第3章-電參量的傳統(tǒng)測量課件

1、第3章 電參量的傳統(tǒng)測量第3章 電參量的傳統(tǒng)測量3.1 直讀式電氣測量儀表3.2 電位差計3.3 測量用互感器3.4 電壓、電流的測量3.5 功率、電能的測量第3章 電參量的傳統(tǒng)測量電參量包括電量及電路參數(shù)。電量參又分為直流參量和交流參量。電測儀表按測量方式的不同，可分為直讀式儀表和比較式儀表兩大類。直讀式電測儀表按顯示方式又可分為模擬量指示儀表和數(shù)字量顯示儀表。直讀式模擬量指示儀表按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，可分為磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表、靜電系儀表和感應(yīng)系儀表幾大類。比較式電測儀表將被測對象直接與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測對象的大小。3.1 直讀式電氣測量儀表直讀式電測技術(shù)包括兩部

2、分內(nèi)容：對被測對象（電流）的直接測量和對采用指針指示的測量數(shù)據(jù)的直接讀取。電測儀表中常用的指針式儀表有磁電式、電磁式、電動式三類，其結(jié)構(gòu)原理相同（組件不同）、工作原理相同。電測儀表結(jié)構(gòu)原理框圖如下：3.1 直讀式電氣測量儀表測量機(jī)構(gòu)是指針式儀表的核心，也是區(qū)分三類儀表的不同之處。測量機(jī)構(gòu)由固定部分和可動部分組成，固定部分包括磁路系統(tǒng)、固定線圈等，可動部分包括可動線圈、可動鐵心、游絲、指針等。按測量機(jī)構(gòu)各元件的功能，主要有：（1）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩M的部件； （2）產(chǎn)生反作用力矩Ma的部件；（3）產(chǎn)生阻尼力矩Mp的部件； （4）讀數(shù)部件，通常由指針、刻度尺組成。3.1 直讀式電氣測量儀表直讀式電氣測量

3、指示儀表的主要技術(shù)特性 （1）靈敏度 儀表指針偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測量的變化量之比稱為儀表的靈敏度，即 靈敏度是有量綱的物理量，其單位與被測量有關(guān)。 例如被測量為電流時，將1微安的電流通入某微安表時，如果該表的指針偏轉(zhuǎn)2小格，則該微安表的電流靈敏度就是S=2格/微安；當(dāng)被測量為電壓時，將1毫伏的電壓加到毫伏表的輸入端時，如果該表指針偏轉(zhuǎn)1小格，則該毫伏表的電壓靈敏度就是S=1格/毫伏。3.1 直讀式電氣測量儀表 （2）準(zhǔn)確度 儀表的等級表示了儀表的準(zhǔn)確度。而選用儀表的等級要與進(jìn)行測量所要求的準(zhǔn)確度相適應(yīng)。 （3）儀表本身所消耗的功率 在測量時，儀表本身要消耗功率，若儀表功耗太大，不但引起儀表內(nèi)部

4、元件發(fā)熱，產(chǎn)生誤差，而且會改變被測電路的工作狀況，引入誤差。因此，降低儀表的功耗，在一定程度上不但可以提高儀表的準(zhǔn)確度，也會提高儀表的靈敏度，擴(kuò)大使用范圍。3.1 直讀式電氣測量儀表 （4）儀表的阻尼時間 阻尼時間是指被測量從開始變化到某值，而儀表指針變化到距離平衡位置小于標(biāo)尺全長l時所需的時間。阻尼時間越短，讀數(shù)越快。 （5）其它 儀表應(yīng)具有受外界因素影響小，足夠高的絕緣電阻，讀數(shù)方便等特性。3.1 直讀式電氣測量儀表2. 磁電系儀表 磁電系儀表是利用永久磁鐵的磁場和載流線圈相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理而制成的。 磁電系測量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)如下： (1) 準(zhǔn)確度高； (2) 靈敏度高； (3) 儀表

5、消耗的功率??； (4) 刻度均勻，讀數(shù)方便。 其缺點(diǎn)是：過載能力??；結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本高；不加變換器一般只能測量直流。3.1 直讀式電氣測量儀表 （1）磁電系電流表 磁電系儀表的最基本電路就是電流表。如圖所示是用電流表測電流的最簡單的電路。 測電流時，因動圈導(dǎo)線細(xì)，電流過大生熱，易燒壞絕緣。同時，被測電流通過游絲流入動圈，大電流生熱易導(dǎo)致游絲彈性系數(shù)N變化，影響性能。所以這種電路只能作為毫安表或微安表。因為線圈的導(dǎo)線很細(xì)，所以要測量大于 的電流時要加分流電阻 。3.1 直讀式電氣測量儀表圖中，分流系數(shù)分流電阻例3-1 當(dāng) ，滿刻度電流 ，若電流表的測量上限為2.5A，求分流電阻 =？解： 3.

