CN203054050U - 一种高精度大功率组合式电阻 - Google Patents

Abstract

一种高精度大功率组合式电阻，采用8个电阻组成，其中R₁、R₂、R₃、R₄并联，R₅、R₆、R₇、R₈并联，两个并联组再串联；电阻组设置为一个四端电阻，两个电压端（10）和两个电流端（1）。本实用新型可以有效的扩大电阻采用电流的范围，相同电流时减小单个电阻的发热量，降低了温度对电阻阻值漂移的影响，基于统计特性，可知电阻的不确定度减小了。

Description

一种高精度大功率组合式电阻

技术领域

本实用新型涉及一种精密的的电流测量技术，属电学参量测量技术领域。

背景技术

由于工业和科研的需要，精密的电流测量溯源技术近来越来越得到重视。众所周知，电流的测量是建立在电压测量的基础之上，即将电流变换为电压，通过测量这个电压来间接测量电流。当电流通过电阻时，电阻两端会产生电压降，如果电阻已知且这个电压范围能够直接测量，由欧姆定律I=U/R就可以测量和标定出电流，这就实现了电流/电压变换。当电流通过电阻时，电阻上消耗的功率为W=I²R，如果实际测量需要0.8伏特电压，测量100A电流的标准电阻的阻值为0.008欧姆，则标准电阻的功耗为W=80瓦，所以当测量大电流时发热量大，温度特性对测量精度的影响大，传统的标准电阻的功率有限，难以满足大电流时的功率消耗的要求。当电阻的功率超过额定功率时，电阻值会漂移，发热量会增加，影响测量的精度。

综上所述，传统的标准电阻变换溯源技术即是将电流的测量溯源到电流型标准电阻器，上述方法主要存在以下问题：大电流测量时因功率较大，组合式电流型标准电阻器会产生发热，温度漂移大，所以阻值不确定度较大；标定组合式电流型标准电阻器时，因电桥工作电流较小，与电阻器实际工作电流差异大，引入的不确定度很难计量。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种能够用于电流采样的高精度大功率组合式电阻。

本实用新型的目的是这样实现的：一种高精度大功率组合式电阻，本实用新型采用8个电阻组成，其中一排R₁、R₂、R₃、R₄并联，另一排R₅、R₆、R₇、R₈并联，两个并联组再串联；电阻组设置为一个四端电阻，两个电压端和两个电流端。

这种组合式的电阻一共采用8个精密电阻组成，左排由4个电阻并列组成，分别为R₁、R₂、R₃、R₄。右排同样由4个电阻并排组成，分别为R₅、R₆、R₇、R₈。

本实用新型额定功率为8个电阻的额定功率之和，可以有效的扩展电流的采样范围，相同电流下，提高采用的精度，减小温度特性对电流采样的影响，减小噪声的影响。

由于每个电阻的阻值通过标定，误差等级相同，但是具体是正向误差还是负向误差是随机的。因此，左边四个并联电阻的总电阻Ra为：

$R_a=\frac{R_1{R}_2{R}_3{R}_4}{R_1+R_2+R_3+R_4}---\left(1\right)$

右边四个并联电阻的总电阻R_b为：

$\mathrm{Rb}=\frac{R_5{R}_6{R}_7{R}_8}{R_5{+R}_6+R_7+R_8}---\left(2\right)$

则总电阻为R_a+R_b，假设每个电阻的误差为e。则总的电阻值的误差E_R为：

$E_R=\frac{e_1{e}_2{e}_3{e}_4}{e_1+e_2+e_3{+e}_4}+\frac{e_5{e}_6{e}_7{e}_8}{e_5+e_6+e_7+e_8}---\left(3\right)$

由于每一个电阻的误差值是居于一个正态分布的，所以居于统计学原理，整个电阻的不确定度是减小的。

设每个电阻能通过的额定电流为I，且每个电阻的阻值相等为R，则额定功率为P=I²R。若本实用新型的8个电阻工作在额定电流下，则整个组电流为4I。左侧总电阻为

右侧总电阻为

则总电阻为

总额定功率P总为：

从上式可知，使用本实用新型发明的组合电阻时，电阻可承受的功率为单个电阻额定功率的8倍，因此，此电阻可以完成更大的电流转换成电压的测量。由于整个电阻组的额定功率扩大到了八倍的单个电阻的额定功率，因此，当测量同样一个电流值时，本实用新型发明所用电阻的温度特性更稳定。

本实用新型的有益效果是：

1、提供一种大功率的采样电阻，电阻的功率容量为单个电阻的8倍。

2、电阻的排列采用串并联结构，有分流的作用，减小了每个电阻的发热量，提高了测量电阻的温度特性。

3、通过电阻的串并连接，根据统计特性，降低了整个电阻的不确定度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型的测试实验图。

图中各标号依次表示：1、四端电阻的电流端；2、精密电阻R₁；3、精密电阻R₂；4、精密电阻R₃；5、精密电阻R₄；6、精密电阻R₅；7、精密电阻R₆；8、精密电阻R₇；9、精密电阻R₈；10、四段电阻的电压端；11、电流表；12、电压表。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

见图1，本实用新型的目的是这样实现的：一种高精度大功率组合式电阻，本实用新型采用8个电阻组成，其中一排R₁、R₂、R₃、R₄并联，另一排R₅、R₆、R₇、R₈并联，两个并联组再串联；电阻组设置为一个四端电阻，两个电压端10和两个电流端1。

这种组合式的电阻一共采用8个精密电阻组成，左排由4个电阻并列组成，分别为R₁、R₂、R₃、R₄。右排同样由4个电阻并排组成，分别为R₅、R₆、R₇、R₈。

本实用新型额定功率为8个电阻的额定功率之和，可以有效的扩展电流的采样范围，相同电流下，提高采用的精度，减小温度特性对电流采样的影响，减小噪声的影响。

1.所用电阻型号为VHA518-7，阻值为20K，最大功率为1.75W，在0℃~60℃时，温度系数为0.05ppm/℃，噪声为0.01μV/V，材料为铂电阻。四个电阻并联，总电阻为10K，下一组四个电阻并联，总电阻为10K，两组电阻串联，总电阻为20K。总功率为单个电阻功率的8倍，总功率为14W。

2.如图2所示，图2为本实用新型的测试实验图，为采用一个恒定可调的电流源，串接一个精密的电流表11接入到本实用新型电阻的电流输入端，与电阻并联一个精密的电压表12。恒定电流源输出从0A~0.8A的电流值，每隔0.05Ａ做一次实验，每次读3个数，以平均值作为实验结果。

3.实验结果表明，电阻在额定功率范围内，线性度0.05%，表明随着工作电流的增加，温度特性对电阻阻值的影响不大。

Claims (1)

1.一种高精度大功率组合式电阻，其特征是，采用8个电阻组成，其中一列R₁、R₂、R₃、R₄并联，另一列R₅、R₆、R₇、R₈并联，两个并联组再串联；电阻组设计为为一个四端电阻，两个电压端（10）和两个电流端（1）。

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