电工仪表的非工频测量

电工仪表的非工频测量摘要：电气测量量在日常生产产生活中是非非常重要和必必不可少的。电电气测量的精精度是由很多多因素决定的的。其中，频频率和波形两两个因素对测测量结果的影影响是非常重重要和显著的的。该文针对对七种常用的的指针式电气气测量仪表和和数字式仪表表，论述了频频率和波形对对测量结果是是否会造成影影响和影响的的趋势，给出出了适合其使使用的频率范范围。关键词：电气测测量仪表；频频率；波形1常用指针式式电气测量仪仪表的特点按照工作原理来来讲，常用指指针式电气测测量仪表包括括磁电式仪表表、电磁式仪仪表、电动式式仪表、感应应式仪表、静静电式仪表、整整流式仪表和和热电式仪表表。常见的各各种固定式标标准表、携带带式仪表、配配电盘式仪表表和面板式仪仪表，都是在在以上仪表的的基础上加以以改装而形成成的。1.1磁电式式仪表可以说所有的直直流仪表都是是这种结构，其其准确度和灵灵敏度最高。这这种仪表在交交流条件下不不能工作，但但对热电式和和整流式仪表表而言，它们们是采用热电电偶和整流器器把交流变为为直流后，再再用磁电式仪仪表作为指示示的仪表。除除此之外，还还可以把各种种被测量的交交流量变换成成直流电流或或电压进行测测量，所以磁磁电式仪表是是电气测量仪仪表中使用最最多的。1.2电磁式式仪表主要用于测量工工频电压和电电流，其结构构牢固。原理理上可用于直直流的测量，但但由于铁片的的磁滞作用易易产生误差，所所以在直流条条件下很少使使用这种仪表表。1.3电动式式仪表利用固定线圈和和可动线圈分分别通过电流流时的转动力力矩，正比于于两个电流瞬瞬时值乘积的的原理制成，用用于功率测量量最为理想。对对于电流或电电压测量，平平方刻度不便便于读数。可可作为标准表表使用，作为为携带用和配配电盘用功率率表时需加入入铁芯。1.4感应式式仪表其应用的最典型型的例子就是是电能表，也也应用于许多多广角仪表中中。不能在直直流下工作，并并且容易受到到频率的影响响，其使用频频率被限制在在工频范围内内。1.5静电式式仪表在原理上，它是是唯一用电压压来工作的仪仪表，在交流流和直流条件件下都可使用用。其优点是是耗电量很小小，适用于高高阻电源的高高压测量。1.6整流式式仪表它是内附整流器器的磁电式仪仪表。整流器器和热电式仪仪表中的热电电偶一样，被被作为交直流流转换器，并并以此和其它它工作原理的的仪表相区别别。原理上只只对平均值起起作用，所以以有波形误差差。但由于采采用磁电式仪仪表，所以它它是交流仪表表中最灵敏的的，且相对输输入刻度大致致是线性的。近近年来，采用用了锗二极管管整流器，改改善了其各种种特性和可靠靠性。1.7热电式式仪表这种仪表是根据据发热现象制制成的，在交交流仪表中，它它能最可靠地地指示有效值值。同时由于于这种仪表的的高频特性好好，所以广播播频率范围内内的电流测量量都采用这种种仪表。2数字式仪表表的特点数字式仪表的准准确度很高，如如数字式电压压表测量直流流量的准确度度可达0.0011%，甚至更高高；数字式仪仪表的基本量量限的输入阻阻抗高达2500MW，输入阻抗抗高于1000MW的数字电压压表很常见，因因此，吸收被被测量的功率率很小，测量量结果以数字字形式给出，指指示数读出方方便，没有读读数误差；测测量速度快，一一般都可达到到50次/s；灵敏度高高，现代的积积分式数字电电压表的分辨辨率可达0.0011mV；数字式仪仪表操作简单单，测量过程程自动化，可可自动判断极极性甚至切换换量程，它还还可以方便地地与计算机配配合，以便进进一步计算和和控制。对于于大多数的测测量，数字式式仪表都可以以胜任，一般般的频率和波波形误差对它它的影响极小小。31.5级整整流式毫安表表的实验3.1频率对对测量结果的的影响整流式毫安表的的等效电路如如图1所示，其一一次与二次线线圈匝数比为为4.3000/0.6665，即6.4666。在整流式式毫安表的一一次线圈两端端加上峰值为为100mmV的正弦电压压。图1整流式毫毫安表的等效效电路令其频率从100Hz增至100HHz，每次增加10Hzz；再从100HHz增至1kHzz，每次增加100HHz；最后，从1kHzz增至19kHHz，每次增加1kHzz。在10Hzz和20Hzz时，由于电电流的频率很很低，指针会会对瞬时力矩矩有所响应，出出现指针在电电流平均值附附近摆动和抖抖动的现象。在10～50Hz范围内，指示读数随着频率的增加而增大，根据以上电路图可知，整流环节中存在二极管，它的导通需要一定的电压，在其两端的电压未达到此值之前，电路未导通，正弦波的开始部分不能通过表头。且在频率较低时，由于波形的上升比较缓慢，二极管两端的电压达到导通电压需要的时间较长；随着频率的上升，这一时间会逐渐变短，这样在一个周期内流过表头的电流的平均值，会随着频率的上升而增大，当频率大于或等于50Hz时，在一个周期内流过表头的电流的平均值基本不会有太大的变化。在50Hz到19kHz的频率范围内，指示随着频率的上升而减小，这是因为整流器存在某些静电电容，频率升高时，反向工作器件的静电电容，对电流的分流作用使指示值减小。3.2波形对对测量结果的的影响整流式仪表指示示交流整流电电流的平均值值，在实际使使用时则按照照正弦波的有有效值进行刻刻度，波形差差距越大，误误差越大。考考虑到整流环环节中，三角角波导通时间间大于正弦波波，方波导通通时间最长，所所以对于三种种波形来说，同同频率三角波波的指示值大大于正弦波，方方波大于三角角波。以上七种指针式式仪表中，磁磁电式仪表只只能用于直流流的测量，但但它适用于高高灵敏度的仪仪表且刻度均均匀，所以得得到了广泛的的应用。其他指针式仪表表都可用于交交流的测量。其其中，感应式式仪表只能在在工频下工作作，在其他频频率下将会产产生很大的误误差；电磁式式和电动式仪仪表在交流下下的使用频率率范围基本相相同，可以满满足大致从20～600HHz的一般精度度的测量，波波形对测量结结果的影响不不大，一般可可满足测量的的要求，除非非波形畸变很很严重；静电电式仪表的使使用频率范围围较以上两者者更广，约为为20Hz～2kHz，虽然它在原原理上不受频频