電氣測量ch2-3

1、第二章第二章 電流與電壓的測量電流與電壓的測量重點重點1、磁電系，電磁系，電動系。、磁電系，電磁系，電動系。2、電壓表和電流表的附屬裝置：、電壓表和電流表的附屬裝置：分流器，附加電阻，互感器。分流器，附加電阻，互感器。3、萬用表，檢流計，電位差計。、萬用表，檢流計，電位差計。掌握磁電系、電磁系、電動系儀表的原理以及用它測量電壓掌握磁電系、電磁系、電動系儀表的原理以及用它測量電壓、電流的方法。這三種儀表不僅可以用來測量電壓、電流，、電流的方法。這三種儀表不僅可以用來測量電壓、電流，在配置變換電路后，還可以測量其它電磁量或非電量，是從在配置變換電路后，還可以測量其它電磁量或非電量，是從事電氣技術(shù)的

2、人員應(yīng)具備的儀表知識的最基本內(nèi)容。事電氣技術(shù)的人員應(yīng)具備的儀表知識的最基本內(nèi)容。掌握電壓表和電流表的附屬裝置，包括分流器、附加電阻、掌握電壓表和電流表的附屬裝置，包括分流器、附加電阻、互感器的結(jié)構(gòu)原理及其計算方法，這是測量電壓和電流必須互感器的結(jié)構(gòu)原理及其計算方法，這是測量電壓和電流必須掌握的技術(shù)。掌握的技術(shù)。掌握萬用表、檢流計和電位差計的基本原理。萬用表是現(xiàn)場掌握萬用表、檢流計和電位差計的基本原理。萬用表是現(xiàn)場工作最常用的工具之一，檢流計和電位差計則是校準(zhǔn)和精密工作最常用的工具之一，檢流計和電位差計則是校準(zhǔn)和精密測量中常用的儀器。測量中常用的儀器。第五節(jié)第五節(jié) 電動系儀表電動系儀表用于交流精

3、密測量，以及作為交流標(biāo)準(zhǔn)表。用于交流精密測量，以及作為交流標(biāo)準(zhǔn)表?？芍瞥晒β时?、電能表?？芍瞥晒β时?、電能表。與電磁系的區(qū)別：與電磁系的區(qū)別： 1、以可動線圈代替可動鐵心，可以消除磁滯、以可動線圈代替可動鐵心，可以消除磁滯和渦流的影響，使它的準(zhǔn)確度得以提高。和渦流的影響，使它的準(zhǔn)確度得以提高。 2、電動系有固定和可動兩套線圈，可用來測、電動系有固定和可動兩套線圈，可用來測量功率、電能等與兩個電量有關(guān)的物理量。量功率、電能等與兩個電量有關(guān)的物理量。一、電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理l固定線圈分為兩段，固定線圈分為兩段，轉(zhuǎn)軸從轉(zhuǎn)軸從中間的空隙中間的空隙穿過。穿過。

4、使動圈位于較使動圈位于較均勻的磁場。均勻的磁場。工作原理工作原理221 1221 21122WL IL IMI I1 2dWdMMI Idd1 2dMI Iwd1 21dMI Iwd表明：電動系儀表測直流時，偏轉(zhuǎn)角與兩線圈表明：電動系儀表測直流時，偏轉(zhuǎn)角與兩線圈電流乘積成正比。電流乘積成正比。二二、技術(shù)性能技術(shù)性能1、使用范圍使用范圍交直流兩用。交直流兩用。1 2tdMmi id1 21 2000111TTTtdMdMMm dti idti i dtTTddT1 2011TdMii dtD dT電動系測量機構(gòu)的基本測量量是電動系測量機構(gòu)的基本測量量是 。1 201Tii dtT設(shè)設(shè) 、 為非正

5、弦周期量，對于電動系測量機構(gòu)為非正弦周期量，對于電動系測量機構(gòu)1i2i若兩電流均為同頻率的正弦量，則若兩電流均為同頻率的正弦量，則1 21 201cosTii dtI IT其中，其中， 、 為有效值，為有效值， 為兩電流的夾角。為兩電流的夾角。1I2I若兩電流均為非正弦周期量，則若兩電流均為非正弦周期量，則101112122cos()2cos(2)iIItIt201112122cos()2cos(2)iIItIt其中，其中， 、 為有效值，為有效值， 為兩電流的夾角。電為兩電流的夾角。電流的方向是從兩線圈的同名端流入。流的方向是從兩線圈的同名端流入。1I2I1 2001 111022221co

