【導(dǎo)讀】在日常的工作應(yīng)用中，高壓電容的主電橋通常采用西林電橋。作為一種被用來測量工頻電流比率的元器件，西林電橋依據(jù)不同的工作場合和測量要求，又細(xì)分為M型電橋和數(shù)字電橋兩種。接下來我們將會對這兩種高壓電容電橋的基本工作原理進行具體分析。
首先我們需要知曉高壓電容電橋的基本工作原理。在日常的運行過程中，當(dāng)工頻高壓施加在高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器和被測設(shè)備上時，即產(chǎn)生和它們的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)成比例的同相及正交工頻電流分量，這兩個工頻電流分量經(jīng)電橋作比例測量后，即可得到被測設(shè)備相對于高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容量比值和介質(zhì)損耗因數(shù)差值。下面，我們將針對M型電橋和數(shù)字電橋的實例進行具體分析。
M型電橋
下圖是M型高壓電容電橋的示例圖。
圖1 M型高壓電容電橋
我們將上圖中所提供的實驗圖改為并聯(lián)模型，可以由此注意到Ir與Icx、Icn差90度，因此計算公式為：
在計算出以上公式的數(shù)值后，工程師需要調(diào)節(jié)R4使Uw最小。這時有公式計算為IcnR4=IcxR3，又因為Uw=IrR3，因此可以得出：
由此我們可以計算出M型電橋中的電容量比值和介質(zhì)損耗因數(shù)差值。通過計算，我們可以看到a、b間電壓沒有完全抵消，因此M型電橋也會被稱為不平衡電橋。Uw測量的是絕對值，小介損時電壓很低，難以保證測量精度。
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數(shù)字電橋
下圖是數(shù)字高壓電容電橋的示例圖。
圖2 數(shù)字高壓電容電橋
通過圖4我們可以看出，數(shù)字電容電橋與M型電橋所相同的一點是，工程師在測量回路的過程中所需要計算的還是一個橋的值。因此，我們可以將R3、R4兩端的電壓分別經(jīng)過A/D采樣后送到計算機，然后依據(jù)公式求得：
在得出相應(yīng)數(shù)值之后，工程師可以進一步求得試驗型號的介損和電容量。與M型高壓電容電橋相比，數(shù)字電橋的最大優(yōu)勢在于它可以實現(xiàn)自動測量，可以補償所有原理性誤差，沒有復(fù)雜的機械調(diào)節(jié)部件。除此之外，數(shù)字電橋的測量主要以軟件為主，性能也十分穩(wěn)定。
總結(jié)
高壓電容的電容電橋選擇除了M型和數(shù)字電橋之外，還有電流比較儀型高壓電容電橋。由于后者的計算方式與西林電橋有較大的不同，故而在本文中不做額外介紹。工程師在進行電容電橋選擇時，可以在進行精準(zhǔn)計算的前提下，進行類型的選擇。
