一小序

　　在科学研究和工程实践中，经常需要对细小电阻举行丈量，如马达的线圈电阻，继电器、开关等的接触电阻，超大功率发射机的接地电阻，飞机机体的电阻，开关柜中铜排的直流与交流电阻丈量等。1Ω以上的电阻丈量通常接纳万用表就能较为准确地丈量出来，可是关于细小电阻来说，接触电阻和导线电阻的阻值是无法忽视的，它们将会对细小电阻的阻值丈量造成严重的影响，进而会导致细小电阻丈量效果的较大误差，以是细小电阻的丈量一直是个较大的难题。这些电阻由于阻值太小，导致检测到的信号十分微弱，并且还经常淹没在噪声之中，通例的丈量方法很难丈量出细小电阻的阻值。凭证现在海内外对细小电阻的研究，较量成熟的微电阻丈量要领主要有三种：大脉冲电流丈量微电阻、直流恒流源丈量微电阻和恒频交流电流源丈量微电阻，其中基于恒频交流电流源的丈量要领又可分为伏安法和相关法。功率剖析仪可通过傅里叶剖析提取导体两头的基波电压U、流过导体的电流基波I以及两者之间的相位差φ，故可通过下式来盘算出导体的交流电阻R_AC。

　　本文主要基于功率剖析仪，使用式（1）对导体的微弱交流电阻丈量手艺举行研究。构建基于功率剖析仪的微电阻丈量系统，给出典范铜排的交流电阻丈量效果以及某工业现场开关柜的交流电阻丈量效果。

二基于功率剖析仪丈量微电阻的组成与结构

01微电阻的丈量接线方法剖析

　　在细小电阻的丈量中，由于其导线阻值和导体的阻值数目级上很靠近，以是需要思量到导线的电阻，在丈量电路导线选材上，在丈量中尽可能选择如镀银线这类导电率高的粗导线，以只管消除导线电阻对丈量的影响。双端丈量等效电路如图1所示。

 

图1 双端丈量等效电路

　　图1中，R₁体现待测电阻；R₂，R₃体现接触电阻；R₄、R₅体现电压丈量回路电阻。现实测到的回路电阻中包括待测电阻R₁，接触电阻R₂和R₃，以及丈量线电阻R₄和R₅，由于电压表内阻很是大，远大于待测电阻，在选取合适的测试线后将其等效于一个整体举行校准计量，以是其流过该电压丈量回路的电流远小于R1的上面流过的电流，可以忽略不计，以是双端丈量的电阻盘算为（直流情形下）：

　　由式（2）可知，接纳双线丈量的方法丈量到的电阻包括该丈量回路的接触电阻R₂、R₃，尤其是现实丈量时，电流回路可能是使用螺栓、鳄鱼夹之类机械紧固件举行压接，加上接触面保存氧化等不清洁水平导致其接触电阻较大，以是这种方法在丈量细小电阻的情形下保存较大的误差。既然误差的泉源为回路的接触电阻，首先需要将电压丈量回路接到整体电流的机械装置接触点内，然后可以通过改变电压丈量回路的丈量取样点位置来只管镌汰该丈量误差：当丈量点逐步靠近待测电阻时，丈量的误差将逐步镌汰。此要领称为四端丈量法，四端丈量法如图2所示。

图2 四端丈量等效电路

　　在四端丈量中是将电压丈量回路的取样点选取在只管靠近待测电阻的位置举行电压取样。从而尽可能的镌汰导线及接触部分对电阻丈量的影响，待测电阻阻值盘算为（直流条件下）：

02基于功率剖析仪的微电阻丈量系统组成

　　以丈量铜排为例，现实应用情形为细小电压和大电流的高精度同步丈量，由于小信号易受工业现场的情形影响，以是思量镌汰模拟量传输线路来包管丈量精度。因此仪器选用湖南维多利亚老品牌vic电气研制的WP4000变频功率剖析仪及SP系列变频功率传感器组合搭建测试系统。划分对被测电阻为铜排的举行单相和三相测试，单相接线框图如图3所示，三相接线框图如图4所示。

图3 单相电路铜排交流电阻丈量接线框图

图4 三相电路铜排交流电阻丈量接线框图

　　图3和图4左边为WP4000变频功率剖析仪，中心为SP系列变频功率传感器，两者通过光纤毗连。现实测试时，可凭证被测电压和电流的巨细选择合适的一款SP变频功率传感器。鉴于一样平常功率剖析仪仅针对自身举行标定，在搭配使用种种前端传感器时未对传感器、传输线路举行系统的标定，从而引入了更多的不确定度，而该套系统由于其前端数字化和光纤传输型式的手艺特点，可举行整体测试系统的校准和计量，进一步提升丈量的可信度。

三丈量效果处置惩罚与剖析

01铜排的电阻丈量

　　基于上述丈量系统，接入一个频率为50Hz的交流信号，丈量该典范铜排在差别电流幅值下的电阻，测试效果如表1所示，差别电流幅值下的交流电阻转变如图5所示。

表1 该典范铜排在差别电流幅值下的交流电阻测试效果

序号	电流/A	电压/mV	相位差/°	电阻/μΩ	电感/μH	有功功率/W
1	50.50	34.11	85.33	55.00	2.14	0.14
2	100.13	67.85	85.28	55.75	2.15	0.56
3	150.72	102.33	85.14	57.51	2.15	1.31

图5 差别电流幅值下的交流电阻和电感转变

（a）交流电阻转变；（b）电感转变

　　从表1和图5可以看出，随着测试电流的增添：

　。1）铜排的交流电阻R_AC在增添；

　。2）铜排的消耗（有功功率）P在增添；

　。3）铜排的电感在缓慢增添，增添的速率小于交流电阻增添的速率，故相位差减小。

02开关柜的交流电阻丈量

　。1）开关柜中单相交流电阻的测试效果

　　将上述丈量系统接在现实工业现场，对某开关柜举行现实丈量，将装备接入到该开关柜的A相中，丈量效果如表2所示，差别电流幅值下的交流电阻转变如图6所示。

表2 某开关柜单相测试效果

序号	电流/A	电压/mV	相位差/°	电阻/μΩ	电感/μH	有功功率/W
1	98.22	99.04	56.14	561.82	2.66	5.42
2	193.91	200.18	55.61	583.04	2.71	21.92
3	597.60	627.88	55.51	594.97	2.76	212.48

图6 差别电流幅值下的交流电阻和电感转变

（a）交流电阻转变；（b）电感转变

　　从表2和图6可以看出，开关柜中单相测试与上节中使用某典范铜排测试效果基本一致，随着测试电流的增添：

　。1）开关柜单相交流电阻R_AC在增添；

　。2）铜排的消耗（有功功率）P在增添；

　。3）铜排的电感在缓慢增添，增添的速率小于交流电阻增添的速率，故相位差减小。

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