接觸電阻的多種測量方法|華意電力
發布時間:2016-09-08 09:00:00
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?華意電力是一家專業研發生產接地電阻測試儀的廠家,本公司生產的接地電阻測試儀在行業內都廣受好評,以打造最具權威的“接地電阻測試儀“高壓設備供應商而努力。
? 接觸電阻就是電流流過閉合的接觸點對時的電阻。這類測量是在諸如連接器、繼電器和開關等元件上進行的。接觸電阻一般非常小其范圍在微歐姆到幾個歐姆之間。根據器件的類型和應用的情況,測量的方法可能會有所不同。通常,一些基本的原則都采用開爾文四線法進行接觸電阻的測量。
測量方法??
? 圖4-42說明用來測試一個接點的接觸電阻的基本配置。使用具有四端測量能力的歐姆計,以避免在測量結果中計入引線電阻。將電流源的端子接到該接點對的兩端。取樣(Sense)端子則要連到距離該接點兩端電壓降最近的地方。其目的是避免在測量結果中計入測試引線和體積電阻(bulk?resistance)產生的電壓降。體積電阻就是假定該接點為一塊具有相同幾何尺寸的金屬實體,而使其實際接觸區域的電阻為零時,整個接點所具有的電阻,設計成只有兩條引線的器件有的時候很難進行四線連接。器件的形式決定如何對其進行連接。一般,應當盡可能按照其正常使用的狀態來進行測試。在樣品上放置電壓探頭時不應當使其對樣品的機械連接產生影響。例如,焊接探頭可能會使接點發生不希望的變化。然而,在某些情況下,焊接可能是不可避免的。被測接點上的每個連接點都可能產生熱電動勢。然而,這種熱電動勢可以用電流反向或偏置補償的方法來補償。

干電路(Dry?Circuit)測試
? 通常,測試接點電阻的目的是確定接觸點氧化或其它表面薄膜積累是否增加了被測器件的電阻。即使在極短的時間內器件兩端的電壓過高,也會破壞這種氧化層或薄膜,從而破壞測試的有效性。擊穿薄膜所需要的電壓電平通常在30mV到100mV的范圍內。??
在測試時流過接點的電流過大也能使接觸區域發生細微的物理變化。電流產生的熱量能夠使接觸點及其周圍區域變軟或熔解。結果,接點面積增大并導致其電阻降低。??
? 為了避免這類問題,通常采用干電路的方法來進行接點電阻測試。干電路就是將其電壓和電流限制到不能引起接觸結點的物理和電學狀態發生變化電平的電路。這就意味著其開路電壓為20mV或更低,短路電流為100mA或更低。由于所使用的測試電流很低,所以就需要非常靈敏的電壓表來測量這種通常在微伏范圍的電壓降。由于其它的測試方法可能會引起接點發生物理或電學的變化,所以對器件的干電路測量應當在進行其它的電學測試之前進行。
? 為了達到降低接地網接地電阻之目的,首先需要從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式R=ρε/C可以看出,降低接地電阻有以下兩種途徑,一是增大接地體幾何尺寸,以增大接地體的電容C;二是改善地質電學性質,減小地的電阻率??和介電系數ε。下面分別討論降低接地電阻的一些方法。
1、增大接地網面積??
? 由上面接地電阻的物理概念,依據式(2.10),大地電阻率ρ和介電系數ε不容易改變,而接地電阻R與接地網電容C成反比:從理論上分析,接地網電容C主要由它的面積尺寸決定,與面積成正比,所以接地網面積與接地電阻成反比。減小接地網接地電阻,增大接地網面積是可行途徑。一個有多根水平接地體組成的接地網可以近似地看成一塊孤立的平板,借用平板接地體接地電阻計算公式,當平板面積增大一倍時,接地電阻減小29.3%。??
2、增加垂直接地體??
? 依據電容概念,增加垂直接地體可以增大接地網電容。當增加的垂直接地體長度和接地網長、寬尺寸可比擬時,接地網由原來的近似于平板接地體趨近于一個半球接地體,電容會有較大增加,接地電阻會有較大減小。由埋深為零半徑為r的圓盤和半徑為r的半球電容之比4εr/2πεr可得,接地電阻減?。常叮ァ5菍τ诖笮徒拥鼐W,其電容主要是由它的面積尺寸決定,附加于接地網上有限長度(2~3m)的垂直接地體,不足以改變決定電容大小的幾何尺寸,因而電容增加不大,亦接地電阻減小不多。所以大型接地網不應加以增加垂直接地體作為減小接地電阻的主要方法,垂直接地體僅作為加強集中接地散泄雷電流之用。??
3、人工改善地電阻率??
? 在高電阻率地區采用人工改善地電阻率的方法,對減小接地電阻具有一定效果。例如,對于一個半徑為r的半圓球接地體而言,其接地電阻的50%集中在自接地體表面至距球心2r的半圓球內,如果將r至2r間的土壤電阻率降低,可使接地電阻大大減小。設原地電阻率為ρ2,將r至2r范圍內的電阻率為ρ2的土壤用低電阻率的材料ρ1置換,則半圓球接地體的接地電阻為:

? 置換前的接地電阻RX為:

? R與RX之比為:

? 故接地電阻減小的百分數為50%。另外由5.1式可以看出,用低電阻率的材料置換半球附近高電阻率的土壤,相當于將半球接地體的半徑由R增大到2R,由于接地體幾何尺寸的增加,而使接地電阻減小。??
4、深埋接地體??
? 在地電阻率隨地層深度增加而減小較快的地方,可以采用深埋接地體的方法減小接地電阻。地的電阻率隨深度而減小的規律,往往在達到一定深度后,地電阻率會突然減小很多。因此利用大地性質,深埋接地體后,使接地體深入到地電阻率低的地層中,通過小的地電阻率來達到減小接地電阻的目的。對于地電阻率隨地層深度的增加而減小不大的地方,由于地電阻率變化不大,增加接地網的埋深只是增大接地網的電容。利用電容的概念,電容具有儲藏電場能量的本領,它所儲藏的能量,不是儲藏在極板上,而是儲藏在整個介電質中,即整個電廠中:介電質中的能量密度,既與介電系數有關,又與電場的分布有關,因此,比起接地網的幾何尺寸小得多的有限埋深,所增加的儲藏能量的介質空間極為有限;在有限空間中的能量密度又小,儲藏的總能量也就增加不多,即電容增加不大,所以對減小接地電阻作用不大,不宜采用深埋接地體的方法減小接地電阻。