Kelvin 4-draads weerstandsmeting: 11 belangrijke feiten

Het onderwerp van discussie: Kelvin 4-draads weerstandsmeting:

Wat is 4-draads weerstandsmeting?

4-draads weerstandsmeting

Er zijn verschillende methoden om verschillende soorten weerstand te meten, die variëren met het weerstandsbereik. 4-draads weerstandsmeetmethode is een zeer nauwkeurige meetmethode, die zeer lage weerstand met hoge nauwkeurigheid kan meten. Het wordt gebruikt om contactweerstands- of geleidingsdraadweerstandsproblemen in het circuit te voorkomen. Hier wordt elke verbindingsdraad Kelvin-verbinding genoemd.

Bij de 4-draads weerstandsmeetmethode wordt de vierdraadsverbinding gebruikt waar tweedraads wordt gebruikt om de voedingsstroom naar de meetcomponent te leveren, en een andere tweedraads wordt gebruikt om de spanningsval over het meetelement te meten.

Zoals we weten, bij constante temperatuur De wet van Ohm definieer weerstand 'R' als de verhouding van spanning over de weerstand tot de stroom 'I' die erdoorheen gaat. Dus met het meten van de spanningsval over de meetcomponent met bekende stroom die er doorheen gaat, kan de weerstand van het meetelement worden berekend.

Wat is de Kelvin-brug?

Kelvin-brug

Het basisprincipe van de Kelvin 4-draads weerstandsmeting is gebaseerd op Kelvin Bridge. Kelvin-brug is een aangepaste versie van de Wheatstone brug gebruikt om de zeer lage weerstandswaarde te meten, die varieert van 1 ohm tot 0.00001 ohm. Bij deze brug wordt rekening gehouden met het effect van de contactweerstand van de belastingsweerstand en de weerstand van de aansluitdraden.

Kelvin Bridge-circuit:

route 3
Fig. Kelvin Bridge-circuit.

Yb in de figuur is de weerstand van de verbindingsdraad.

Telkens wanneer de galvanometer is aangesloten op punt 'a', wordt de weerstand van de aangesloten kabel opgeteld bij de weerstand Rx en worden de totale schokken Rx + R{ab} + R{cb}.

Telkens wanneer de meter is aangesloten op punt 'c', wordt de weerstand van de aansluitdraden opgeteld tot R3 + R{ab} + R{cb}.

En wanneer de galvanometer is bevestigd aan punt 'b', dat tussen punt 'a' en 'c' ligt, zodanig dat de verhouding van loodweerstand van 'a' naar 'b' en 'c' naar 'b ' is hetzelfde als de verhouding van R1 naar R2.

Vergelijking 1 :

ezgif 2 b3fb185b26

Nu wordt de algemene vergelijking van het circuit

Vergelijking 2 :

ezgif 2 91861ae3f0

uit vergelijking 1 en 2 na het oplossen krijgen we:

ezgif 2 bcad55c4b3

De uiteindelijke vergelijking is dezelfde als de gebalanceerde Wheatstone Bridge, die laat zien dat het aansluiten van de aansluitdraad is geëlimineerd door de galvanometer op punt 'b' aan te sluiten. Yb wordt geëlimineerd met de Kelvin-brug.

Kelvin 4-draads weerstand maat is hierin beschreven artikel met belangrijke concepten .
4-draads weerstandsmeetcircuit uitgewerkt.
Voordelen en nadelen van Kelvin 4-draads weerstandsmetingen beschreven.
Verschil tussen 4-draads versus 2-draads weerstandsmeting vertegenwoordigd.
Belangrijke toepassingen van 4-draads weerstandsmeting zijn beschreven.

*************************

Wat is 4-draads weerstandsmeting?

4-draads weerstandsmeetmethode | 4-draads weerstandsmeettechniek

Bij het meten van lage weerstand kunnen de aansluitdraden een fout in het meetresultaat veroorzaken. Als de geproduceerde fout groter is dan de tolerantie, of als de nauwkeurigheid van de meting zeer hoog is, wordt een vierdraads weerstandsmeting gebruikt. Idealiter heeft de draad geen interne weerstand, maar in de praktijk heeft elke draad enige interne weerstand.

