Анализ погрешностей измерения сопротивления постоянному току

Сопротивление проводника является одним из важнейших испытаний во многих проектах контроля качества проводов и кабелей. В реальном процессе измерений отклонение результата часто вызвано пренебрежением определёнными факторами.

1. Общие сведения

Метод испытания постоянного сопротивления проводов и кабелей заключается в следующем: образец длиной не менее 1 м отрезают от испытуемого кабеля в соответствии с требованиями, снимают изоляцию, оболочку или другие покрытия с внешней поверхности проводника, обнажая его. Перед подключением образца к измерительной системе очищают поверхность проводника в месте соединения от отложений и масляных пятен. После максимально возможного удаления оксидного слоя с поверхности соединения образец проводника закрепляют на специальном четырёхзажимном приспособлении. После надёжного подключения четырёх испытательных концов моста к обоим концам проводника включают выключатель постоянного тока, и прибор после прогрева начинает измерения. Уравновешивают мост. Считывают показания моста, записывая не менее четырёх значащих цифр, точно измеряют фактическую длину испытуемого проводника между зажимами после отключения испытательного питания, регистрируют температуру окружающей среды и преобразуют результат измерений в значение сопротивления для длины проводника 1 км при температуре 20 °C, которое и представляют в качестве итогового отчётного значения.

2. Систематическая погрешность

Как правило, сопротивление проводника испытуемых образцов значительно меньше 1 Ом/м. Обычно используют двойной мост и специальное четырёхзажимное измерительное приспособление, а образец, эталонное сопротивление, гальванометр, переменный резистор, амперметр и соединительные провода, выключатели, термометры и другое испытательное оборудование объединяют в измерительную систему для проведения испытаний. Видно, что точность, поверка и калибровка испытательного оборудования являются основными причинами систематических погрешностей. Как уменьшить систематические погрешности? Следует периодически поверять и калибровать испытательное оборудование, чтобы обеспечить соответствие точности всего оборудования требованиям испытаний. При использовании двойного моста сопротивление проводов между эталонным сопротивлением и образцом должно быть значительно меньше сопротивления эталонного сопротивления и образца. В противном случае следует применять соответствующие методы компенсации, например, компенсацию проводов, чтобы обеспечить достаточное уравновешивание соотношения сопротивлений катушки и проводов. Требование к приспособлению заключается в том, что расстояние между каждым потенциальным контактом и соответствующим токовым контактом должно быть не менее 1,5 раза от периметра сечения образца.

3. Погрешность методики

Погрешность методики, также называемая методической погрешностью, возникает из-за неправильного использования метода или ошибок в программе измерений в течение всего процесса измерений. В стандарте чётко определены требования к испытанию сопротивления проводника.

А. Отбор проб. Подготовка образца очень важна и включает обработку поверхности образца, метод подвода тока, тип зажимного приспособления и т.д. Основная техническая задача — уменьшить влияние контактного сопротивления в скрученном проводнике из-за состояния поверхности отдельных проволок, чтобы распределение тока в каждой проволоке было равномерным, повышая точность измерений. Длина отрезаемого образца должна быть не менее 1 м, расстояние между зажимами — 1 м, а сами зажимы занимают по 20 см, поэтому обычно отбирают образец длиной от 1,4 м до 1,5 м. Изоляционный слой образца удаляют, не повреждая проводник. Образец не должен изгибаться или подвергаться измерениям во время испытаний, поскольку длина и площадь поперечного сечения образца являются факторами, влияющими на точность измерения сопротивления проводника. Перед подключением образца к мосту поверхность проводника следует предварительно очистить от поверхностных загрязнений, масляных пятен и оксидного слоя. При измерении сопротивления алюминиевых проводников большого сечения в стандарте имеются особые требования: площадь поперечного сечения проводника (95–185) мм² — берут 3 м; 240 мм² и выше — берут 5 м; в спорных случаях для площади поперечного сечения проводника 185 мм² и ниже берут 5 м, 240 мм² и выше — 10 м, причём токоподводящий конец должен быть обжат алюминиевым обжимным наконечником. Потенциальный электрод можно соединить мягкой медной проволокой диаметром около 0,1 мм², плотно намотав её на проводник на 1–2 витка, чтобы предотвратить ослабление.

