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第九章第九章 电量和电路参数的直读测量电量和电路参数的直读测量n主要介绍用电气测量指示仪表对主要介绍用电气测量指示仪表对电流、电压、功电流、电压、功率率等等电量电量以及以及电阻、电感、电容、阻抗电阻、电感、电容、阻抗等等电路参电路参数数的直读测量方法，包括直接测量和间接测量。的直读测量方法，包括直接测量和间接测量。n 同一个电量或电路参数，可以用不同的方法进同一个电量或电路参数，可以用不同的方法进行测量。考虑测量方法的依据是被测量的特性、行测量。考虑测量方法的依据是被测量的特性、测量条件以及对准确度的要求等。测量条件以及对准确度的要求等。9.1 电流、电压的直读测量电流、电压的直读测量n一、测量电流、电压应注重的问题一、测量电流、电压应注重的问题 n二、电流、电压直读测量的二、电流、电压直读测量的方法误差方法误差n1测量电流的方法误差测量电流的方法误差例例:若若U=10V，R=100，如果用，如果用0.5级、量限为级、量限为200mA、内、内阻为阻为RA=20 的毫安表测量其电流，求的毫安表测量其电流，求(1)由于毫安表由于毫安表内阻内阻影影响带来的测量误差响带来的测量误差;(2)由于毫安表本身的由于毫安表本身的基本误差基本误差所带来的所带来的测量误差测量误差;(3)由于毫安表由于毫安表内阻影响内阻影响及及毫安表本身的基本误差毫安表本身的基本误差所带来的所带来的总的测量误差总的测量误差。n解解:毫安表毫安表未接入未接入时，实际电流为时，实际电流为n接入接入毫安表后，毫安表后，毫安表的测量值为毫安表的测量值为n(1)毫安表内阻的影响，毫安表内阻的影响，造成的测量误差为造成的测量误差为n(2)毫安表本身的毫安表本身的基本误差基本误差所带来的测量误差所带来的测量误差n(3)总误差总误差 2.测量电压的方法误差测量电压的方法误差三、电流和电压的其它测量方法三、电流和电压的其它测量方法n 1用电压表间接测量电流用电压表间接测量电流n 2.用差值法测量电压用差值法测量电压 测量直流稳压电源输出电压的测量直流稳压电源输出电压的变化量变化量，很难直接用电压表测，很难直接用电压表测量，变化量远远小于输出电压值，差值电压量，变化量远远小于输出电压值，差值电压 U=Ux-U09.2 直流电路参数的直读测量直流电路参数的直读测量n一、用欧姆表、兆欧表测直流电阻一、用欧姆表、兆欧表测直流电阻 n 用欧姆表、兆欧表测量直流电阻称为直接测量法，这种测用欧姆表、兆欧表测量直流电阻称为直接测量法，这种测量方法的优点是操作简单，读数方便。其测量电阻的范围如量方法的优点是操作简单，读数方便。其测量电阻的范围如下：下：n 欧姆表测量中值电阻欧姆表测量中值电阻(100.1M)；n 兆欧表测量高电阻兆欧表测量高电阻(0.1M 以上以上)，主要用于，主要用于绝缘电阻绝缘电阻测量。测量。n 欧姆表和兆欧表的使用方法前面已经介绍，用它们测量电欧姆表和兆欧表的使用方法前面已经介绍，用它们测量电阻存在的问题如下：阻存在的问题如下：n (1)欧姆表和兆欧表的欧姆表和兆欧表的准确度较低准确度较低，测量误差较大。，测量误差较大。n (2)被测电阻必须被测电阻必须断电断电，而且应与电路，而且应与电路断开断开。n (3)欧姆表和兆欧表工作时要向被测对象输出一定的电流和欧姆表和兆欧表工作时要向被测对象输出一定的电流和电压，因此当被测对象中只允许通过微小电流时电压，因此当被测对象中只允许通过微小电流时(如微安表表如微安表表头头)，不能用欧姆表测量；当被测对象的耐压较低时，不能用欧姆表测量；当被测对象的耐压较低时(如测晶体如测晶体二极管的反向电阻二极管的反向电阻)，则不能用兆欧表测量，否则使被测元件，则不能用兆欧表测量，否则使被测元件受到损坏。