6、s cosTii dtI II ITI I若用于測量電流或電壓，則若用于測量電流或電壓，則12iii221 20011TTii dti dtITT對于非正弦周期量，則對于非正弦周期量，則222012IIII2、刻度特性、刻度特性如果如果 為常數(shù)：為常數(shù)：dMd電壓表、電流表刻度為平方律。電壓表、電流表刻度為平方律。功率表刻度均勻。功率表刻度均勻。3、準(zhǔn)確度、堅固性和防干擾性能、準(zhǔn)確度、堅固性和防干擾性能u無磁滯和渦流效應(yīng)，準(zhǔn)確度高，可達無磁滯和渦流效應(yīng)，準(zhǔn)確度高，可達0.5級以上。級以上。u氣隙大，磁場弱。氣隙大，磁場弱。為減小摩擦，盡量減輕可動部分的重量，提高為減小摩擦，盡量減輕可動部分的重

7、量，提高軸尖軸承的精度，所以儀表結(jié)構(gòu)比較脆弱，過載軸尖軸承的精度，所以儀表結(jié)構(gòu)比較脆弱，過載能力差。能力差。易受外磁場干擾，需磁屏蔽或無定位結(jié)構(gòu)。易受外磁場干擾，需磁屏蔽或無定位結(jié)構(gòu)。三、電動系電流表三、電動系電流表電動系儀表的固定線圈和可動線圈串聯(lián)，就可做成電動系儀表的固定線圈和可動線圈串聯(lián)，就可做成低量程電流表。低量程電流表。2121 dMIIIIwd指針偏轉(zhuǎn)角與被測電流平方成正比，可用于測量指針偏轉(zhuǎn)角與被測電流平方成正比，可用于測量直流和交流有效值。直流和交流有效值。電動系電流表用固定線圈分段、改變串并聯(lián)方式的電動系電流表用固定線圈分段、改變串并聯(lián)方式的方法改變量程。（與電磁系電流表類似

8、）方法改變量程。（與電磁系電流表類似）交流表可用互感器擴大量程。交流表可用互感器擴大量程。四四、電動系、電動系電壓表電壓表固定線圈、可動線圈和附加電阻串聯(lián)就構(gòu)成了電壓固定線圈、可動線圈和附加電阻串聯(lián)就構(gòu)成了電壓表。改變附加電阻可以擴大量程。表。改變附加電阻可以擴大量程。2211()sdMUdMIwdw Rd直流：直流：交流：交流：222211()()ssUdMdMUw Zdw dRL受頻率影響受頻率影響各系列儀表（各系列儀表（磁電系、電磁系、電動系磁電系、電磁系、電動系）的重點內(nèi)容：的重點內(nèi)容：1、掌握測量機構(gòu)的基本工作原理。、掌握測量機構(gòu)的基本工作原理。2、掌握測量機構(gòu)的讀數(shù)方程、基本測量值

9、。、掌握測量機構(gòu)的讀數(shù)方程、基本測量值。3、掌握電流表、電壓表的擴量程方法。、掌握電流表、電壓表的擴量程方法。4、了解各系列儀表的技術(shù)性能。、了解各系列儀表的技術(shù)性能。第六節(jié)第六節(jié) 測量用互感器測量用互感器 電壓互感器和電流互感器，它與交流儀表配合電壓互感器和電流互感器，它與交流儀表配合可達到擴大量程的目的，并有隔離高壓、便于儀表可達到擴大量程的目的，并有隔離高壓、便于儀表標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點。標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點。1、用途、用途電流互感器二次的額定電流為電流互感器二次的額定電流為5A或或1A，電壓互感器二次的額定電壓為電壓互感器二次的額定電壓為100V。應(yīng)用了測量互感器，就可用一般量限的儀表測應(yīng)用了測量互感

10、器，就可用一般量限的儀表測量高電壓、大電流、大功率等，并可保證人身量高電壓、大電流、大功率等，并可保證人身和測量儀表的安全。和測量儀表的安全。？A A、附件尺寸龐大，消耗功率也比較大。、附件尺寸龐大，消耗功率也比較大。例：用滿偏電流例：用滿偏電流40mA40mA的電壓表測量的電壓表測量220kV220kV的電的電壓，則儀表和附加電阻消耗的功率為壓，則儀表和附加電阻消耗的功率為kWW8 . 8880004. 0220000 B B、直接測量將帶來高壓危險。、直接測量將帶來高壓危險。人身安全，儀表絕緣。人身安全，儀表絕緣。測量互感器測量互感器電流互感器，用于交流大電流的測量。電流互感器，用于交流大

