第六章電工測量

模塊四;電工測量1解電氣設備的特性和運行情況，在生產(chǎn)實踐和科學實驗中做到心中有數(shù)，本章是討論常用電工量的測量方法和測量儀表。學習本章時必須理論聯(lián)系任何測量都包括測量對象、測量方法和測量設備三個方面，電工測量也是測量電流，用電壓表毫安表(mΑ)、安培表(Α)和千安表(ΚΑ〕等。 (mv)伏特表(v)和千伏表KV〉等。必須使被測電流通過電流表。因此，端端的電壓應為80v、(指未入電壓表后，由于被測量兩中，巳知兩接電壓表時)。但接將讀得60V，33RA≦1/100Ω(只為被測回路等值電阻)。而電壓表的內(nèi)阻越大越好，一般要求電壓表的內(nèi)阻Rv≧100R’(R是與該表總等值電阻)。O測量的絕對誤差與被測量的實際值之比，叫做測量的相對誤差，用ν表示，造成測量誤差的原因是多方面的，這里僅考慮在正常工作條件下(即儀表的結(jié)構(gòu)上的原因，而產(chǎn)生的誤差稱基本誤差。這種誤差在制造儀表時已被限制在可能出現(xiàn)的最大0.51.01.52.54.0級，每一級的數(shù)字都用正、負。V差：表與標準表的量程應一致或接近，如表6-1。56-14.0：6-210測很多，選用時應了解它的分類和標志符號..7(1)根據(jù)電流種類分為'直流表(_)、交流表(~)交直流表兩用表)(2)根據(jù)測量對象分為'安培表(A)、伏特表(V)瓦特表(W)，電度表KWh)、兆歐表(MΩ〉、功率因素表《COS?)、頻率表(Hz)(3)根據(jù)儀表括的工作原理分為磁電式(C)、電動式(D)、動鐵式(T) (4)根據(jù)使用方式分為配電盤式和攜帶式。 (5)根據(jù)標度尺的工作位置分為水平使用和垂直使用，力最強；7)根據(jù)使用環(huán)境(溫度和濕度)可分為ABC三組。前兩組可用于(8)根據(jù)耐震程度分為普通的和耐震的多.氣密和的式。‘如果在工作原理的文字代號(C、D或T等)前沒有數(shù)字時，即為攜--帶儀表(如C1-A型)有數(shù)字時，即為配電盤式儀表如〈1C1-V型)。測量直流電流和直流電壓時通常采用磁電式儀表,本節(jié)研究它的工作的空氣隙，使空氣隙中各點的磁感應強度B值不但相等而且其方向都垂組成。轉(zhuǎn)動線圈是繞在鋁質(zhì)的框架上(見圖6-9)線圈兩端分別與兩個游絲 99的大小與可動部分的偏轉(zhuǎn)角ɑ(亦即指針的偏轉(zhuǎn)角)成正比(圖6-7)，即與轉(zhuǎn)動力矩覽的大小相等時，可動部分就穩(wěn)定在某一位置上(圖6-7中因此，在儀表的標度尺(圖6-8)上可以按電流來刻度，而且分度是---能立即停穩(wěn)在穩(wěn)定位置附近擺動若干次后方才停止。指針的擺動使我們無法立即讀數(shù)，因此，在直讀式儀表內(nèi)都設有阻尼器來阻礙可動部分的擺動，使它能較快地停止在應停的位置上。磁電式測量機構(gòu)的阻尼器就是利用繞磁力線而產(chǎn)生感應電流、其方向(依右手定則)如圖所示。但是，空氣隙內(nèi)的磁場又對感應電流產(chǎn)生電磁力F’，其方向(依左手定則)如圖所示。因為電磁力F’的方向總是與擺動方向相反，因此就阻礙了可動部分的擺應用磁電式測量機構(gòu)制成的磁電式儀表，其準確度較髙〈可制成0.1級的精密儀表〉#而且因儀表本身的磁場較強，由外磁場引起的附11不易隨力矩改變轉(zhuǎn)向，于是指針仍指在零位上，或在零位附近作微小的顫動。