一体式高压电桥测试仪

一体式高压电桥测试仪采用典型的西林电桥线路。C4桥臂在基本量程时，与R4桥臂并联，测量数值为正损耗因数。结构采用了双层屏蔽。并通过辅桥的辅助平衡，消除寄生参数对电桥平衡的影响。辅桥由电位自动电位跟踪器与内层屏蔽（S）组成。自动跟踪器由电子元器件组成。它在桥顶B处取一输入电压，通过放大后，在内屏蔽（S）产生一个与B电位相等的电压。当电桥在平衡时，A,B,S三点电位必然相等，从而达到自动跟踪的目的。

一体式高压电桥测试仪

桥体的组成

电桥各臂的组成

一臂：由被测对象Cx组成Z₁。

第二臂：由高压标准电容器Cn组成Z₂。

第三臂：由十进电阻器10×（1000＋100＋10＋1＋0.1）欧姆和滑线电阻（0-0.13）欧姆组成Z₃。

第四臂：由十进电容臂10×（0.1＋0.01＋0.001＋0.0001）uf和可变电容器100pF组成C4再与电组R4并联组成Z4。

关于检测器的说明
当西 林 电桥的 B点接地时，必须避免检测器的不对称输人(这在电子设备中是常有的)。
然 而这 样 的检测器只要接地输人端总是连接于P点，就能与装有瓦格纳接地线路的电桥一起
使用

低频电桥概述
这 种 电 桥的原理比西林电桥简单。其结构原理见图A.3 .
当 电桥 平 衡时，复电抗Z、和ZM之间的比值等于电压矢量U 和U:间的比值。如果电压矢量的比
值是已知的，便可从已知的Zx,推导出Zx。在理想电桥中比例U,/U :是一个系数 K，这样 ZK- K ZH
实际上ZM的幅角直接给出ax
变压 器 电 桥比西林电桥有很大的优点，它允许将屏蔽和保护电极直接接地且不需要附加的辅助
桥臂。
这 种 电桥 可在从工频到数十MHz的频率范围内使用。比西林电桥使用的频率范围宽。由于频率
范围的不同，桥的具体结构也不相同

公式说明

.频率对介质损耗正公式：

本电桥额定的工作频率f=50Hz，在实际工作频率偏离额定频率时可用修正式进行修正：

tg=f’·tgδ / f

式中：f    为额定工作频率（f=50Hz）

f’   为实际工作频率

tgδ  电桥测得损耗值

tgδ  为被测试品介质损耗角正切的实际值

电桥在使用过程中，灵敏度直接影响电桥平稳衡的分辨程度，为保证测量准确度，希望电桥灵敏度达到一定的水平。通常情况下电桥灵敏度与测量电压，标准电容量成正比。

    在下面的计算公式中，用户可根据实际情况估算出电桥灵敏度水平，在这个水平上的电容与介质损耗因数的微小变化都能够反应出来。

     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 为测量电压                              伏特  (V)

      ω为角频率2πf=314(50Hz)                               

     Cn标准电容器容量                          法拉(F) 

     Ig通用指零仪的电流5×10-10                  安培(A)  

     Rg平衡指零仪内阻约1500                    欧姆(Ω)

     R4桥臂R4阻值3183                         欧姆(Ω)

     Cx被测试品电容值                           法拉(pF)

指零装置的技术特性：

在50Hz时电压灵敏度不低于1×10-6V/格

                电流灵敏度不低于2×10-9 A/格

二次谐波 减不小于25dB

概述
西林 电桥 是测量电容率和介质损耗因数的装置。它可使用从低于工频(50H z-60H z)直至100 kHz的频率范围，通常测定50 pF-1 000 pF的电容(试样或被试设备通常所具有的电容)这是 一 个 四臂回路(图A.1) 。其中两个臂主要是电容(未知电容Cx和一个无损耗电容C,)。另外两臂(通常称之为测臂)由无感电阻R，和R:组成，电阻R,在未知电容Cx的对边上，测量臂至少被一个电容C,分流一般地说电容C:和两个电阻R,和R:中的一个是可调的