11、電流的測量。電壓互感器，用于交流大電壓的測量。電壓互感器，用于交流大電壓的測量。額定次級電流為額定次級電流為5A（國家規(guī)定：若額定初級電流國家規(guī)定：若額定初級電流不超過不超過200A，也允許采用也允許采用1A為為額定次級電流）。額定次級電流）。額定次級電壓為額定次級電壓為100V。優(yōu)點優(yōu)點1、一個互感器可同時接入幾種儀表。、一個互感器可同時接入幾種儀表。2、降低功率損耗。、降低功率損耗。3、保障安全。、保障安全。4、儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化。、儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化。次級線圈所接儀表的總阻次級線圈所接儀表的總阻抗很小，故抗很小，故電流互感器的電流互感器的工作狀態(tài)接近于短路工作狀態(tài)接近于短路。102211NINI

12、NI 初級初級磁勢磁勢次級次級磁勢磁勢激磁激磁磁勢磁勢(1)電流互感器（電流互感器（TA）2、互感器的工作原理、互感器的工作原理理想情況：理想情況：磁導(dǎo)率為無窮大，則激磁磁導(dǎo)率為無窮大，則激磁磁勢為零。磁勢為零。nIKNNII 1221額定變比額定變比102211NININI 初級初級磁勢磁勢次級次級磁勢磁勢激磁激磁磁勢磁勢實際電流比與實際電流比與I0有關(guān)有關(guān)，次級負(fù)載大小影響，次級負(fù)載大小影響I0的的大小，當(dāng)串大小，當(dāng)串聯(lián)接入的儀表個數(shù)增加時，由于次級阻抗增加，聯(lián)接入的儀表個數(shù)增加時，由于次級阻抗增加， 有有所增加。所增加。10NI實際電流互感器的初次級之比不是常數(shù)。實際電流互感器的初次級之

13、比不是常數(shù)。實際變比：實際變比：實際的次級電流實際的次級電流實際的初級電流實際的初級電流 IK變比誤差（比差）：變比誤差（比差）：%100 IInIIKKK I0的存在使得的存在使得，這就是角差。，這就是角差。之間有相角差之間有相角差）與）與（ 12II影響功率表、影響功率表、電度表的讀數(shù)電度表的讀數(shù)影響電流互感器誤差的因素：影響電流互感器誤差的因素：1、磁路的磁阻（磁導(dǎo)率、鐵心尺寸）；、磁路的磁阻（磁導(dǎo)率、鐵心尺寸）；2、次級負(fù)載阻抗的大小和性質(zhì)；、次級負(fù)載阻抗的大小和性質(zhì)；3、初級電流、初級電流I1；4、電源的頻率、電源的頻率f。（2）電壓互感器（）電壓互感器（TV）nUKNNUU 212

14、1實際變比實際變比21UUKU實實際際次次級級電電壓壓實實際際初初級級電電壓壓 比差、角差：比差、角差：均不是常數(shù)。與電壓均不是常數(shù)。與電壓互感器本身的參數(shù)和負(fù)載有關(guān)?；ジ衅鞅旧淼膮?shù)和負(fù)載有關(guān)。電壓互感器近似空載狀態(tài)的變壓器。電壓互感器近似空載狀態(tài)的變壓器。使用注意事項：使用注意事項：電流互感器電流互感器電壓互感器電壓互感器1、次級不許開路；不、次級不許開路；不裝保險；裝保險；1、次級不許短路；初級和次、次級不許短路；初級和次級都裝保險絲；級都裝保險絲；2、若帶電更換所帶儀、若帶電更換所帶儀表，需先將次級短路。表，需先將次級短路。3、次級線圈、鐵心和、次級線圈、鐵心和外殼均可靠接地。外殼均可

