计量技术000216

在XF1b校验装置上检定精密钳形电流表示值误差 李佳荣 　　摘　要　文章阐明了在XF1b交、直流精密电表校验装置上采用电流互感器技术检定精密钳形电流表示值误差的方法，同时通过误差分析和标准不确定度分析对所采用方法的可行性进行了论证。 　　关键词　钳形电流表　示值误差检定　交直流校验装置 　　随着现代仪表工业的不断进步，作为在线测量广泛使用的钳形电流表已向高准确度和数字化方向发展。从目前情况来看，我国仪表科技工作者已设计出了0.1(1)级甚至更高等级的钳形电流表，那么，摆在我们计量工作者面前的主要课题就是如何检定这些钳形电流表。本文将探讨一下采用上海电表厂生产的XF1b交、直流精密电表校验装置(以下简称XF1b校验装置)和电流互感器技术实现精密钳形电流表示值误差的检定问题。这里需要强调的是文中阐述的方法只适用于对交流电流进行直接在线测量的指示钳形电流表示值误差的检定，而不适用于电能表(功率表)检定装置(主要是指便携式电能表检定装置)上用于变换电流回路电流的钳形电流表或者钳形互感器比差和角差的检定。 一、工作原理及装置的构成 　　采用XF1b校验装置和电流互感器检定钳形电流表示值误差的原理电路如图所示：

图 　　在如图所示的检定线路中，调压器为上海莱鸿电器厂生产的TDGC型自耦调压器，其调节范围为0～250V；升流变压器为辽宁省计量仪器实验所生产的YY10型，其升流范围为0～1000A；标准电流互感器为辽宁省计量仪器实验所生产的HL101型0.01级的精密电流互感器，其测量范围为5A/5A～1000A/5A。 　　在如图所示的电路中，如果直流电位差计的读数为UN，直流标准电阻的阻值为RN，则直流电路中的电流实际值为： IN=UN/RN　　(1) 由热电比较仪的工作原理可知，交流回路中的电流I～与直流回路中的电流IN相等，即：I～=IN。 　　如果此时标准电流互感器的额定变比为Kl，则对应被检钳形电流表某示值Ix的实际值I。为： I。=Kl.I～=Kl.IN=Kl.UN/RN　　(2)ΔI=Ix-I0　　(3) γ=ΔI/In　　(4) 二、误差与标准不确定度分析 　　本校验装置中，影响测量准确度的因素有以下几个方面： 　　1.直流电位差计的误差为：e1≤±0.01%； 　　2.直流标准电阻的误差为：e2≤±0.005%；(此处选择BZ15) 　　3.标准电池的误差为：e3≤±0.005%； 　　4.YY10热电比较仪的误差为：e4≤±0.02%； 　　5.XF1b校验装置的相对灵敏度的误差为：e5≤±0.005%； 　　6.直流电源的不稳定产生的误差为：e6≤±0.005%； 　　7.电流调节器的调节细度误差为：e7≤±0.005%； 　　8.标准电流互感器的误差为：e8≤±0.01%； 　　9.标准电流互感器周期内变化带来的误差为：e9≤±0.005%； 　　10.标准电流互感器变差引入的误差为：e10≤±0.002%； 　　11.由外界电磁场干扰所引入的误差为：e11≤±0.001%； 　　在上述误差分量中均含有系统误差和随机误差，一般来说，其系统误差占主导地位，所以，按计量学惯例，通常采用均匀分布规律进行标准差实验和标准不确定度估计。基于这一点，我们选择HLB-15型精密电流互感器(量限为2A/1A～3000A/1A)和1281型精密数字繁用表对本装置的100A点进行10次重复比对测量，限于篇幅关系，具体测量数据不再列出，只给出其结果，即电流平均值为100.092A，相对误差平均值为-0.09%，所以，根据这一结果，由贝塞尔公式可得到该实验结果的标准差估计值，即该装置的A类标准不确定度s为0.01%。 　　另一方面，由均匀分布准则可以知道，服从均匀分布规律的显著水平α分别为0.01，0.05和0.10，在我们这个实验中取α=0.05，则置信因子为，而合成分布的置信因子K0.05Y可以这样进行确定，由于影响该装置测量准确度的误差分量共十一项，并且误差最大的前三项分别为0.02%，0.01%，0.01%。所以K(1)=1.96，K(2)=1.88，又K(2)≤K0.05Y≤K(1)，因此取K0.05Y=1.92，由此可以得到该装置的扩展不确定度为： 　　(5) 三、检定方法 　　按图所示装置检定钳形电流表的示值误差时，可按如下步骤进行［2］： 　　1.将标准电流互感器的二次侧接至XF1b校验装置的“～电流”接线端钮上； 　　2.将YY10热电比较仪的测量种类开关转至“I或U”的位置上，在YY10热电比较仪上标有“≌电流”的插孔上插入量值为5A的分流器(因为标准电流互感器的二次电流为5A)，然后，将YY10热电比较仪的附加电阻开关转至“断”的位置上； 　　3.将XF1b校验装置上的电流量程开关转至5A处； 　　4.将电流种类开关转至“交流”位置； 　　5.将被测电压转换开关转至“Ix”的位置上； 　　6.分压箱倍数开关转至相应的倍数，以防止分压箱过载； 　　7.缓慢调节自耦调压器，使被检钳形电流表指示在某一带数字的分度线处，然后调节YY10热电比较仪的电流调节器，平衡此时的热偶电动势，使检流计指示在零位，之后，将XF1b校验装置上的电流种类开关转向“直流”位置，使被测钳形电流表进入直流电路中，在其他条件不变的情况下，调节YJ6直流调节器，使YY10热电比较仪再次平衡； 　　8.用UJ41直流电位差计测定此时的被测电流在标准电阻上产生的电压值，用此电压值除以标准电阻的阻值，再由式(3)就可以求出被检钳形电流表在该数字分度线处的实际值，进而由式(4)和式(5)可以确定出被检钳形电流表的误差值。 四、结　语 　　通过上述分析可以看到，采用本文所叙述的方法检定0.1级以下的精密指示钳形电流表的示值误差其方法是切实可行的。 李佳荣(大庆市技术监督局计量检定测试所，大庆市163453) 参考文献 ［1］陆文骏，陆焱.高精度钳形表设计原理，电测与仪表，1995，32(6)：3～4 ［2］上海电表厂.XF1b交、直流精密电表校验装置使用说明书.上海电表厂，1982：18～19