西林电桥电桥平衡原理

在绝缘预防性试验中，常用来测量设备绝缘的tanδ值和电容C值和方法是采用QS1电桥（西林电桥）。QS1电桥原理接线图如图3.4所示，它由四个桥臂组成，臂1为被试品Zx ，图中用Cx及Rx的并联等值电路来表示；臂2为标准无损电容器CN，一般为50 pF，它是用空气或其他压缩气体作为介质（常用氮气），其tanδ值很小，可认为是零；臂3、 4为装在电桥本体内的操作调节部分，包括可调电阻R3、可调电容C4及与其并联的固定电阻R4。外加交流高压电源u（电压一般为10 kV），接到电桥的对角线CD上，在另一对角线AB上则接上平衡指示仪表G， G一般为振动式检流计。

图3.4　QS1型电桥平衡原理接线图

进行测量时，调节R3、C4，使电桥平衡，即使检流计中的电流为零，或UAB为零，这时有

ZxZ4 = Z2Z3

（3-4）

将上述阻抗值代入式（3-4），并使等式左右的实数部分和虚数部分分别相等，即可求得

（3-5）

因tanδ很小，tan2 δ□1故得

（3-6）

由于我国使用的工频电源频率为50 Hz，故ω= 2πf=100π（rad·s-1 ），为便于读数，在电桥制造时常取R4 =104/π=3184Ω，因此

（3-7）

这样，当调节电桥平衡时，在分度盘上C4的数值就直接以tanδ （% ）来表示，极为方便。

为了避免外界电场与电桥各部分之间产生的杂散电容对电桥产生干扰，电桥本体必须加以屏蔽，如图3.4中的虚线所示。由被试品和标准无损电容器连到电桥本体的引线也要使用屏蔽导线。在没有屏蔽时， 由高压引线到A、 B两点间的杂散电容分别与Cx与CN并联（见图3.4），将会影响电桥平衡。加上屏蔽后，上述杂散电容变为高压对地的电容，与整个电桥并联，就不影响电桥的平衡了。但加上屏蔽后，屏蔽与低压臂3、 4间也有杂散电容存在，如果要进一步提高测量的标准度，必须消除它们的影响，但在一般情况下， 由于低压臂的阻抗及电压降都很小，这些杂散电容的影响可以忽略不计。