如果 采 用 电阻R、和(纯)电容 C 的串联等值回路来表示电容 Cx，则图A.1 所示的电桥平衡时
导出

由于 频 率 范围的不同，实际上电桥构造会有明显的不同。例如一个50p F-10 00p F的电容在
50 Hz时的阻抗为60 Md2-3 Md2，在100 kHz时的阻抗为3 000 Q-1 500 S1
频率 为 100k Hz时，桥的四个臂容易有相同数量级的阻抗，而在50H z-60H z的频率范围内则是
不可能的。因此，出现了低频和(相对)高频两种不同形式的电桥。
A. 1. 2 低频电桥
一般 为 高 压电桥，这不仅是由于灵敏度的缘故，也因为在低频下正是高电压技术特别对电介质损耗
关注的问题。电容臂和测量臂两者的阻抗大小在数量级上相差很多，结果，绝大部分电压都施加在电容
Cx和C}上，使电压分配不平衡上面给出的电桥平衡条件只是当低压元件对高压元件屏蔽时才成
立。同时，屏蔽必须接地，以保证平衡稳定。如图A. 2所示。屏蔽与使用被保护的电容C、和C、是一
致的，这个保护对于Ch来说是*的。
由于 选 择 不同的接地方法，实际上形成了两类电桥。
A.1.2.1 带屏蔽的简单西林电桥
桥 的 B 点(在测量臂边的电源接线端子)与屏蔽相连并接地。
屏 蔽 能很 好地起到防护高压边影响的作用，但是增加了屏蔽与接到测量臂接线端 M和N的各根
导线之间电容.此电容承受跨接测量臂两端的电压这样会引人一个通常使tans的测量精度限于
0.1%数量级的误差，当电容cx和Cw不平衡时尤为显著。
A.1. 2. 2 带瓦格纳(Wagner)接地电路的西林电桥图 A. 2 示出了使电桥测量臂接线端与屏蔽电位相等的方法。这种方法是通过使用外接辅助桥臂Z, .Z.(瓦格纳接地电路)，并使这两个辅助桥臂的中间点P接到屏蔽并接地。调节辅助桥臂(实际为Zu)以使在Z,和Z上的电压分别与电桥的电容臂和测量臂两端的电压相等显然，这个解决方法包括两个桥即主桥AMNB和辅桥AMPB(或ANPB)同时平衡。通过检测器从一个桥转换到另一个桥逐次地逼近平衡而终达到二者平衡用这种方法精度可以提高一个数量级，这时，实际上该精度只决定于电桥元件的精密度。必 须 指 出，只有当电源的两端可以对地绝缘时才使用上述特殊的解决方法。如果不可能对地绝缘，则必须使用更复杂的装置(双屏蔽电桥) 

我们采取相对固定R4电阻，分别调节R3和C4使桥跟平衡，从而测得试品的电容值Cx和介质损耗tg。本电桥为了直读出损耗值，取电阻R4的阻值为角频率（f=60Hz）若干倍。

试品的测试

①在不知道被测试品的大概容量及损耗时，可先施加少许的电压，找到粗平衡点后，再把工作电压升到所需的值，然后再寻找细平衡点。

②在测量时，灵敏度开关是按从小到大的规律来调节的。

③在测量时，R3开关时按从左至右的规律来调节的。

④在测量时，C4开关时按从右至左的规律来调节的。

⑤整个测量步絮：首先检查接线无误后，方可通电试验。第二升起试验电压，并调节灵敏度开关，使UA表头有明显的指示。此时表明电桥没有平衡。第三调节R3开关，顺序从左至右。这时通过观察表头来观察电桥的平衡状况。如表头已回另，可再加大灵敏度。应总保持能明显地观察到调节R3时，电桥的平衡状况。第四在某一点上用户会发现，调节R3已无法使表头再回到另位。这时可调节C4开关，顺序时从右至左，把表头指针调节到小位。第五用户在调节C4到某一点时又会发现无法将指针调回另位。这时又要去调节R3开关，调节的位数是上一次调节R3的后位，然后又会出现第四点时的问题，又必须要调节C4开关．．．就这样来回往复地调节R3和C4两组开关，直至灵敏度开关大时，并指针回另（或指另仪指示到小）。表明电桥已达到平衡。

 ⑥测量完毕后或在暂停测量时，应将另仪的灵敏度开关降至“0”，再将测量电压降至另并切断电源开关，根据计算公式，算出被测试品的容量及介损值。