15、靠接地。2、次級線圈、鐵心和、次級線圈、鐵心和外殼均可靠接地。外殼均可靠接地。3、接法、接法電壓互感器的接法電壓互感器的接法相A電流互感器的接法電流互感器的接法DL/T 866-2004DL/T 866-2004電流互感器和電壓互感器選擇及計算導(dǎo)則電流互感器和電壓互感器選擇及計算導(dǎo)則 4、鉗式電流表 鉗式電流表是電流互感器和電流表的組合，可以在不斷開交流電路、設(shè)備仍運行的條件下，測量交流電流。第八節(jié)第八節(jié) 直流電位差計直流電位差計校準(zhǔn)回校準(zhǔn)回路路測量回測量回路路工作電流工作電流回路回路sxxsEURR可得：可得：一、原理一、原理特點：特點：1、電位差計采用了電壓補償原理。不從待測電路吸取、電位

16、差計采用了電壓補償原理。不從待測電路吸取功率，因而電位差計的接入對待測量無影響，測量值不功率，因而電位差計的接入對待測量無影響，測量值不受待測電路內(nèi)阻、引線電阻、接觸電阻的影響。受待測電路內(nèi)阻、引線電阻、接觸電阻的影響。2、用標(biāo)準(zhǔn)元件校準(zhǔn)工作電流，準(zhǔn)確度高。、用標(biāo)準(zhǔn)元件校準(zhǔn)工作電流，準(zhǔn)確度高。二、直流電位差計的應(yīng)用二、直流電位差計的應(yīng)用1、測電壓、測電壓主要用于測量標(biāo)準(zhǔn)電池的電主要用于測量標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢或檢驗電壓表。動勢或檢驗電壓表。用分壓箱擴大量程。用分壓箱擴大量程。(1)分壓箱從待測電路吸收分壓箱從待測電路吸收功率；功率；(2)測量結(jié)果的準(zhǔn)確度與分測量結(jié)果的準(zhǔn)確度與分壓箱準(zhǔn)確度有關(guān)。壓箱

17、準(zhǔn)確度有關(guān)。2、測電流、測電流注意：注意：（1）采樣電阻盡量不影響原）采樣電阻盡量不影響原電路；電路；（2）采樣電阻的額定功率大）采樣電阻的額定功率大于實際功率；于實際功率；（3）電位差計的量限。）電位差計的量限。3、通過測量電壓、電流，從而間接測量電阻、功率；以及與變、通過測量電壓、電流，從而間接測量電阻、功率；以及與變換器配合測量各種非電量。換器配合測量各種非電量。xxNUIR1、根據(jù)被測電壓、電流的性質(zhì)選擇儀表類型、根據(jù)被測電壓、電流的性質(zhì)選擇儀表類型直流、交流；低頻、高頻；正弦、非正弦等。直流、交流；低頻、高頻；正弦、非正弦等。第九節(jié)第九節(jié) 電流表與電壓表的使用與選擇電流表與電壓表的使

18、用與選擇2、儀表準(zhǔn)確度的選擇、儀表準(zhǔn)確度的選擇根據(jù)實際需要選擇合適的準(zhǔn)確度，既不能選擇準(zhǔn)確度不根據(jù)實際需要選擇合適的準(zhǔn)確度，既不能選擇準(zhǔn)確度不足的儀表，也不要盲目提高準(zhǔn)確度。足的儀表，也不要盲目提高準(zhǔn)確度。a通常，通常，0.1、0.2級作為標(biāo)準(zhǔn)表或用于精密測量。級作為標(biāo)準(zhǔn)表或用于精密測量。0.5、1.0級用于實驗室測量。級用于實驗室測量。1.5級以下用于一般工程測量。級以下用于一般工程測量。超過超過0.1級需選用比較儀器，如電位差計。級需選用比較儀器，如電位差計。b配用的擴大量程的裝置，如分流器、附加電阻、互感器配用的擴大量程的裝置，如分流器、附加電阻、互感器等，準(zhǔn)確度選擇要比測量儀器本身高等

19、，準(zhǔn)確度選擇要比測量儀器本身高23級。級。c3、儀表量限的選擇、儀表量限的選擇測量誤差不僅與儀表準(zhǔn)確度有關(guān)，還與量限使用有密切關(guān)系。測量誤差不僅與儀表準(zhǔn)確度有關(guān)，還與量限使用有密切關(guān)系。4、儀表內(nèi)阻的選擇、儀表內(nèi)阻的選擇根據(jù)測量對象電路中阻抗的大小，適當(dāng)選擇儀表的內(nèi)阻，根據(jù)測量對象電路中阻抗的大小，適當(dāng)選擇儀表的內(nèi)阻，否則會帶來不允許的誤差。否則會帶來不允許的誤差。為了不影響待測電路的工作狀態(tài)，電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡量大，為了不影響待測電路的工作狀態(tài)，電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡量大，電流表內(nèi)阻應(yīng)盡量小。電流表內(nèi)阻應(yīng)盡量小。內(nèi)阻影響儀表的功耗。內(nèi)阻影響儀表的功耗。5、儀表工作條件的選擇、儀表工作條件的選擇根據(jù)使用環(huán)

