第六章电工测量

模块四;电工测量1解电气设备的特性和运行情况，在生产实践和科学实验中做到心中有数，本章是讨论常用电工量的测量方法和测量仪表。学习本章时必须理论联系任何测量都包括测量对象、测量方法和测量设备三个方面，电工测量也是测量电流，用电压表毫安表(mΑ)、安培表(Α)和千安表(ΚΑ〕等。 (mv)伏特表(v)和千伏表KV〉等。必须使被测电流通过电流表。因此，端端的电压应为80v、(指未入电压表后，由于被测量两中，巳知两接电压表时)。但接将读得60V，33RA≦1/100Ω(只为被测回路等值电阻)。而电压表的内阻越大越好，一般要求电压表的内阻Rv≧100R’(R是与该表总等值电阻)。O测量的绝对误差与被测量的实际值之比，叫做测量的相对误差，用ν表示，造成测量误差的原因是多方面的，这里仅考虑在正常工作条件下(即仪表的结构上的原因，而产生的误差称基本误差。这种误差在制造仪表时已被限制在可能出现的最大0.51.01.52.54.0级，每一级的数字都用正、负。V差：表与标准表的量程应一致或接近，如表6-1。56-14.0：6-210测很多，选用时应了解它的分类和标志符号..7(1)根据电流种类分为'直流表(_)、交流表(~)交直流表两用表)(2)根据测量对象分为'安培表(A)、伏特表(V)瓦特表(W)，电度表KWh)、兆欧表(MΩ〉、功率因素表《COSɸ)、频率表(Hz)(3)根据仪表括的工作原理分为磁电式(C)、电动式(D)、动铁式(T) (4)根据使用方式分为配电盘式和携带式。 (5)根据标度尺的工作位置分为水平使用和垂直使用，力最强；7)根据使用环境(温度和湿度)可分为ABC三组。前两组可用于(8)根据耐震程度分为普通的和耐震的多.气密和的式。‘如果在工作原理的文字代号(C、D或T等)前没有数字时，即为携--带仪表(如C1-A型)有数字时，即为配电盘式仪表如〈1C1-V型)。测量直流电流和直流电压时通常采用磁电式仪表,本节研究它的工作的空气隙，使空气隙中各点的磁感应强度B值不但相等而且其方向都垂组成。转动线圈是绕在铝质的框架上(见图6-9)线圈两端分别与两个游丝 99的大小与可动部分的偏转角ɑ(亦即指针的偏转角)成正比(图6-7)，即与转动力矩览的大小相等时，可动部分就稳定在某一位置上(图6-7中因此，在仪表的标度尺(图6-8)上可以按电流来刻度，而且分度是---能立即停稳在稳定位置附近摆动若干次后方才停止。指针的摆动使我们无法立即读数，因此，在直读式仪表内都设有阻尼器来阻碍可动部分的摆动，使它能较快地停止在应停的位置上。磁电式测量机构的阻尼器就是利用绕磁力线而产生感应电流、其方向(依右手定則)如图所示。但是，空气隙内的磁场又对感应电流产生电磁力F’，其方向(依左手定则)如图所示。因为电磁力F’的方向总是与摆动方向相反，因此就阻碍了可动部分的摆应用磁电式测量机构制成的磁电式仪表，其准确度较髙〈可制成0.1级的精密仪表〉#而且因仪表本身的磁场较强，由外磁场引起的附11不易随力矩改变转向，于是指针仍指在零位上，或在零位附近作微小的颤动。因此，磁电式测量机构以及由它制成的各种磁电式仪表，不能直接用来测量交流。此外，使用这类仪表时,应该注意接线方向，电r表示。磁电式安培表和大量程的毫安表就是由磁电式测量机构与----的电流^A的此外，还可以用多量程分流器制成多量程电流表，图6-13所示就是共的负端钮，在接用不同的正端钮时，闭路的分流器电rFL3实际上已经是测量机构的串眹电阻3#程，在增加(或减少)分流器电阻的同时，也相应减少(或增加)与测这种形式的多量程分流器通称闭路抽头式多量程分流器，在多用电此外，大量程的安培表，其分流器一般---机构相连接的端钮叫做电位端钮(V1和V2)，与测量电路串联的端钮叫做电流端钮。国产分流器的型号是FL，国产磁电式电流表的型式很多，常见的型号有C1-mA和C1-A(准磁电式测量机构也可以用来测量电压。