受到损坏。n （4）欧姆表和兆欧表）欧姆表和兆欧表不能测量非线性电阻不能测量非线性电阻。二、伏安法测量直流电阻二、伏安法测量直流电阻n伏安法可以测量伏安法可以测量中值电阻中值电阻，这种方法的，这种方法的优点优点是：是：n (1)可以在被测电阻可以在被测电阻工作状态工作状态下测量。下测量。n (2)特别适用于测特别适用于测非线性电阻非线性电阻的伏安特性。的伏安特性。n (3)根据被测电阻的电压或电流额定值，选择合适根据被测电阻的电压或电流额定值，选择合适的工作电压和工作电流，能测量额定电流很小或额定的工作电压和工作电流，能测量额定电流很小或额定电压较低的元件的电阻值。电压较低的元件的电阻值。n伏安法测电阻的伏安法测电阻的缺点缺点：引进方法误差，准确度较低；不：引进方法误差，准确度较低；不太方便。太方便。三、替代法测直流电阻三、替代法测直流电阻 三、半偏法测直流电阻三、半偏法测直流电阻 四、用冲击检流计测绝缘电阻四、用冲击检流计测绝缘电阻9.3 交流电路参数的直读测量交流电路参数的直读测量 n交流电路参数交流电路参数:交流电阻交流电阻R(工频下，可认为直流电工频下，可认为直流电阻阻)、电感、电感L、互感、互感M、电容、电容C、交流阻抗、交流阻抗Z、线圈、线圈的的Q值、电容器的损耗因数值、电容器的损耗因数tg 等。等。一、用三表法测阻抗一、用三表法测阻抗n交流电路中电阻交流电路中电阻、电感和电容等元件对交流电所起的阻碍和抵电感和电容等元件对交流电所起的阻碍和抵抗作用，称为抗作用，称为阻抗阻抗。它等于电路中总电压与总电流的峰值之比。它等于电路中总电压与总电流的峰值之比或有效值之比。阻抗的单位为欧姆。阻抗的倒数称为导纳。如或有效值之比。阻抗的单位为欧姆。阻抗的倒数称为导纳。如果电压和电流用复数表示，它们的比值也是复数，称为果电压和电流用复数表示，它们的比值也是复数，称为“复数复数阻抗阻抗”。复数阻抗复数阻抗的实部称为的实部称为“电阻电阻”，虚部称为，虚部称为“电抗电抗”。复数阻抗是复数导纳的例数。复数阻抗是复数导纳的例数。nZ电路电路阻抗阻抗()；n 电路中电压和电流间相位差；电路中电压和电流间相位差；nR电路的电路的电阻电阻()；nX电路的电路的电抗电抗()。n 复数导纳复数导纳通常记为通常记为n G电导电导(S)；n B电纳电纳(S)。用交流电压表、电流表及功率表来测量交用交流电压表、电流表及功率表来测量交流电路的参数流电路的参数(电阻，电感、电容和电容器件电阻，电感、电容和电容器件中的介质损耗中的介质损耗)的方法叫的方法叫三表法三表法。n 如果忽略仪表本身的损耗，即认为电压表的读数如果忽略仪表本身的损耗，即认为电压表的读数U、电流表的读数、电流表的读数I、功率表的读数、功率表的读数P分别为被测对象的电压、电流和功率，则被测对象分别为被测对象的电压、电流和功率，则被测对象的的阻抗阻抗Z、功率因数功率因数cos、电阻电阻R、电抗电抗X按下式计算：按下式计算：如果被测对象是电感线圈，则可以根据电源频率如果被测对象是电感线圈，则可以根据电源频率 及三表读数进一步算出及三表读数进一步算出电感电感L和和 电感线圈的电感线圈的品质因数品质因数Q。如果被测对象是有损耗的电容器，则上面所测的如果被测对象是有损耗的电容器，则上面所测的R就是电容器串联等效电路就是电容器串联等效电路中的中的Rs。其。其串联等效电容串联等效电容Cs和电容的和电容的损耗因数损耗因数D为为二、用伏安法测量二、用伏安法测量交流电阻交流电阻、电感电感和和电容电容 用交流电压表、交流电流表测量用交流电压表、交流电流表测量交流电阻交流电阻Rx、电感、电感Lx和电和电容容Cx的方法称为伏安法。的方法称为伏安法。