電工儀表與電氣測量第八章轉(zhuǎn)速和功率因子

1、 轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速表又稱為測速儀，實際生產(chǎn)中主要用來測量物體旋轉(zhuǎn)的速度。 分類：按使用方式不同，可分為接觸式轉(zhuǎn)速表和非接觸式轉(zhuǎn)速表；按工作原理，分為離心式和數(shù)字式。 功率因數(shù)是交流電路的重要技術參數(shù)之一。功率因數(shù)的高低，對于電氣設備的利用率和分析、研究電能消耗等問題都有十分重要的意義。 因此，功率因數(shù)表在供配電系統(tǒng)中使用較廣。 8-1離心式轉(zhuǎn)速表和光電式轉(zhuǎn)速離心式轉(zhuǎn)速表和光電式轉(zhuǎn)速表表8-2變換器式功率因數(shù)表變換器式功率因數(shù)表返 回 目 錄返 回 目 錄8-1 離心式轉(zhuǎn)速表和光電式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表和光電式轉(zhuǎn)速表1了解離心式轉(zhuǎn)速表的構造及工作原理。2掌握離心式轉(zhuǎn)速表的使用方法。3熟悉光電式轉(zhuǎn)速表的結

2、構和工作原理。4掌握光電式轉(zhuǎn)速表的使用方法。一、離心式轉(zhuǎn)速表一、離心式轉(zhuǎn)速表 離心式轉(zhuǎn)速表屬于典型的接觸式轉(zhuǎn)速表，使用時必須將探頭與被測物體相接觸才能進行測量。 由于離心式轉(zhuǎn)速表具有成本低、堅固耐用等優(yōu)點，故在維修電工中使用較多。1離心式轉(zhuǎn)速表的組成離心式轉(zhuǎn)速表的組成 離心式轉(zhuǎn)速表主要由離心器、變速器和指示器3部分組成。 為使轉(zhuǎn)速表與被測軸能夠可靠接觸，轉(zhuǎn)速表都配有不同的探頭。使用時可根據(jù)被測對象選擇合適的探頭安裝在轉(zhuǎn)速表輸入軸上。離心式轉(zhuǎn)速表結構示意圖離心式轉(zhuǎn)速表結構示意圖 2離心式轉(zhuǎn)速表的工作原理離心式轉(zhuǎn)速表的工作原理 當離心器旋轉(zhuǎn)時，重錘隨著旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力通過聯(lián)桿使活動套環(huán)向上移動并

3、壓縮彈簧。 當轉(zhuǎn)速一定時，活動套環(huán)向上的作用力與彈簧的反作用力相平衡，套環(huán)將停在相應位置。同時，活動套環(huán)的移動通過傳動機構的扇形齒輪傳遞給指針，在表盤上指示出被測轉(zhuǎn)速值。 轉(zhuǎn)速表指針的偏轉(zhuǎn)與被測軸旋轉(zhuǎn)方向無關。3離心式轉(zhuǎn)速表的使用方法離心式轉(zhuǎn)速表的使用方法（1）選擇合適的探頭，并套在轉(zhuǎn)速表的輸入軸上。（2）要合理選擇調(diào)速盤的擋位。 （3）轉(zhuǎn)速表軸上的探頭與被測轉(zhuǎn)軸接觸時，應使兩軸心對準，動作要緩慢，以兩軸接觸時不產(chǎn)生相對滑動為準。同時盡量使兩軸保持在一條直線上。 （4）正確讀數(shù)。若調(diào)速盤的位置在I、V擋，測得的轉(zhuǎn)速應為分度盤外圈數(shù)值再分別乘以10、100、1000；若調(diào)速盤的位置在、擋，測得的

4、轉(zhuǎn)速應為分度盤內(nèi)圈數(shù)值再分別乘以10、100即可。二、光電式轉(zhuǎn)速表二、光電式轉(zhuǎn)速表 光電式轉(zhuǎn)速表的核心是光電式傳感器，它是一種能將光信號的變化轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。 優(yōu)點：結構簡單、無需接觸、反應快、精度高、不容易受電磁干擾等。 缺點：易受外界光干擾，對光信號的檢測處理比較困難，不能用于高溫環(huán)境等。1光電式傳感器的基本原理光電式傳感器的基本原理 光電式傳感器依據(jù)的是光電效應原理。 當光照射到物體上時，物體吸收了光的能量而產(chǎn)生電的物理現(xiàn)象，稱為光電效應光電效應。 利用光電效應可制成各種光電轉(zhuǎn)換器件，即光電式傳感器光電式傳感器。 光電式傳感器的工作過程是：首先將被測的非電量（如轉(zhuǎn)速、渾濁度等）轉(zhuǎn)換

5、成光信號的變化，然后通過光電器件將相應的光信號轉(zhuǎn)換成電量后再進行測量。 光電器件是光電傳感器的核心部件。 （1）光敏電阻）光敏電阻 光敏電阻的工作原理是基于光電導效應，即當光照射在某些物體上時，其電導率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成了光敏電阻。 當光敏電阻受到光照時，其電阻率變小，光照愈強，阻值愈低。 圖形符號圖形符號 原理圖原理圖 光敏電阻光敏電阻mAI常見的光敏電阻常見的光敏電阻 （2）光敏二極管）光敏二極管 光敏二極管是一種利用PN結單向?qū)щ娦缘墓怆娖骷?，與一般半導體二極管不同之處在于其PN結裝在透明管殼的頂部，可直接接受光照。光敏