4-draads weerstandsmeetcircuit:

In het 4-draads weerstandsmeting methode, wordt een 4-draads verbinding gebruikt waar tweedraads wordt gebruikt om de meetstroom aan de meetcomponent te leveren, en een andere tweedraads wordt gebruikt om de spanningsval over de meetcomponent.

Kelvin 4-draads weerstandsmeting
Afb. 4-draads weerstandsmeetcircuit.

In deze 4-draads weerstandsmeetmethode wordt een vaste stroomgenerator gebruikt. Dus als de weerstand door het circuit varieert, zal de vaste stroomgenerator een constante stroom door het circuit leveren.

De draad die wordt gebruikt bij het meten van de spanning is rechtstreeks verbonden met de benen van de weerstand die moet worden gemeten, en de spanningsmeter die bij deze methode wordt gebruikt, heeft een hoge impedantie, zodat er minimale stroom doorheen gaat. Met een kleine stroom door de draad, de algehele spanningsval over de draad is verwaarloosbaar, wat geen invloed heeft op de waarde van de spanningsval van de meetcomponent. Deze methode elimineert de draadweerstand, ook wel Kelvin or vierdraads methode. Hoor speciale verbindingsclips worden gebruikt, die bekend staat als: Kelvin-clips.

Kelvin Clip Circuit-aansluiting:

route 4
Fig. Kelvin Clip gebruikt in de circuitaansluiting.

Kelvin-clips zijn ook bekend als alligator or krokodil clips. Elke helft van de bek van een Kelvin-clip is van elkaar geïsoleerd; beide kaken van de Kelvin-clip zijn elektrisch gemeenschappelijk voor elkaar, die meestal op het hoogste punt samenkomen. De stroomleverende draad is verbonden met de ene bek en de spanningsmeetdraad is verbonden met de andere bek. Kelvin Clips worden gebruikt wanneer de nauwkeurigheid van de meting hoog is.

Wat zijn de toepassingen van 4-draads weerstandsmeting?

4-draads weerstandsmeting Toepassing:

  • Teledetectie.
  • Weerstandsthermometer detector.
  • Inductieharding.

Wat zijn de belangrijkste nadelen van 4-draads weerstandsmetingen?

Nadelen van Kelvin 4-draads weerstandsmetingen:

  • Duur.
  • Ingewikkeld circuit.
  • De testsnelheid is erg traag.
  • De nee. van testpunten is twee keer.
  • Er is een groter aantal aansluitdraden nodig.

2-draads en 4-draads weerstandsmeting

In het 2-draads weerstandsmeting, draagt ​​de totale weerstand van de geleidingsdraad bij aan de meting omdat de stroom door het hele circuit hetzelfde is. Omdat de spanning door de draad daalt en de meetcomponent een foutieve meting kan produceren, heeft deze geen erg nauwkeurige uitvoer voor een kleine weerstandswaarde wanneer de meetweerstand veel groter is dan de draadweerstand. Dan kan de loodweerstand verwaarloosbaar worden. Als de lengte van de draad zo minimaal mogelijk kan zijn, kan de nauwkeurigheid van de meting worden vergroot.

circuit 1 1
Afb. Aansluiting voor weerstandsmeting met twee draden.

Zoals we kunnen zien in de bovenstaande afbeelding, RW1 en RW2 zijn de looddraadweerstand. Dit komt doordat de voltmeter de spanning meet spanningsval over R + RW1 + RW2 . 2-draads weerstandsmeting is een minder nauwkeurige eenvoudige circuitstructuur, waarvoor minder aansluitdraden nodig zijn.

3-draads weerstandsmeting

3-draads weerstandsmeting, wat niet nauwkeurig is als 4-draads weerstandsmeting, is nauwkeuriger dan tweedraads weerstandsmeting. De complexiteit van het circuit is minder dan die van een 4-draads weerstandsmeting.

route 2
Afb. 3-draads weerstandsmeetcircuit.