因此，磁電式測量機構(gòu)以及由它制成的各種磁電式儀表，不能直接用來測量交流。此外，使用這類儀表時,應該注意接線方向，電r表示。磁電式安培表和大量程的毫安表就是由磁電式測量機構(gòu)與----的電流^A的此外，還可以用多量程分流器制成多量程電流表，圖6-13所示就是共的負端鈕，在接用不同的正端鈕時，閉路的分流器電rFL3實際上已經(jīng)是測量機構(gòu)的串眹電阻3#程，在增加(或減少)分流器電阻的同時，也相應減少(或增加)與測這種形式的多量程分流器通稱閉路抽頭式多量程分流器，在多用電此外，大量程的安培表，其分流器一般---機構(gòu)相連接的端鈕叫做電位端鈕(V1和V2)，與測量電路串聯(lián)的端鈕叫做電流端鈕。國產(chǎn)分流器的型號是FL，國產(chǎn)磁電式電流表的型式很多，常見的型號有C1-mA和C1-A(準磁電式測量機構(gòu)也可以用來測量電壓。為了反映被測電壓的大小，即磁電式電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角是與被測電壓成正比的，在標度尺上同一個磁電式測量機構(gòu)串聯(lián)不同的附加電阻，可制成不同量程的電用外附的附加電阻，其型號是FJ。圖6-16示出附加電阻的外形(電阻值小的則裝于表內(nèi))，繞制附加電阻時應選用電阻溫度系數(shù)小的、阻值穩(wěn)定的材料，通常用錳銅合金線，繞成后還需經(jīng)過老化和自然老化處理9用下面的方法決定將量程擴大成m倍時,電壓表需要串聯(lián)的附加電值.電阻應為原測量機構(gòu)內(nèi)阻的(m-1)倍。--必須串聯(lián)阻值為24.975Ω的附加電阻。還應該知道，這時的附加電阻應VrFJ接CmVCVCV磁17它有圓線圈(推斥型)和扁線圈(吸引型)兩種。a當固定線圈通過電流時，電流產(chǎn)生的磁場使固定鐵片和可動鐵片同則這流方向改變時，由于線圈磁場的極性和鐵片被磁化的極性都與原來相當以上兩種測量機構(gòu)中固定線圈的電流加大時，作用于可動部分的與在電磁式測量機構(gòu)中通電流的固定線圈，可以采用較粗的導線繞--但是，電磁式測量機構(gòu)線圈所通過的電流畢竟是有限的在電力系統(tǒng)中有時要測量幾千、幾萬安的電流，這樣大的電流就不能直接通過線圈。另一方畝，由于儀表絕緣水平的限制，它不能直接和高電壓電路接觸。這時就要用一個變流器將電路中的大電流變小，然后接通安培表 二次側(cè)額定電流一般規(guī)定為5A。串接一個足夠大的附加電阻之后， (圖6-21)這種變壓器叫做電壓互感器它的二次額定電壓，我國規(guī)定一般如果儀表要和互感器配套使用，那么在表盤上應該注明互感器的規(guī)格。例是，電壓互感器將6000V的高壓變換為100V接到電壓表上，在A應該注意，交流安培表和交流伏特表所指示的都是有效值，3.標度尺上分度線間的間隔是^不均勻的(圖6-22〉，它的起始部分不宜流電流互感器接入電路互感器接入電路表的外形。國四、鉗形安培表測量電流時，一般總要切斷電路，將電流互感器的原繞組與電路串聯(lián)。為了在不切斷電路的情況下來測量電流，而制成了鉗形電流表 (又叫卡表)。它是由電流互感器和磁電式電流表組成。電流互感器卡住被測電路，放松扳手使鐵芯閉合，載流導線相當于原繞組，在副繞組電流較小時，可將被測的載流導線在鐵芯上電功瓦特表測量單相及三相電能的原理及方法。 中未畫出〉。當固定線圈通過電流I1時，它就建立一個磁場(磁感應強度為B1)，這率。