三、电感的测量三、电感的测量n1三电压表法三电压表法四、电容的测量四、电容的测量n1.用冲击检流计测电容用冲击检流计测电容2混合法测电容混合法测电容3电解电容的测量电解电容的测量(用分压比关系用分压比关系)9.4 功率的直读测量功率的直读测量 nP=UI (直流直流)nP=UIcos (交流交流)n n一、三相电路一、三相电路有功有功功率的测量功率的测量n 1三功率表法三功率表法(能测得各相电压、相电流的三相能测得各相电压、相电流的三相负载负载)n 2一功率表法一功率表法(能测得各相电压、相电流的三相能测得各相电压、相电流的三相负载负载,三相负载和三相电源都对称三相负载和三相电源都对称)n 3二功率表法二功率表法(对称对称或或不对称不对称,星形星形或或三角形三角形)n二、对称三相电路二、对称三相电路无功无功功率的测量功率的测量n 1一功率表法一功率表法n 2二功率表法二功率表法1三功率表法三功率表法(能测得各相电压、相电流的三相负载能测得各相电压、相电流的三相负载)2一功率表法一功率表法(能测得各相电压、相电流的能测得各相电压、相电流的三相负载三相负载,三相负载和三相电源都对称三相负载和三相电源都对称)如果三相电路对称如果三相电路对称(必须必须三相电源三相电源和和三相三相负载都是对称的负载都是对称的)，则，则各相负载吸收的有功各相负载吸收的有功功率必然相等。只要功率必然相等。只要用功率表测量出任一用功率表测量出任一相负载的有功相负载的有功功率功率P，三相负载三相负载的总有功功率，的总有功功率，即即P=3P n 如果如果三相三线制三相三线制电路是电路是对称对称的，可以在负载外部人的，可以在负载外部人为地造一个为地造一个中点中点。3.二功率表法二功率表法(对称对称或或不对称不对称,星形星形或或三角形三角形)1.二功率表法适用于二功率表法适用于对称对称和和不对称三相三线制不对称三相三线制电路。也适电路。也适用于用于对称对称三相三相四四线制线制电路，中线电流电路，中线电流iA+iB+iC=0。2.如果三相电路是如果三相电路是对称对称的，设负载为的，设负载为感性感性，即，即0 例：某台电动机的功率例：某台电动机的功率(指有功功率指有功功率)为为2.5kW，功，功率因数率因数cos=0.866，线电压为，线电压为380V，求图中两只功，求图中两只功率表的读数。率表的读数。三相电路三相电路有功功率有功功率的测量的测量n综上分析可知：综上分析可知：n1.一功率表法适用于一功率表法适用于对称三相四线制对称三相四线制电路；电路；n2.二功率表法适用于对称或不对称二功率表法适用于对称或不对称三相三相三线三相三相三线制制电路，也可用于电路，也可用于对称对称三相四线制三相四线制电路；电路；n3.三功率表法适用于三功率表法适用于不不对称三相四线制对称三相四线制电路。电路。二、二、对称对称三相电路三相电路无功功率无功功率的测量的测量n1一功率表法一功率表法n2二功率表法二功率表法二、二、对称对称三相电路三相电路无功功率无功功率的测量的测量n1一功率表法一功率表法二、二、对称对称三相电路三相电路无功功率无功功率的测量的测量n2二功率表法二功率表法n 1.如负载为如负载为感性感性，无功功率为，无功功率为正值正值(Q 0)，如，如果负载为容性，无功功率为负值果负载为容性，无功功率为负值(Q 0)。n 2.无论是一功率表法还是二功率表法，在接线无论是一功率表法还是二功率表法，在接线时一定要时一定要注意相序注意相序，否则会将无功功率的正、负，否则会将无功功率的正、负号搞错。号搞错。n 3.在一功率表法中，如果功率表的在一功率表法中，如果功率表的电流线圈电流线圈串串接在接在B线线，则，则电压端钮电压端钮的的“发电机端发电机端”应接在应接在C线线，非非“发电机端发电机端”应接在应接在A线，依此类推；线，依此类推；n 4.