6、1 直讀式電氣測量儀表 實際工作中，通常是采用多量程電流表。其電路如圖所示。 3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表可見電壓量程的擴(kuò)大倍數(shù)為同時，由上式可得串入附加電阻目的在于對表頭限流。例3-2 當(dāng) ， 的磁電系機(jī)構(gòu)要制成30V量程的電壓表，應(yīng)串入多大電阻?解：表頭滿度偏轉(zhuǎn)兩端電壓 要求擴(kuò)大量程倍數(shù) 故附加電阻 3.1 直讀式電氣測量儀表 電壓表也可制成多量程的，只要按量限串聯(lián)不同的分壓電阻即可。多量程分壓電阻的連接如圖所示。3.1 直讀式電氣測量儀表 用電壓表測量電壓時，只能將電壓表并聯(lián)于被測電路兩

7、端。 磁電系電壓表只能用于測直流電壓。 選用電壓表除考慮等級和量程外，還要考慮電壓表的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，對被測電路影響越小，測量的誤差就越小。 還應(yīng)注意，電壓表刻度盤上常標(biāo)明電壓表內(nèi)阻參數(shù)“ ”，如某電壓表標(biāo)明50 ，則10V擋的內(nèi)阻為 ，100V擋的內(nèi)阻為 ?？梢娺@個參數(shù)越大，說明該電壓表并聯(lián)到被測電路上對電路的分流作用就越小。3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表 即： 即： 由式可得： A選擇100V量程時， 3.1 直讀式電氣測量儀表 則：3.1 直讀式電氣測量儀表 （3）磁電系歐姆表 歐姆表的簡單原理電路如圖： R電阻值應(yīng)滿足當(dāng)被測電阻等于零時，表頭指針是滿刻度偏轉(zhuǎn)。即：

8、 當(dāng)接入 后，電路中的工作電流 ，由于U未變，一個 唯一地對應(yīng)一個I 值，顯然 越大，表頭指針偏轉(zhuǎn)越小。3.1 直讀式電氣測量儀表 稱為歐姆表的總內(nèi)阻，又被稱為中值電阻。 因為當(dāng) 時，表頭指向滿刻度，當(dāng) 時，表頭測量機(jī)構(gòu)流過電流 ，指針指向刻度盤正中間。 同理可通過波段開關(guān)改變中值電阻而達(dá)到換檔的目的。 可以證明，歐姆表指針在中心位置時測量誤差最小，在使用中應(yīng)選擇倍率，使指針盡可能指在中心位置附近。 應(yīng)注意被測電阻電路必須是無源的，對儲能元件（如電感、電容）要事先放電，被測電路也不能與其他部件構(gòu)成回路。3.1 直讀式電氣測量儀表 （4）帶整流器的磁電系儀表 為了測量交流電壓或電流，將被測交流信

9、號通過整流電路整流。例如被測交流電流信號經(jīng)橋式整流后接入測量機(jī)構(gòu)，整流后的電流平均值 這里必須注意，當(dāng)交流電流為非正弦時，刻度盤的值并不反映被測量的有效值。3.1 直讀式電氣測量儀表 實際應(yīng)用中要測量的是交流電流或交流電壓的有效值。為此，需找到經(jīng)整流后流入測量機(jī)構(gòu)的不同波形的平均值與被測正弦波形的有效值之間的關(guān)系，即它們之間的比值。 整流式儀表的技術(shù)特性： (1) 靈敏度高； (2) 準(zhǔn)確度低，一般為1.55.0級,這是由于整流元件的特性不穩(wěn)定造成的； (3) 只能測正弦交流量，測其它波形有誤差；3.1 直讀式電氣測量儀表 (4) 因整流器極間電容的影響，一般僅可測頻率在2000Hz以下的正弦

10、交流電，若加補(bǔ)償可達(dá)10000Hz； (5) 由于串入整流器，使儀表內(nèi)阻達(dá)幾百歐，很少用作交流電流表；(這就是為什么萬用表一般不設(shè)交流電流檔的原因) (6) 整流式電壓表在低量程時(如6V、10V)，由于整流元件的非線性對刻度影響較大，需單獨(dú)刻度。3.1 直讀式電氣測量儀表 （5）磁電系檢流計和沖擊檢流計 檢流計是一種高靈敏度的儀表。讀數(shù)裝置采用光反射到刻度盤，可測量微小電流，是用于比較測量的指零儀表，主要參數(shù)有以下幾個： 電流靈敏度和電流常數(shù)。電流靈敏度 。通常在檢流計的銘牌上表明的是靈敏度的倒數(shù)，即檢流計的電流常數(shù)。 動圈的運(yùn)動特性與臨界電阻。 自然振蕩周期與阻尼時間。3.1 直讀式電氣測