Bij deze methode wordt de schakelaar gebruikt, dus eerst wordt de bovenste lus van de weerstand gemeten, de Voltmeter meet de spanning over RW1 + RW2, deel dan de waarde door 2, wat de gemiddelde weerstand van deze twee draden geeft. RW3 verondersteld hetzelfde te zijn als de gem. van RW1 en RW2.

Schakel dan de schakeling om naar de reguliere aansluiting, die meet het meetcomponent en de weerstand van draad RW2 + RW3. De berekende waarde over ( R + RW2 + RW3) vervolgens vergeleken met de eerste gemeten waarde

ezgif 2 31d0940e12

die wordt gebruikt om de door de draad geproduceerde loodweerstand uit de gemeten waarde te verwijderen.

Een 3-draads weerstandsmeetverbinding kan zeer nauwkeurig zijn als alle drie de aangesloten draden dezelfde weerstandswaarde R hebben1 = R2 = R3. 3-draads weerstandsmeting wordt veel gebruikt in industriële toepassingen, wat een goed compromis biedt; het is nauwkeurig en gebruikt minder draad dan 4-draads weerstandsmeting.

4-draads weerstandsmeting versus 2-draads | 2-draads versus 4-draads weerstandsmeting | 4-draads versus 2-draads weerstandsmeting

Parameter4-draads weerstandsmeting2-draads weerstandsmeting
Verbindingsdraad4 verbindingsdraad2 aansluitdraad
NauwkeurigheidZeer hoog, zelfs bij lage weerstandsmetingen.Zeer laag voor meting met lage weerstand.
Gebruikt voor bereik van de weerstand:Onder 1-ohm weerstand1 ohm tot 1 kilo ohm
Circuit ontwerpComplexEenvoudig
KostenDuurGoedkoop
Tabel: vergelijking tussen kelvin 2-draads en kelvin 4-draads weerstandsmeting

Veelgestelde Vragen / FAQ

Wat is de werkelijke werking van 2-draads 3-draads en 4-draads typen weerstandstemperatuurdetector, dwz RTD?

RTD staat voor weerstand temperatuur detector. Het is bekend dat de weerstand van een metaal verandert met de temperatuurverandering, dus door de weerstand te meten met de temperatuurverandering, kan het temperatuurverschil worden gedetecteerd. Het zijn enkele metalen waarvan de temperatuurcoëfficiënt positief is, dus met de temperatuurstijging neemt de elektrische weerstand van metaal toe. RTD kan 2-draads, 3-draads of 4-draads methode gebruiken.

De fout die door de lead wordt geïntroduceerd, kan een significante fout veroorzaken, dus er zijn maar heel weinig toepassingen van 2-draads RTD, 2-draads RTD wordt gebruikt met korte leaddraad of waar hoge nauwkeurigheid niet nodig is. Driedraads RTD-meetcircuit dat het effect van de weerstand van de geleidingsdraad minimaliseert zolang de aansluitdraden dezelfde lengte hebben. Sommige factoren, zoals corrosie van de terminal of een losse verbinding, kunnen de weerstand van de kabel nog steeds aanzienlijk differentiëren.

Driedraads RTD is nauwkeuriger dan tweedraads RTD, terwijl minder nauwkeurig dan 4-draads RTD, waar driedraads RTD in de industrie relatief goedkoper wordt gebruikt dan die van vier draden en een eenvoudiger circuitontwerp heeft dan dat van een vierdraads RTD. Bij 4-draads weerstandsmetingen is RTD waar de weerstand van de geleidingsdraad kan worden waargenomen en gescheiden van de sensormeting. 4-draads RTD is een echte 4-draads weerstandsmeting. Brug 4-draads RTD wordt gebruikt waar hoge nauwkeurigheid vereist is. Toch is het erg duur en complex van ontwerp.

Wat zijn de nadelen van de methode voor het meten van de weerstand van een draad met behulp van een ampèremeter en een voltmeter in een circuit?

Nadelen zijn afhankelijk van het ontwerp van de schakeling, die de weerstand zal meten voor de meetnauwkeurigheid van de tweedraadsweerstand is laag en voor de vierdraadsweerstand is de meetnauwkeurigheid hoog. Daarentegen is de tweedraads-meetschakeling zeer eenvoudig en goedkoop, terwijl 4-draads weerstandsmeting complex en duur is.