20、境和工作條件（如根據(jù)使用環(huán)境和工作條件（如安裝安裝在實驗室或現(xiàn)場）、周圍環(huán)在實驗室或現(xiàn)場）、周圍環(huán)境溫度、濕度、機械振動、外界電磁場強弱等選用合適的儀表。境溫度、濕度、機械振動、外界電磁場強弱等選用合適的儀表。小結(jié)：小結(jié)： 電流和電壓的測量電流和電壓的測量一、一、中值電流中值電流測量方法測量方法1、電流表：磁電式、電磁式、電動式、電流表：磁電式、電磁式、電動式如何選擇電流表內(nèi)阻？如何選擇電流表內(nèi)阻？%51 RRi電流表內(nèi)阻電流表內(nèi)阻負(fù)載電阻負(fù)載電阻測量值要求的相對誤差測量值要求的相對誤差2、直流電位差計、直流電位差計可可精確測量直流電流。精確測量直流電流。3、交直流比較儀、交直流比較儀將交流量

21、與直流量比較，通過精確測量直流電將交流量與直流量比較，通過精確測量直流電流，可以得到交流電流的精確值。流，可以得到交流電流的精確值。測測直流直流測測交流交流直流直流1mA-100A交流交流10mA-1kA原理：原理：當(dāng)當(dāng)電動系機構(gòu)電動系機構(gòu)與磁電系機構(gòu)與磁電系機構(gòu)力矩相等時，力矩相等時，交直流有效值交直流有效值相等。相等。適用范圍：適用范圍：電流、電壓、功率電流、電壓、功率二、二、中值電壓中值電壓測量方法測量方法直流直流0.1mV-100V交流交流1mV-1kV1、電壓表：磁電式、電磁式、電動式、電壓表：磁電式、電磁式、電動式如何選擇電壓表內(nèi)阻？如何選擇電壓表內(nèi)阻？%51 iRR電壓表內(nèi)阻電壓

22、表內(nèi)阻負(fù)載電阻負(fù)載電阻測量值要求的相對誤差測量值要求的相對誤差2、直流電位差計、直流電位差計可可精確測量直流電壓。精確測量直流電壓。3、交直流比較儀、交直流比較儀測測直流直流測測交流交流精確測量交流電壓。精確測量交流電壓。4、數(shù)字電壓表、數(shù)字電壓表三、直流大電流的測量三、直流大電流的測量1、分流器法、分流器法:多用于多用于1萬安以下測量直流。萬安以下測量直流。100A-100kA流流流流入入電電壓壓測測量量裝裝置置的的電電分分流流器器阻阻值值待待測測電電流流 21IRIM直流指示儀表（毫伏表）直流指示儀表（毫伏表）補償法（直流電位差計）補償法（直流電位差計）數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表I2=0分流器法

23、分流器法優(yōu)點優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、牢固可靠、抗干擾能力強。結(jié)構(gòu)簡單、牢固可靠、抗干擾能力強。缺點缺點1、與被測電路有電的聯(lián)系，測量時需特別、與被測電路有電的聯(lián)系，測量時需特別考慮接地點的問題?？紤]接地點的問題。2、安裝時要斷開被測電路，使用不方便。、安裝時要斷開被測電路，使用不方便。3、隨被測電流的增大，分流器的體積龐大、隨被測電流的增大，分流器的體積龐大、笨重。笨重。2、直流比較儀法、直流比較儀法精度最高，可達精度最高，可達 ，測量范圍可達，測量范圍可達2萬安。萬安。710 把把被測直流所產(chǎn)生的磁勢與另一易于測定的直流磁勢在鐵被測直流所產(chǎn)生的磁勢與另一易于測定的直流磁勢在鐵心中進行比較，當(dāng)兩磁勢平衡時，鐵心中磁通為零。心中進行比較，當(dāng)兩磁勢平衡時，鐵心中磁通為零。1221NNII 零磁通檢測裝置：霍爾元件、磁敏二極管、磁敏電阻