伏安法測量直流電阻的分析

測量直流電阻的主要目的，檢查電氣設備導電回路、繞組匝間短路等情況。直流電阻測量是很多變電一次設備在交接、大修以及帶有電壓分接開關的設備改變分接開關位置后必不可少的試驗項目，也是發(fā)生故障后的重要檢查項目。

一、常規(guī)四端鈕伏安法測量直流電阻分析

通常采用的測量直流電阻的常規(guī)方法，是應用四端鈕伏安法測量原理，在試品兩端各加一個電流端鈕 C1、C2，通過它們在測量電阻時對試品輸入電流；在試品兩端再各加一個電壓端鈕 P1、P2，通過它們在測量電阻時對試品進行電壓取樣，然后通過對電壓量和電流量進行直接計算求得直流電阻值。該測量方法在實際應用中，對測量結果影響較為明顯的因素有下列幾個方面：

1.測量引線電阻的影響。測量引線的材料成分不同、導電系數(shù)不同而電阻不同，此外引線材料的純度、長度、截面積等都能決定測量引線的電阻，引線的電阻串聯(lián)引入測量回路以后，不可避免地就會成為直流電阻的測量值的一部分。

2.接觸電阻的影響。測量端鈕與被試品之間的接觸電阻大小取決與測量端鈕與被試品之間的接觸壓力；接觸面積的大小，都會增大接觸電阻。一般情況下，測量端鈕中電流端鈕與被試品的接觸情況對直流電阻的測量值的影響較為顯著。

3.其他影響因素。測量時的環(huán)境溫度或試品本身溫度的高低、測量時通過試品電流值的大小、大型感性試品中剩磁以及試品表面的殘余電荷的影響等，都使直流電阻的測量產生誤差。

現(xiàn)場工作中，測量結果產生較大誤差的因素主要是測量引線電阻和接觸電阻，本文中主要研究消除以上針對測量引線電阻和接觸電阻這兩方面影響因素的測量方法。

四端鈕伏安法測量直流電阻時，在試品兩端各有一個“電流端鈕+電壓端鈕”組合。加于試品的一端時，測量引線的電阻和接觸電阻屬于串聯(lián)關系。假設在試品首端的一個測量元件上的測量引線電阻和接觸電阻串聯(lián)的總的誤差電阻為R1，在試品末端的一個測量元件上的測量引線電阻和接觸電阻串聯(lián)的總的誤差電阻為R2，試品本身的直流電阻為Rs，試品的首端為A，試品的末端為B。

在常規(guī)的四端鈕伏安法測量方法中，由于首端的測量元件誤差電阻R1、末端的測量元件誤差電阻為R2與試品本身的直流電阻為Rs因為串聯(lián)在一起，而導致最終計算得到的試品的直流電阻值出現(xiàn)誤差。

二、八端鈕伏安法測量直流電阻

在現(xiàn)場實際測量中，試驗人員為了努力減少試品兩端的測量元件誤差電阻R1和R2對測量結果的影響，常常會采取很多措施，比如拆除與試品連接的全部線夾及緊固螺栓、打磨測量接觸面、增大測量元件與試品的接觸面積和接觸壓力等等措施，然后進行反復測量以最大限度地減小這種誤差。這些措施在現(xiàn)場實施中，因為拆、接設備引線經常會耗費大量的時間和人力，而且若工作人員干活不細心，還會在引線連接部位留下安全隱患，效果不很理想。時間較緊張的搶修工作需要直流電阻測量時，還經常因測量誤差大而出現(xiàn)失誤，影響到上級部門的檢修決策。鑒于此，如何能夠徹底消除測量引線電阻和測量元件與試品的接觸電阻對直流電阻測試結果的影響，提高直流電阻測量的準確度，是很多試驗工作者迫切需要解決的一個問題。

本人經研究，認為可在四端鈕伏安法測量的基礎上，再增加一套四端鈕。具體測量步驟為：在試品兩端各增加一個測量元件，定義原來的測量元件為第一對測量元件，后來增加的測量元件為第二對測量元件，定義第二對測量元件的試品首端為C，定義第二對測量元件的試品末端為D。增加的試品首端的第二對測量元件誤差電阻為R3、末端的第二對測量元件誤差電阻為R4。這就使R3、R4分別與R1、R2形成并聯(lián)關系后再與Rs形成串聯(lián)關系.

實際測量電路按照以上要求連接完成后，我們始終在測量回路中加上一個直流電流量，依次進行如下步驟：

第一步，使B、D兩端懸空，然后在A、C兩端施加電流進行測量，測量出電阻Ru，得到第一個算術方程式為：

R1+R3=Ru （1）

第二步，使A、C兩端懸空，然后在B、D兩端施加電流進行測量，測量出電阻Rv，得到第二個算術方程式為：

R2+R4=Rv （2）

第三步，使C、D兩端懸空，然后在A、B兩端施加電流進行測量，測量出電阻Rw，得到第三個算術方程式為：

R1+Rs+R2=Rw （3）

第四步，使C、B兩端懸空，然后在A、D兩端施加電流進行測量，測量出電阻Rx，得到第四個算術方程式為：

R1+Rs+R4=Rx （4）

第五步，使 A、D兩端懸空，然后在C、B兩端施加電流進行測量，測量出電阻Ry，得到第五個算術方程式為：

R3+Rs+R2=Ry （5）

第六步，使 A、B兩端懸空，然后在C、D兩端施加電流進行測量，測量出電阻Rz，得到第六個算術方程式為：

R3+Rs+R4=Rz （6）

把以上測量中所得到的六個算術方程式聯(lián)立求解，可得如下結果：

Rs=﹝Rw+Rx+Ry+Rz-2（Ru+Rv）﹞/4 （7）

以上六次測量可看出， 各測量元件的誤差電阻R1、R2、R3、R4對試品真實值電阻Rs的影響，在這六個算術方程式的聯(lián)立求解過程中被完全抵消，從而能夠得到試品電阻Rs的準確測量結果。

三、八端鈕伏安法測量直流電阻的缺點

因需要不同的測量回路中多次通斷測量電流，考慮目前國內現(xiàn)有的測量裝置的狀況，采用上述測量方法，勢必使測量工作變得有些繁瑣，而且因為上述測量方法中從第3到第6個步驟中多次通斷測量電流，還有可能在一些感性試品中產生剩磁，導致測量出現(xiàn)新的誤差。

四、八端鈕伏安法測量直流電阻的應用前景

根據本人所了解的情況，以目前國內測量儀器的制造水平，完全能夠很容易地做到在不間斷測量電流的情況下，實現(xiàn)上述測量方法中從第三個到第六個步驟中的測量。這樣看來，由于消除了測試元件誤差電阻的影響，在實際測量工作中應用該方法時，不需要拆除以后再恢復試品外部的連接線夾、緊固螺栓等附件，不需要對測試鉗與試品的連接部位進行專門處理，即可直接對試品實施測量。這種測量方法不但能夠滿足現(xiàn)場試驗人員提高直流電阻測量的準確度的愿望，還可以節(jié)省時間和人力，避免了萬一因為工作人員干活不細心而在設備的引線連接部位留下安全隱患，從真正意義上提高直流電阻測量的工作效率。