電動式功率表的固定線圈與負載串聯(lián)，通過它的電流就是負載電流(圖d在串聯(lián)一附加電阻rFJ以后，再與負栽并聯(lián)，率表的電壓支路。(圖6-27b)就是電動式功率表接入電路的方法，虛線框內(nèi)流和電壓支路，電動式功率表通過直流電流因此，電動式功率表指針的偏轉(zhuǎn)角根據(jù)(6-9式)，則α∝IU=P率來標度，指針就會反轉(zhuǎn)，使我們無法讀數(shù)。但是線圈中電流的方向是與其端鈕的接法有關的。為了便于接線，通常是把電流支路與電源相接的端鈕用(氺)或(土)符號標志,同樣，電壓支路與電流支路相接的端鈕也用(氺)或(土)符號標志。于是功率表正確的接法有兩種， 法叫電壓支路后接法。它適用于負載電阻遠小于電壓支角電動式功率表可以交直兩用，它的準確度較髙。國產(chǎn)電動式功率表的型號級和0.5級)、D—26W(0.5級)等，它們都是便攜式的。選擇功率表時，除了考慮它的型號和準確度以外，還應注意它的量程。功率表的量程僅用標度尺上的最大讀數(shù)即功率最大值來表示是不夠的，還必eeee瓦特表的正確讀數(shù)：瓦特表的標度尺只標有分格數(shù)，并不標明瓦特數(shù)，這是由于瓦特表一般是多量程的，在選用不同的量程時，每一分格都代表不同的瓦特數(shù)。瓦特表內(nèi)往往附有制造廠供給的表格，注明在不同電流、電壓量程下每一分格所代表的瓦數(shù)，以供查用。如果表內(nèi)找不到這種表格，也可代表的瓦數(shù)：α—標度尺滿刻度的分格數(shù)。m用(用()符號標志；其它兩個端鈕，一個是額定電壓為150V的，包括轉(zhuǎn)動fJ2)。多量程功率表的電流支路是由兩個完全相同的固定線圈串聯(lián)或并聯(lián)組用三相制，因此三相功率的測率的測量三相四線制電路中有功功率的測量一般采用三表法(圖6-33)或用三ABCP=PABC三相三線制電路中的有功功率常用二表法(圖6-34)。在這里，假設負載接成星形(圖6-34)，三相電路的瞬時功率：2圖6-35用二表法測量對稱負載的三相功率時，只有在負載功率因數(shù)cos￠＞0.5+30°＞90°，cosψ2是負值，即P2為負值，瓦特表W2的指針反轉(zhuǎn)。為了讀出P的數(shù)值，應將該功率表的任何一個線圈反接，使指針由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)。但讀出的功率值應為負，這時三相總功率是二表讀數(shù)之差。在某些類型的功率流應用二瓦特表法不僅可測量三相電路的有功功率，還可以間接測出三相根據(jù)(6-15)式可知：所以三相負載的無功功率：和都是正值，即和都是正值，指針正向偏轉(zhuǎn)。因數(shù)角：B，受到磁場￠U的作用力，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩M(平均值)，使鋁盤轉(zhuǎn)動。與負載的有功功率成正比，即6-17)式和(6-18)式可知，在M=Mzd時n=KP 式中K—比例系數(shù)(又叫電度表常數(shù))。它等于每一千瓦小時(即一度電)所相當?shù)匿X盤轉(zhuǎn)數(shù)。器所消耗的電能為：選擇電度表時應注意下列幾點： (1, (2)要求負載電壓和電流不超過所用電度表規(guī)定的額定值。第六節(jié)電阻的測量(工)小電阻^10以下)；0.1^10〉？