西林电桥是测量电气设备绝缘的 tanδ和电容量 Cx 的专用仪器,判断绝缘是否有缺陷,它是一种平衡交流电桥,具有灵敏、准确等优点。
简介西林电桥是一种最为常见的用以测量电容,特别是测高质量、绝缘性能良好电容的电桥。通过自组西林电桥测量电容的实验,得到待测电容数量级为10-6~10-7F,当交流电源频率选用1kHz时,其交流阻抗约为10²~10³Ω ,所以交流电桥的两个电阻臂 R2 和 R3 应尽量相等,选择几百欧姆较为合适。实验要求电桥平衡时,UT50B型万用表的指示不得大于1 mV。
西林电桥寄生电容存在的原因实际的西林电桥回路中,标准电容C0是单独的元件,R3及R4、C4装在一起,通常称为桥体,有的桥体装入了检流计G。一般说桥路的四个顶点A、B、C、D均有对地寄生电容CAE、CBE、CCE、CDE为了避免外部高压电场的干扰,也为了避免桥体各元件之间的耦合,常将R3、G及R4用金属屏蔽起来。从A、B两顶点引到Cx及C0的引线也用屏蔽电缆,电缆的外壳(屏蔽层)与桥体的屏蔽层连在一起。如试品Zx是可以不接地的,则将D点接地并将屏蔽层均接地,这时CDE的影响因D与屏蔽层均接地而可以不考虑。高压部分对地电容CDE不影响桥臂的平衡,因为通过它的电流由电源変压器供给,但寄生电容CAE、CBE的影响必须考虑1。
高压西林电桥的固有误差高压西林电桥是一种电阻比例臂电容电桥,用来测量绝缘材料和绝缘结构的电容和介质损耗因数,以便提供评定绝缘质量的判据。任何测量都有误差,按误差来源将它分为固有误差、附加误差和人员误差。固有误差也称装置误差,是由仪器本身引起的,包括原理误差,以及由仪器的结构元件引起的误差,这种误差决定了电桥的准确度级别;附加误差是由仪器以外的原因引起的,例如环境条件变化引起的误差,电磁场干扰、电源电压的影响,以及扩大量程而产生的误差等。瑞士Tettcx公司的2801型西林电桥,由于其精确度高、稳定性好,深受我国绝缘测试工作者信赖,我国进口这种电桥有150余台之多,它在高压西林电桥中很有代表性2。
高压西林电桥的附加误差电桥结构元件的不稳定性引起的误差。电桥的结构元件均不可能是一成不变的。一方面,元件随时间的老化会使其值产生不可逆的变化。另一方面,环境条件的变化会使其值发生波动。2801电桥的电阻元件,由于选用 了温度系数很小的材料,加之进行了严格的热老化工艺处理,而且在校准时考虑到老化这个因素而采取了措施。所以在使用十至二十多年后仍能达到标定的准确度。
外界电磁场引起的附加误差不仅在变电所中进行现场测量时会遇到强烈的电磁干扰,而且在试验室中进行测量时,有时也会出现电磁场干扰的影响,致使电桥无法平衡,或者测量结果不稳定,甚至出现小于零的tanδ值。对电磁场干扰引起的误差进行定量分析是很困难的,也是徒劳的。有效的办法是采取特别措施,防止或减小电磁场干扰的影响。
扩大量程时引起的误差电桥的标定准确度是对基本量程而言的。若采用附加置扩大量程,则由于附加装置存在误差,会使电桥的准确度降低。
与试验电压有关的误差如前所述,提高试验电压可提高整个测最系统的灵敏度,但试验电压的提高,一方面受到试品额定工作电压的限制,另一方面也受到电桥本身的限制。这是由于试验电压过高时,桥臂的电阻元件产生温升,导致阻值发生变化,因而使准确度降低。所以在测量时,应使每个电阻的负载保持在0.05一0.1 W以内,并且始终让电桥在温度平衡的条件下进行工作。一般若流过试品的电流不超过说明书中的规定值,这个要求是可以达到的。另外,人员误差是指由于从事测量的人员的主观因素而引起的误差。这主要是由于知识不足、经验不够、在测量技术上考虑不周而产生的。例如,接线误错、布线不合理、电桥平衡不准确、读数误差、计算误差 、疏忽误差等等。有时这可能是最大的误差源。这只有通过对测试人员的培训、加强技术交流 、提高技术素质来解决。通常,当在测量中出现较大的不一致性时,仔细研究测量系统,检查是否存在人员误差,这是往往可以凑效的2。
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徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学