变压器绕组直流电阻测试的三种方法详解

应用电桥平衡的原理来测量绕组直流电阻的方法称为电桥法。常用的直流电桥有单臂电桥及双臂电桥两种。

1、单臂电桥

单臂电桥测量原理接线如图2所示，当R₁上的电压降等于R₃上的电压降时，则A、B两点间没有电位差，即检流计中没有电流，此时I_t流经R₁和R₂，l₂流经R₃和R ₄，电桥达到平衡。

当电桥平衡时

若将R₁换成被测电阻Rx．并将R₂和R₄作成一定比例的可调电阻，R3为平滑的可调电阻，调节R₃可使电桥达到平衡，则Rx=R2/R4R₃=mR₃（m=R₂/R₄）。由图2可见，Rx (R1)包括引线电阻RL在内，故实际电阻等于Rx减去引线电阻。当被测电阻越小，则引线电阻造成的测量误差越大。因此，应尽量减小引线电阻的影响。单臂电桥常用于测量1Ω以上的电阻。

图2：单臂电桥测量原理图

2、双臂电桥

双臂电桥测量原理接线如图3所示。

图3：双臂电桥接线原理图
P—检流计；RX—被测电阻；R3、R4及R'3、R4—桥臂电阻；
RN—标准电阻；C1、C2—被测电阻的电流接头；
P1、P2—被测电阻的电压接头

当检流计中没有电流通过时，C、D两点的电位相等。即

R_xI_x+R’₃I’=R₃I （式2）

R’₄+R_NI_X=IR₄（式3）

因为

R_AB（Ix-I’）=(R’₃+R’₄I’

所以

R_ABIX=（R’₃+R’₄=R_AB）I’ （式4）

由式2和式3中消去I得

（RXIX+R’3i’）R4=(R’4I’+RNIX)R3

(RXR4-RNR3)IX=(R’4R3-R’3R4)I’ （式5）

将式5除以式4得

由于双臂电桥能满足R3≈R’3，R4=R’4，因此式7可化为

R_x=R_NR₃/R_{4  （式7）}

式7中R₃及R’₃包含了被测电阻的电压引线电阻，R₄及R’₄包括标准电阻的电压引线电阻。要满足R’₄R₃=R’₃R₄，必须使被测电阻的引线和标准电阻引线的电阻相等（即采用四根截面相同、长度相等的相同导线）否则，会引起一定的测量误差。

从式7还可看出，误差的大小是由R’₄R₃和R’₃R₄的差值与电阻R_AB共同决定的，所以R_AB也应尽量减小．即R_X和R_N的电流引线要堪量短。可见，双臂电桥能够消除引线和接触电阻带来的测量误差，适宜测量准确度要求高的小电阻。

双臂电桥的测量步骤如下：

测量前，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，置检流计指针干零垃。接通测量仪器电源，具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮，置检流计指针于零位。  接入被测电阻时，双臂电桥电压端子P₁、P₂所引出的接线应比由电流端子C₁、C₂所引出的接线更靠近被测电阻。

测量前首先估计被测电阻的数值，并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量，使“比较臂”可调电阻各档充分被利用，以提高读数的精度。测量时，先接通电流回路，待电流达到稳定值时，接通检流计。调节读数臂阻值使检流计指零，被测电阻按式8计算

被测电阻=倍率×读数臂指示   （式8）

如果需要外接电源，则电源应根据电桥要求选取，一般电压为2-4V，接线不仅要注意极性正确，而且要接牢靠，以免脱落致使电桥不平衡而损坏检流计。

测量结束时，应先断开检流计按钮，再断开电源，以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。

选样标准电阻时，应尽量使其阻值与被测电阻在同一数量级，好满足下列关系式

1/10R_X<R_N<10R_X    (式9)