(^)大電阻以上)。它是一種間接測量方法。先用電壓表和電流表分別測出被測電阻及I兩端的電壓"。和通過它的電流。(圖6-39〉，再根據(jù)歐姆定律計算出被測電膽，即量時有兩種接法：(工)比較大的中電阻適用圖6-40“的接法。因為這時電流表讀數(shù)6等于被測電阻上的電流，而電壓表的讀數(shù)口,比被測電阻兩端電壓大(包括了才與&兩端電壓(匕疋^)近似相等，才能用式來計算被測電阻I:(之)比較小的中電阻宜采用圖6-406的接法。這時，電壓表讀數(shù)？^等于被測電阻民['兩端的電壓，而電流表的讀數(shù)。卻比2？；？上的電流/大(考慮到還有電壓表的電流匕)。如果被測電阻疋?遠小于電壓表的內(nèi)阻比較接近其實際應用時的情況。例如測量白識燈或電熱器的電阻時，多采用圖所謂中#電阻值6-42中可以看到，它是當&恰好等于儀表內(nèi)部電阻匕十^(此時歐姆表已調(diào)至零)時，表頭通過的電流正好是再滿刻度電流的,采用圖示的分壓式零歐姆調(diào)整器。在零歐姆調(diào)整器的支路內(nèi)有一段是固定應注意，無論是磁電式歐姆表或萬用電表中的歐姆檔，因為這種測量方1使用這類儀表測量電阻時：(工)不得在通電的狀態(tài)下測量未知電阻漢0否則外電源產(chǎn)生的電流，不僅的準確度，而且可能燒壞歐姆表內(nèi)的測量機構(gòu)I(之)測量時應選擇適當?shù)谋堵蕶n，通常是儀表的指示值越接近中心電阻值(呂)測量時必須調(diào)零。即短接兩根測試棒后，調(diào)節(jié)零歐姆調(diào)節(jié)器，使儀表萬用表就是一種可圖它的多，使用時必須注意：直流單臂電橋(又稱惠斯登電橋)是一種測量中電阻的直流測量儀器，測和計和計指零(尺^^)),電橋達到平衡狀態(tài)。流電橋平衡時，於和V點的電位相等，則即則 (國產(chǎn)直流電橋的型號是(卩^橋，I^直)。圖6-46是012型單臂電橋的面板示意圖和原理性電路圖。端鈕3^和乂2用來接被測電阻匕，和八2分別使用電橋時應先打開檢流計的止動器，旋動它的調(diào)零旋鈕，使指針指零；這這時按公式6-24就可算出被測電阻值。數(shù)1用電橋還應注意下列各點：(^)只有在電橋接近平衡時，才可以持續(xù)按下人X和入I來調(diào)節(jié)較臂電阻,電氣設備絕緣材料性能的好壞，對于電氣設備的正常運行和安全用電有著重大的影響。衡量絕緣性能的主要標志之二是它的絕緣電阻為了保證安全生兆歐表(又稱搖表)是一種簡便而常用的測量絕緣電阻的直讀式儀表。它的的標圭尺上刻度的單位是，電流廠則經(jīng)過被測電阻片/和流比計的另一個線圈。電流4的大小與被測絕緣式中是手搖發(fā)電機的端電壓；當電流乙和分別通過兩個轉(zhuǎn)動線它們都會受到電磁力的作用。由轉(zhuǎn)動力矩，則是反作用力矩。所示。圖中財^和&兩條曲線的交點表示財即達到平衡，這時儀表的偏轉(zhuǎn)角七。I當兆歐表的兩個端鈕不接被測電阻(即力^一，開路)時，轉(zhuǎn)動發(fā)6-49偏轉(zhuǎn)角〃：0。因此儀表標度尺上的是與偏轉(zhuǎn)角相對應^因為儀表內(nèi)沒有游絲，于是在儀表不工作(不)以利用第二個線圈來產(chǎn)生反作4會按聞力楚』…和也按同一比率改變，不會影響平衡點的位置。因此，手搖發(fā)電機的轉(zhuǎn)速乂的線路和設備用500乂兆歐表。和負載。害的表面電流(圖中僅畫出了表面電流二)，就無法進入儀表的線圈，而直接