大電流接地電阻測量儀的檢測方法
目前用于安全防護檢測的大電流接地電阻測量儀已越來越廣泛地運用于家用電器、絕緣材料、電動電熱器具等產品的質量檢測中,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,利用大功率標準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,用標準電阻值與測量儀表頭所顯示的電阻值作比較。
設標準電阻值為RN,即實際值,被檢表顯示讀數為RX,則被檢表的jue對誤差為:
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,測量準確,但應當具備一套不同阻值(并非均為十進制變化)的大功率標準電阻,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行測量。
2.1 用標準電壓源法進行測量
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。根據這一原理,可用標準電壓源和標準電流表來檢測接地電阻測量儀,檢測框圖如圖2所示。
標準電壓源輸出一個標準電壓UN,同時讀出標準電流表顯示的電流IN,此時被檢測量儀表頭顯示值為RX值,則實際值為:
R＝UN／IN
jue對誤差為:
Δ＝RX－R＝RX－UN／IN
相對誤差為:
r＝［（RX－UN／IN）／（UN／IN)］×100%
通過輸出不同的標準電壓值,便可測得一系列電阻值。用此方法檢測時應注意測量儀在恒定電流下所限定的電阻范圍對應的電壓值范圍,使標準源輸出的電壓在此范圍內。對于某些型號的接地電阻測量儀(如蘇州騰斯凱電子科技有限公司的產品),其內部電壓電流回路并非完全立,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專用導線首先進行引線電阻的消除,只有當引線電阻完全消除后,方可按框圖所示接線測量。
2.2 用標準電壓表法進行測量
利用標準電壓表、標準電流表以及大電流電阻對大電流接地電阻測量儀進行測量,其檢測接線框圖如圖3所示。
測量時,接上一電阻值R,立即讀取標準電流表和標準電壓表的讀數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。而標準電流表、標準電壓表所測值對應的電阻值可認為是所測電阻的真值,即:
R＝VN／IN
jue對誤差為
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準電阻引入的。在消除了引線電阻的影響后,只要標準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 標準電壓源法測量時的誤差
裝置的主要誤差來源:
(1)標準電流表引入的誤差S1:由于被檢電流z高精度為0.5%,因此選用0.1級標準電流表即可。
(2)標準電壓源帶來的誤差S2:由于被檢表精度不高,在選用標準電壓源時,一般采用實驗室現有的三用表校驗儀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)標準電壓源輸出漂移帶來的誤差S3：一般D030穩定性誤差為±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z高為2%讀數±2個字,可見裝置總誤差能滿足要求。
3.2.2 標準電壓表法測量時的誤差
(1)標準電流表引入的誤差S1:由于被檢電流z高精度為0.5%,因此選用0.1級標準電流表即可。
(2)標準電壓表帶來的誤差S2:由于被檢表精度不高,選用0.05級標準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)標準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,標準電壓表輸入阻抗帶來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,接入的電阻并不作為標準,僅作為被檢表與標準表測量的一個載體,因此該電阻的精度并不影響測量結果,影響測量結果的主要因素是電阻的穩定性,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,對其穩定性有一定的要求,加之被檢表和標準表幾乎是同時測量,因此電阻穩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z高為2%讀數±2個字,可見裝置總誤差能滿足要求。
5 實驗結果
對一臺大電流接地電阻測量儀用三種方法測量的結果如下表:
表1 直接法測量結果(I＝10A)
標準電阻RN(Ω)
0.01
0.1
表頭顯示值RX（Ω）
0.010
0.099
表2 標準電壓表法測量結果(I＝10A)
標準電壓表顯示值(V)
0.1020
1.002
標準電流表顯示值（A）
10.10
10.05
對應的電阻實測值(Ω)
0.0101
0.0997
接地表頭顯示值(Ω)
0.010
0.099
表3 標準電壓源法測量結果(I＝25A)
標準電壓源輸出值(V)
0.250
2.50
5.00
6.25
標準電流表顯示值（A）
25.25
25.20
25.15
25.15
對應的標準電阻值(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,經實際實驗檢驗,結果正確,為大電流接地電阻測量儀的檢測提供了切實可行的方法。