Б. Обнаружение. Образец следует поместить в экспериментальную среду на определенный период времени, чтобы обеспечить баланс температуры проводника и окружающей среды. Образец также можно погрузить в термостатированную жидкостную ванну не менее чем на один час. Измерение должно быть завершено за короткий период времени, чтобы изменение температуры до и после испытания не превышало 1 °C. Одновременно, значение сопротивления провода и кабеля можно оценить как можно точнее, или эталонное значение сопротивления проводника, соответствующее стандартной модели, можно использовать в качестве предустановленного значения для сокращения времени измерения, что может уменьшить нагрев образца или теплоотдачу человеческого тела. Погрешность, вызванную повышением температуры окружающей среды. При измерении малого сопротивления (0,1 Ом) можно использовать метод коммутации тока для считывания положительного и обратного показаний соответственно и взятия среднего арифметического. Коммутация здесь заключается не в замене двух концов кабеля, а в переключении входных клемм тока, при этом соединение кабеля остается неподвижным. При соблюдении требований чувствительности испытательной системы следует выбирать как можно меньший испытательный ток, поскольку большие токи имеют тенденцию вызывать быстрый нагрев проводника, что приводит к погрешностям измерения.

4. Погрешность окружающей среды

Стандартные требования к внешней среде для измерения сопротивления проводника также очень строги. Мы должны эффективно контролировать требования к условиям измерения в пределах ±1 °C в диапазоне допустимых колебаний параметров, установленных международными стандартами. Температура во время испытания должна находиться в диапазоне (15 °C - 25 °C). При проведении рутинных испытаний температура должна быть в пределах (5 °C - 35 °C), а влажность воздуха не должна превышать 85% RH. Нижний предел не требуется. Поэтому при выборе лаборатории следует в первую очередь выбирать помещение с постоянной температурой и влажностью. Если такого условия нет, следует рассмотреть комнату с малым потоком воздуха, относительно закрытую, и влажность не должна быть слишком высокой, избегая теплового излучения и конвекции воздуха. Требования к оборудованию для контроля температуры должны быть высокими. Рекомендуется использовать кондиционер с двойной температурой FM. Точность измерительного оборудования температуры должна достигать 0,1 °C. Используемое термоизмерительное оборудование должно периодически проверяться или калиброваться, а термоизмерительное оборудование должно размещаться на расстоянии не менее 1 м от пола, не менее 10 см от стены, не более 1 м от образца и примерно на той же высоте, что и образец. Образец должен находиться в лаборатории не менее 16 часов, чтобы обеспечить баланс температуры образца с температурой испытательной среды, и следует максимально избегать погрешности измерения, вызванной изменением температуры окружающей среды.

5. Человеческая погрешность

Испытатель сопротивления проводника должен пройти соответствующее стандартное обучение, сдать экзамен и иметь сертификат инспектора для проведения испытаний. Инспекторы должны глубоко понимать соответствующие стандарты, знать факторы, которые повлияют на результаты измерений во время эксперимента, уделять внимание совершенствованию навыков проверки и быть опытными в различных методах измерения сопротивления проводника. Внимательное и тщательное считывание, стараться избегать искусственной погрешности. При необходимости можно использовать метод сравнения нескольких человек для проверки измеренного значения сопротивления проводника. Значение измерения сопротивления должно быть окончательным отчетным значением в соответствии со значением сопротивления на 1 км длины проводника, которое должно быть пересчитано на 20 °C согласно стандарту IEC60051. В процессе пересчета должны быть правильно выполнены коррекция значения и сохранение значащих цифр в соответствии с требованиями стандарта.

6. Заключение

Любой результат измерения, из-за ограничений условий эксплуатации, будет содержать погрешности. В данной статье анализируются причины погрешностей при измерении сопротивления постоянному току проводника и предлагаются соответствующие решения. Цель — эффективно контролировать указанные погрешности и сделать результаты измерений ближе к истинному значению.

Тестер сопротивления обмоток трансформатора Kingrun обладает отличными и стабильными характеристиками, быстрым тестированием, малыми габаритами, удобством переноски, высокой точностью измерений, автоматическим энергосбережением и другими особенностями. Это идеальный прибор для измерения сопротивления обмоток трансформатора и сопротивления постоянному току обмоток мощных индукторов.

Связанные статьи:

Самая полная коллекция групп соединений обмоток трансформаторов со схемами
Насколько важно сопротивление обмоток трансформатора постоянному току?
Топ-6 тестеров сопротивления обмоток трансформаторов в мире (включая цены)
Как по-разному следует тестировать сопротивление обмоток на ТТ и ТН?
В чем разница между сопротивлением постоянному току и изоляционным сопротивлением, и как их тестировать?
8 советов для повышения точности измерения сопротивления постоянному току
Почему измеренное сопротивление обмоток всегда неточно? Возможно, вы упустили эти 6 ключевых моментов

Тестеры сопротивления обмоток постоянному току серии Kingrun

ООО «Кингран Трансформер Инструмент»