为了反映被测电压的大小，即磁电式电压表指针的偏转角是与被测电压成正比的，在标度尺上同一个磁电式测量机构串联不同的附加电阻，可制成不同量程的电用外附的附加电阻，其型号是FJ。图6-16示出附加电阻的外形(电阻值小的则装于表内)，绕制附加电阻时应选用电阻温度系数小的、阻值稳定的材料，通常用锰铜合金线，绕成后还需经过老化和自然老化处理9用下面的方法决定将量程扩大成m倍时,电压表需要串联的附加电值.电阻应为原测量机构内阻的(m-1)倍。--必须串联阻值为24.975Ω的附加电阻。还应该知道，这时的附加电阻应VrFJ接CmVCVCV磁17它有圆线圈(推斥型)和扁线圈(吸引型)两种。a当固定线圈通过电流时，电流产生的磁场使固定铁片和可动铁片同则这流方向改变时，由于线圈磁场的极性和铁片被磁化的极性都与原来相当以上两种测量机构中固定线圈的电流加大时，作用于可动部分的与在电磁式测量机构中通电流的固定线圈，可以采用较粗的导线绕--但是，电磁式测量机构线圈所通过的电流毕竟是有限的在电力系统中有时要测量几千、几万安的电流，这样大的电流就不能直接通过线圈。另一方亩，由于仪表绝缘水平的限制，它不能直接和高电压电路接触。这时就要用一个变流器将电路中的大电流变小，然后接通安培表 二次侧额定电流一般规定为5A。串接一个足够大的附加电阻之后， (图6-21)这种变压器叫做电压互感器它的二次额定电压，我国规定一般如果仪表要和互感器配套使用，那么在表盘上应该注明互感器的规格。例是，电压互感器将6000V的高压变换为100V接到电压表上，在A应该注意，交流安培表和交流伏特表所指示的都是有效值，3.标度尺上分度线间的间隔是^不均匀的(图6-22〉，它的起始部分不宜流电流互感器接入电路互感器接入电路表的外形。国四、钳形安培表测量电流时，一般总要切断电路，将电流互感器的原绕组与电路串联。为了在不切断电路的情况下来测量电流，而制成了钳形电流表 (又叫卡表)。它是由电流互感器和磁电式电流表组成。电流互感器卡住被测电路，放松扳手使铁芯闭合，载流导线相当于原绕组，在副绕组电流较小时，可将被测的载流导线在铁芯上电功瓦特表测量单相及三相电能的原理及方法。 中未画出〉。当固定线圈通过电流I1时，它就建立一个磁场(磁感应强度为B1)，这率。电动式功率表的固定线圈与负载串联，通过它的电流就是负载电流(图d在串联一附加电阻rFJ以后，再与负栽并联，率表的电压支路。(图6-27b)就是电动式功率表接入电路的方法，虚线框内流和电压支路，电动式功率表通过直流电流因此，电动式功率表指针的偏转角根据(6-9式)，则α∝IU=P率来标度，指针就会反转，使我们无法读数。但是线圈中电流的方向是与其端钮的接法有关的。为了便于接线，通常是把电流支路与电源相接的端钮用(氺)或(土)符号标志,同样，电压支路与电流支路相接的端钮也用(氺)或(土)符号标志。于是功率表正确的接法有两种， 法叫电压支路后接法。它适用于负载电阻远小于电压支角电动式功率表可以交直两用，它的准确度较髙。国产电动式功率表的型号级和0.5级)、D—26W(0.5级)等，它们都是便携式的。选择功率表时，除了考虑它的型号和准确度以外，还应注意它的量程。功率表的量程仅用标度尺上的最大读数即功率最大值来表示是不够的，还必eeee瓦特表的正确读数：瓦特表的标度尺只标有分格数，并不标明瓦特数，这是由于瓦特表一般是多量程的，在选用不同的量程时，每一分格都代表不同的瓦特数。瓦特表内往往附有制造厂供给的表格，注明在不同电流、电压量程下每一分格所代表的瓦数，以供查用。如果表内找不到这种表格，也可代表的瓦数：α—标度尺满刻度的分格数。m用(用()符号标志；其它两个端钮，一个是额定电压为150V的，包括转动fJ2)。多量程功率表的电流支路是由两个完全相同的固定线圈串联或并联组用三相制，因此三相功率的测率的測量三相四线制电路中有功功率的测量一般采用三表法(图6-33)或用三ABCP=PABC三相三线制电路中的有功功率常用二表法(图6-34)。