两种常见高压电容电桥基本工作原理简析

在日常的工作应用中，高压电容的主电桥通常采用西林电桥。作为一种被用来测量工频电流比率的元器件，西林电桥依据不同的工作场合和测量要求，又细分为M型电桥和数字电桥两种。接下来我们将会对这两种高压电容电桥的基本工作原理进行具体分析。

首先我们需要知晓高压电容电桥的基本工作原理。在日常的运行过程中，当工频高压施加在高压标准电容器和被测设备上时，即产生和它们的电容量和介质损耗因数成比例的同相及正交工频电流分量，这两个工频电流分量经电桥作比例测量后，即可得到被测设备相对于高压标准电容器的电容量比值和介质损耗因数差值。下面，我们将针对M型电桥和数字电桥的实例进行具体分析。

M型电桥

下图是M型高压电容电桥的示例图。

图1 M型高压电容电桥

我们将上图中所提供的实验图改为并联模型，可以由此注意到Ir与Icx、Icn差90度，因此计算公式为：

图2

在计算出以上公式的数值后，工程师需要调节R4使Uw最小。这时有公式计算为IcnR4=IcxR3，又因为Uw=IrR3，因此可以得出：

图3

由此我们可以计算出M型电桥中的电容量比值和介质损耗因数差值。通过计算，我们可以看到a、b间电压没有完全抵消，因此M型电桥也会被称为不平衡电桥。Uw测量的是绝对值，小介损时电压很低，难以保证测量精度。

数字电桥

下图是数字高压电容电桥的示例图。

图4 数字高压电容电桥

通过图4我们可以看出，数字电容电桥与M型电桥所相同的一点是，工程师在测量回路的过程中所需要计算的还是一个桥的值。因此，我们可以将R3、R4两端的电压分别经过A/D采样后送到计算机，然后依据公式求得：

图5

在得出相应数值之后，工程师可以进一步求得试验型号的介损和电容量。与M型高压电容电桥相比，数字电桥的最大优势在于它可以实现自动测量，可以补偿所有原理性误差，没有复杂的机械调节部件。除此之外，数字电桥的测量主要以软件为主，性能也十分稳定。

总结

高压电容的电容电桥选择除了M型和数字电桥之外，还有电流比较仪型高压电容电桥。由于后者的计算方式与西林电桥有较大的不同，故而在本文中不做额外介绍。工程师在进行电容电桥选择时，可以在进行精准计算的前提下，进行类型的选择。