Het nadeel van het meten van weerstand met een ampèremeter en voltmeter kan het gebruik van meters zijn die niet correct werken. Het meetbereik moet worden overwogen voor de selectie van meters, een ander nadeel voltmeter en ampèremeter moeten in verschillende takken op het circuit worden aangesloten. De voltmeter moet parallel worden aangesloten op de meetbelasting, waarbij de ampèremeter in serie moet worden geschakeld met de tak waar de stroom moet worden gemeten.

Om meer te weten over wederzijdse inductie: klik hier

Wat is de weerstand van een elektrische verwarming?

Volgens Joule verwarming of Ohm verwarming is warmte evenredig met weerstand. Joule-verwarming is een proces waarbij elektrische stroom door een geleider gaat en warmte produceert, dus voor een elektrische verwarming moet er een hoge weerstand in de draad zijn.

Wat zijn de factoren die de weerstand beïnvloeden?

  • Temperatuur zone(s)
  • Lengte van het draadgebied:
  • Dwarsdoorsnede gebied de draad:
  • Aard van het materiaal

Heeft een dikke draad meer weerstand dan een dunne draad? Waarom?

De dunne draad heeft meestal een grotere weerstand dan een dikke draad omdat de dunne draad minder elektronen heeft om de stroom te dragen en ter vergelijking: de dikke draad heeft meer elektronen om de stroom te dragen. Bovendien is de relatie tussen weerstand en oppervlakte van de dwarsdoorsnede van een draad wederzijds evenredig, hierdoor zal als de dwarsdoorsnede van een draad kleiner wordt, de waarde van de weerstand van de draad hoger zijn.

Hoe de weerstand van een draad verhogen?

De toename in lengte van de draad of afname in het gebied van de doorsnede van een draad verhoogt de weerstand.

Wat is de doorsnede van een draad?

Als we een draad verticaal loodrecht op de lengte afsnijden, krijgen we een cirkelvormig oppervlak van de draad. Het gebied van het cirkelvormige oppervlak van de draad staat bekend als het dwarsdoorsnede-oppervlak van de draad en dit gebied van een draad is niet afhankelijk van de lengte van de draad, en het is over het algemeen uniform over de gehele lengte van de draad.

Waarom een ​​voltmeter met hoge impedantie gebruiken?

Ideale voltmeter heeft een oneindige impedantie die geen stroom van het circuit verbruikt. Toch is praktisch e oneindige impedantie niet mogelijk. Er wordt een voltmeter met hoge impedantie gebruikt. De stroom die door de voltmeter gaat, is erg klein, dus het heeft geen invloed op het totale circuit.

Is temperatuur recht evenredig met weerstand? 

De temperatuur is recht evenredig met de weerstand voor een metalen geleider of het metaal met een positieve temperatuurcoëfficiënt.

Wat zijn de effecten van temperatuur op weerstand?

Het effect van temperatuur op weerstand hangt af van de temperatuurcoëfficiënt van de weerstand. Dit kan worden gedefinieerd als de verandering in weerstand per eenheidsverandering in temperatuur, als de coëfficiënt positief is, zal de weerstand toenemen met de temperatuurstijging en als de coëfficiënt negatief is, zal de weerstand afnemen met de temperatuurstijging.

Kan een draad weerstand nul hebben?

Ideaal, nul draad weerstand is mogelijk, maar praktisch heeft geen enkele aanwezige draad weerstand nul.

Waarom gebruiken we driedraads RTD?

Driedraads RTD is het meest nauwkeurig wanneer het aansluiten van de weerstand van de geleidingsdraad op een driedraads RTD goedkoper is dan een vierdraads RTD en een minder gecompliceerd circuitontwerp heeft dan een vierdraads RTD.

Wat is het voordeel van een vierdraads weerstandsmeting?

Weerstandsmetingen met vier draden kunnen de weerstand van de geleidingsdraad elimineren en hebben een weerstandsmeting met de hoogste nauwkeurigheid.

Link naar laatste artikel

Laat een bericht achter