在这里，假设负载接成星形(图6-34)，三相电路的瞬时功率：2图6-35用二表法测量对称负载的三相功率时，只有在负载功率因数cos￠＞0.5+30°＞90°，cosψ2是负值，即P2为负值，瓦特表W2的指针反转。为了读出P的数值，应将该功率表的任何一个线圈反接，使指针由反转变为正转。但读出的功率值应为负，这时三相总功率是二表读数之差。在某些类型的功率流应用二瓦特表法不仅可测量三相电路的有功功率，还可以间接测出三相根据(6-15)式可知：所以三相负载的无功功率：和都是正值，即和都是正值，指针正向偏转。因数角：B，受到磁场￠U的作用力，从而产生转动力矩M(平均值)，使铝盘转动。与负载的有功功率成正比，即6-17)式和(6-18)式可知，在M=Mzd时n=KP 式中K—比例系数(又叫电度表常数)。它等于每一千瓦小时(即一度电)所相当的铝盘转数。器所消耗的电能为：选择电度表时应注意下列几点： (1, (2)要求负载电压和电流不超过所用电度表规定的额定值。第六节电阻的测量(工)小电阻^10以下)；0.1^10〉？(^)大电阻以上)。它是一种间接测量方法。先用电压表和电流表分别测出被测电阻及I两端的电压"。和通过它的电流。(图6-39〉，再根据欧姆定律计算出被测电胆，即量时有两种接法：(工)比较大的中电阻适用图6-40“的接法。因为这时电流表读数6等于被测电阻上的电流，而电压表的读数口,比被测电阻两端电压大(包括了才与&两端电压(匕疋^)近似相等，才能用式来计算被测电阻I:(之)比较小的中电阻宜采用图6-406的接法。这时，电压表读数？^等于被测电阻民['两端的电压，而电流表的读数。却比2？；？上的电流/大(考虑到还有电压表的电流匕)。如果被测电阻疋?远小于电压表的内阻比较接近其实际应用时的情况。例如测量白识灯或电热器的电阻时，多采用图所谓中#电阻值6-42中可以看到，它是当&恰好等于仪表内部电阻匕十^(此时欧姆表已调至零)时，表头通过的电流正好是再满刻度电流的,采用图示的分压式零欧姆调整器。在零欧姆调整器的支路内有一段是固定应注意，无论是磁电式欧姆表或万用电表中的欧姆档，因为这种测量方1使用这类仪表测量电阻时：(工)不得在通电的状态下测量未知电阻汉0否则外电源产生的电流，不仅的准确度，而且可能烧坏欧姆表内的测量机构I(之)测量时应选择适当的倍率档，通常是仪表的指示值越接近中心电阻值(呂)测量时必须调零。即短接两根测试棒后，调节零欧姆调节器，使仪表万用表就是一种可图它的多，使用时必须注意：直流单臂电桥(又称惠斯登电桥)是一种测量中电阻的直流测量仪器，测和计和计指零(尺^^)),电桥达到平衡状态。流电桥平衡时，於和V点的电位相等，则即则 (国产直流电桥的型号是(卩^桥，I^直)。图6-46是012型单臂电桥的面板示意图和原理性电路图。端钮3^和乂2用来接被测电阻匕，和八2分别使用电桥时应先打开检流计的止动器，旋动它的调零旋钮，使指针指零；这这时按公式6-24就可算出被测电阻值。数1用电桥还应注意下列各点：(^)只有在电桥接近平衡时，才可以持续按下人X和入I来调节较臂电阻,电气设备绝缘材料性能的好坏，对于电气设备的正常运行和安全用电有着重大的影响。衡量绝缘性能的主要标志之二是它的绝缘电阻为了保证安全生兆欧表(又称摇表)是一种简便而常用的测量绝缘电阻的直读式仪表。它的的标圭尺上刻度的单位是，电流厂则经过被测电阻片/和流比计的另一个线圈。电流4的大小与被测绝缘式中是手摇发电机的端电压；当电流乙和分别通过两个转动线它们都会受到电磁力的作用。由转动力矩，则是反作用力矩。所示。图中财^和&两条曲线的交点表示财即达到平衡，这时仪表的偏转角七。I当兆欧表的两个端钮不接被测电阻(即力^一，开路)时，转动发6-49偏转角〃：0。因此仪表标度尺上的是与偏转角相对应^因为仪表内没有游丝，于是在仪表不工作(不)以利用第二个线圈来产生反作4会按闻力楚』…和也按同一比率改变，不会影响平衡点的位置。因此，手摇发电机的转速乂的线路和设备用500乂兆欧表。和负载。害的表面电流(图中仅画出了表面电流二)，就无法进入仪表的线圈，而直接