在二功率表中，如果功率表在二功率表中，如果功率表W1的的电流线圈电流线圈接接在在B线线；则功率表；则功率表W2的的电流线圈电流线圈应接在应接在C线线，两，两只功率表的非只功率表的非“发电机端发电机端”应接在应接在A线，依此类线，依此类推。推。9.5 测量用互感器测量用互感器n 1.在交流测量中都是利用在交流测量中都是利用测量用互感器测量用互感器(又称又称仪用互感仪用互感器器)来扩大仪表的量限。互感器是利用铁芯变压器能够变来扩大仪表的量限。互感器是利用铁芯变压器能够变压和变流的特性，把压和变流的特性，把高电压高电压变成变成低电压，大电流低电压，大电流变成变成小电小电流流，因此可用普通的低、中量限的仪表进行测量。，因此可用普通的低、中量限的仪表进行测量。n 2.互感器进行测量的明显互感器进行测量的明显优点优点：n (1)受频率的影响小。受频率的影响小。n (2)损耗小。损耗小。n (3)可以实现多功能测量。即在一台互感器上可以同时接可以实现多功能测量。即在一台互感器上可以同时接入几种仪表，节约设备成本和设备的体积。入几种仪表，节约设备成本和设备的体积。n (4)测量仪表可以标准化。通常把电流互感器副边电流的测量仪表可以标准化。通常把电流互感器副边电流的额定值定为额定值定为5A，电压互感器的副边电压的额定值定为，电压互感器的副边电压的额定值定为100V，同时，与互感器配用的仪表量限也分别规定为这两，同时，与互感器配用的仪表量限也分别规定为这两个数。个数。n (5)安全可靠。互感器的原边和副边之间是依靠安全可靠。互感器的原边和副边之间是依靠磁耦合磁耦合，没有电的直接联系，测量仪表与被测电路可靠地隔离开，没有电的直接联系，测量仪表与被测电路可靠地隔离开，副边还可以接地。保障了仪表和操作者的人身安全。副边还可以接地。保障了仪表和操作者的人身安全。测量用互感器的结构和工作原理测量用互感器的结构和工作原理n 1.闭合铁芯上一般绕有两个绕组，其中闭合铁芯上一般绕有两个绕组，其中1、1端与被测电端与被测电路联接，称为路联接，称为原边原边，原边绕组称为，原边绕组称为初级绕组初级绕组或原绕组，匝或原绕组，匝数为数为Wl；2、2端与测量仪表相联接，称为端与测量仪表相联接，称为副边副边，副边绕，副边绕组称为组称为次级绕组次级绕组或副绕组，其匝数为或副绕组，其匝数为W2。n 2.“”端表示同名端。指当原、副边电流同时从该端端表示同名端。指当原、副边电流同时从该端流入流入(或流出或流出)时，原、副绕组所产生的磁场是时，原、副绕组所产生的磁场是相互加强相互加强的。的。n n 1和和2是同名端，是同名端，1和和2也是同名端。也是同名端。n 电压互感器电压互感器一般为一般为降压降压变压器，即原绕组匝数大于副绕级匝数变压器，即原绕组匝数大于副绕级匝数(W1 W2)。图中。图中AX为原绕组，为原绕组，ax为副绕组，为副绕组，A和和A为同名端，为同名端，X与与x为同名端。为同名端。n 电压互感器的原边额定电压电压互感器的原边额定电压U1H与副边额定电压与副边额定电压U2H(一般为一般为100V)之比，之比，称为电压互感的称为电压互感的额定变压比额定变压比，用，用KHU表示，它取决于原、副边绕组匝数之表示，它取决于原、副边绕组匝数之比。比。KHU是一个常数，其值标志在电压互感器的铭牌上。是一个常数，其值标志在电压互感器的铭牌上。KHU一般为一般为500V100V，750V100V，。n 在用电压表测得电压互感器副边电压在用电压表测得电压互感器副边电压U2后，则根据变压比后，则根据变压比KHU就可确定就可确定被测的原边电压被测的原边电压U1，即，即XHJAax额定变流比，用额定变流比，用KHI表示。表示。KHI一般为一般为75A5A，25A5A。