測接線框圖如圖3所示。

        測量時,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,此時被檢接地電阻測量儀表頭也顯示出所測電阻值RX。而標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)電壓表所測值對應(yīng)的電阻值可認(rèn)為是所測電阻的真值,即:

        R＝VN／IN

        誤差為

        Δ＝RX－R＝RX－VN／IN

        相對誤差為

        r＝［（RX－VN／IN）／（VN／IN)］×100%

        通過接入不同的電阻值,便可測得一系列的值。從而確定出被檢接地電阻測量儀的誤差情況。

        用此方法檢測時應(yīng)注意接地電阻測量儀所能測量的電阻范圍,接入的電阻不可超出此電阻范圍;由于所測電阻均為小電阻,因此必須采用四端測量;因是大電流測量,測量時間應(yīng)盡量短。

        3　誤差分析

        3.1　直接法的誤差

        直接法測量時,誤差的主要來源是標(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　間接測量的誤差

        3.2.1　標(biāo)準(zhǔn)電壓源法測量時的誤差

        裝置的主要誤差來源:

        (1)標(biāo)準(zhǔn)電流表引入的誤差S1:由于被檢電流高精度為0.5%,因此選用0.1級標(biāo)準(zhǔn)電流表即可。

        (2)標(biāo)準(zhǔn)電壓源帶來的誤差S2:由于被檢表精度不高,在選用標(biāo)準(zhǔn)電壓源時,一般采用實驗室現(xiàn)有的三用表校驗儀D030的交流電壓信號輸出便可滿足要求,考慮到所需電壓較小,其輸出值誤差一般不超過±0.5%。

        (3)標(biāo)準(zhǔn)電壓源輸出漂移帶來的誤差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超過±0.1%。

        裝置的總誤差為:

        由于被測接地電阻測量儀電阻精度高為2%讀數(shù)±2個字,可見裝置總誤差能滿足要求。

        3.2.2　標(biāo)準(zhǔn)電壓表法測量時的誤差

        (1)標(biāo)準(zhǔn)電流表引入的誤差S1:由于被檢電流精度為0.5%,因此選用0.1級標(biāo)準(zhǔn)電流表即可。

        (2)標(biāo)準(zhǔn)電壓表帶來的誤差S2:由于被檢表精度不高,選用0.05級標(biāo)準(zhǔn)電壓表即可滿足要求。考慮到所測電壓較小,其測量誤差一般不超過±0.5%。

        (3)標(biāo)準(zhǔn)電壓表輸入阻抗帶來的誤差S3:因所測電阻均為1Ω以下,相對而言,標(biāo)準(zhǔn)電壓表輸入阻抗帶來的誤差*可以忽略不記。

        (4)電阻引入的誤差S4:用此法檢測,接入的電阻并不作為標(biāo)準(zhǔn),僅作為被檢表與標(biāo)準(zhǔn)表測量的一個載體,因此該電阻的精度并不影響測量結(jié)果,影響測量結(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)表幾乎是同時測量,因此電阻穩(wěn)定性引入的誤差可忽略不記。

        裝置總誤差為:

        由于被測接地電阻測量儀電阻精度為2%讀數(shù)±2個字,可見裝置總誤差能滿足要求。

        5　實驗結(jié)果

        對一臺大電流接地電阻測量儀用三種方法測量的結(jié)果如下表:

表1　直接法測量結(jié)果(I＝10A)

表2　標(biāo)準(zhǔn)電壓表法測量結(jié)果(I＝10A)

表3　標(biāo)準(zhǔn)電壓源法測量結(jié)果(I＝25A)

上述三種方法,經(jīng)實際實驗檢驗,結(jié)果正確,為大電流接地電阻測量儀的檢測提供了切實可行的方法。