6、二極管在電路中一般是處于反向偏置狀態(tài)。常見的光敏二極管常見的光敏二極管 圖形符號圖形符號 應用電路應用電路 光敏二極管結構光敏二極管結構（3）光敏三極管）光敏三極管 光敏三極管的結構與一般三極管一樣，也有兩個PN結，其基本原理與光電二極管相同，但是它在把光信號轉(zhuǎn)變成電信號的同時，還放大了信號電流，因此具有更高的靈敏度。 符號 應用電路 3DU7型光敏三極管 光敏二極管和光敏三極管習慣上統(tǒng)稱為光敏管。光敏管也分為硅管和鍺管兩種。 在使用光敏管時，不能從外形上來區(qū)別是二極管還是三極管，只能由其型號來判定，如2AU（二極管）、3AU（三極管）等是鍺管；2CU、2DU、3CU、3DU是硅管。2光電式數(shù)

7、字轉(zhuǎn)速表的工作原理光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表的工作原理光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表工作原理圖光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表工作原理圖 當電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，黑色與白色交替出現(xiàn)，所以光電元件間斷的接收光的反射信號，輸出電脈沖。再經(jīng)過放大整形電路，輸出整齊的方波信號，由數(shù)字式頻率計測量出電機的轉(zhuǎn)速。 電機的轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 的關系為： 式中：N 為白色條紋或調(diào)制盤孔數(shù)。Nfn60光電脈沖放大整形電路光電脈沖放大整形電路 3光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表的使用方法光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表的使用方法 HY441441L型光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表是非接觸性的手持式轉(zhuǎn)速測試儀器。 使用時只要在被測旋轉(zhuǎn)物體上貼一塊反射片，將本儀器射出的紅光對準反射片就可進行測量。 該表顯

8、示部分采用LCD顯示器，具有測量迅速，無需接觸電動機、安全可靠的優(yōu)點。 HY441441L型型光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表 光電式非接觸式轉(zhuǎn)速表采用直接光束投射式測量，即只需將光電頭對準電動機的轉(zhuǎn)動部分（最好在轉(zhuǎn)動部分上貼一白紙條），就能測出其轉(zhuǎn)速。有效測量距離為50200mm，測量范圍10100 000r/min （轉(zhuǎn)分）。 接觸式的數(shù)字轉(zhuǎn)速表采用單片CMOS微處理器。 和使用離心式轉(zhuǎn)速表的方法相似，使用時只要手握轉(zhuǎn)速表，將探頭輕輕接觸電動機轉(zhuǎn)軸，即可讀取電動機轉(zhuǎn)速值。 本節(jié)小結本節(jié)小結 1離心式轉(zhuǎn)速表主要由離心器、變速器和指示器三部分組成。離心式轉(zhuǎn)速表指針的偏轉(zhuǎn)與被測軸旋轉(zhuǎn)方向無關。

9、2光電式傳感器依據(jù)的是光電效應原理. 3光敏電阻的工作原理是基于光電導效應，即當光照射在某些物體上時，其電導率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 4光敏三極管的原理與光電二極管相同，但是它在把光信號轉(zhuǎn)變成電信號的同時，還放大了信號電流，因此具有更高的靈敏度。返 回 目 錄返 回 目 錄8-2 變換器式功率因數(shù)表變換器式功率因數(shù)表1了解變換器式功率因數(shù)表的組成及原理。2掌握功率因數(shù)表的使用方法。一、變換器式功率因數(shù)表的組成一、變換器式功率因數(shù)表的組成 變換器式功率因數(shù)表主要由半導體變換器線路和磁電系微安表組成。 目前，安裝式功率因數(shù)表多采用鐵磁電動系測量機構和變換器式結構。其中，變換器式功率因數(shù)表具有體積小、質(zhì)量

10、輕、結構簡單、成本低等優(yōu)點，所以應用較為廣泛。三相變換器式功率因數(shù)表三相變換器式功率因數(shù)表 原理電路圖 相量圖二、變換器式功率因數(shù)表的工作原理二、變換器式功率因數(shù)表的工作原理 三相功率因數(shù)表是根據(jù)U相電流與WV相電壓在功率因數(shù)cosj1時呈90的原理制成的。 變換器式功率因數(shù)表工作波形圖變換器式功率因數(shù)表工作波形圖 斷開電流回路，接入uWV斷開uWV, ，接通電流回路接入三相對稱感性負載同時接入uWV和iU 由圖d中可以看出，UV5產(chǎn)生的Il只與（90j）成正比，UV6產(chǎn)生的I2只與（90j）成正比，而流過微安表的平均電流為IIlI2K（90j）（90j）K2 j 說明:流過微安表的平均電流與被測三相電路平均電流與被測三相電路的功率因數(shù)角的功率因數(shù)角j j 成正比成正比。 儀表指針的偏轉(zhuǎn)角可以反映j的變化。 當標度尺以j刻度時，就構成相位表；當標度尺按cosj 刻度時，即可直接讀出被測功率因數(shù)的大小。三、變換器式功率因數(shù)表的使用方法三、變換器式功率因數(shù)表的使用方法 1.負載的額定值不得超過儀表的額定值。 2.接線時要遵守發(fā)電機端守則，并注意相序，不得接反。 3. 對6L2-cosj三相功率因數(shù)表，其功率因數(shù)的量程是0.5（滯后）10.5（超前）。 cosj1的刻度在標度尺的中間位置，此時j0。 當負載為感性時，IlI2，I為正值，指針順時針偏轉(zhuǎn)；負載為容性時IlI2，I為負值