11、量儀表檢流計使用時應(yīng)注意的事項： 不能將檢流計放在磁場源附近。 調(diào)節(jié)檢流計的水準(zhǔn)器，使它嚴(yán)格處于水平位置。 不要受任何機(jī)械振動，搬動時要將活動部分用止動器鎖住或?qū)⒔泳€柱 兩端用導(dǎo)線短路。 標(biāo)尺要固定牢，并調(diào)好光距。 由于采用的是直線標(biāo)尺，從標(biāo)尺上讀出的偏轉(zhuǎn)角實際上不等于檢流計 的偏轉(zhuǎn)角，此時可按下式修正。3.1 直讀式電氣測量儀表 采用適當(dāng)措施消除漏電流及接觸熱電勢的影響。 將各部分的連接導(dǎo)線絞合起來，以防止附加感應(yīng)。 在被測量的大致范圍未知時，測試時要記住配合用一個萬用分流器或 串一個幾兆歐的保護(hù)大電阻。 不許用萬用表、歐姆表去測量檢流計內(nèi)阻，以免通入過大電流燒壞檢 流計。3.1 直讀式電氣

12、測量儀表沖擊檢流計： 沖擊檢流計的結(jié)構(gòu)與靈敏檢流計相仿，區(qū)別僅在于它的線圈較扁而寬，從而線圈的轉(zhuǎn)動慣量較大，自由振蕩周期較長（T0可達(dá)20s以上）。其運(yùn)動特性如圖。 沖擊檢流計可以測量脈沖電量，從而間接測量一些與電量有關(guān)的量。i,mt3.1 直讀式電氣測量儀表4 電動系儀表 電動系儀表在指針式交流儀表中準(zhǔn)確度最高（可達(dá)0.05級），它作為交流標(biāo)準(zhǔn)表廣泛用于交流精密測量。電動系儀表可做成交、直流兩用的電流表、電壓表、功率表、功率因數(shù)表、相位表和頻率表。（1） 電動系儀表的工作原理 電動系儀表是利用載流導(dǎo)體在磁場中受到力這一基本原理制成。其磁場是由通直流電流 的固定線圈產(chǎn)生。當(dāng)活動線圈通入直流電流

13、I2時，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。3.1 直讀式電氣測量儀表電動系儀表的結(jié)構(gòu) 定圈和動圈BFF 動圈定圈3.1 直讀式電氣測量儀表 偏轉(zhuǎn)角 ，即偏轉(zhuǎn)角與兩電流的乘積成正比，當(dāng)I1和I2方向同時改變時，偏轉(zhuǎn)角不變。 當(dāng)儀表通入交流電流時，設(shè)固定線圈電流 活動線圈通入 則力矩平衡時偏轉(zhuǎn)角 ； 可見當(dāng)通入交流電流時，偏轉(zhuǎn)角不僅與通過兩線圈的電流有效值有關(guān)，而且同兩電流的相位差的余弦成正比。 交流和直流的結(jié)果只差一個 因子。3.1 直讀式電氣測量儀表 （2）電動系電流表 電動系測量機(jī)構(gòu)的定、動圈串聯(lián)，就構(gòu)成了電動系電流表，如圖所示。在電動系儀表中，為了使活動線圈轉(zhuǎn)動靈活，線圈要用比較細(xì)的導(dǎo)線繞制，另外活動線圈中的

14、電流還要通過具有極性的游絲引入，所以動圈容許通過的電流不能大。3.1 直讀式電氣測量儀表 通常當(dāng)被測電流在0.5A以下時，被測電流可以全部通過活動線圈，這時固定線圈和活動線圈是串聯(lián)的，即 ，則指針的偏轉(zhuǎn)角為 。 由于電動系電流表的偏轉(zhuǎn)角與被測電流的平方成正比，因而它的刻度盤的分度是不均勻的。 當(dāng)被測量程大于0.5A時，通常將活動線圈和固定線圈并聯(lián)，或用分流器對活動線圈分流。3.1 直讀式電氣測量儀表圖a圖b3.1 直讀式電氣測量儀表 （4）電動系儀表的技術(shù)特性 準(zhǔn)確度高，這種儀表由于采用空心線圈，所以準(zhǔn)確度可達(dá)0.1級，甚至0.05級，因為不存在鐵磁材料的磁滯和渦流損耗；常用作校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)。它

15、不僅可用于交、直流測量，還可測量非正弦量。 頻率特性較好。(適應(yīng)最高頻率為2kHz) 儀表本身磁場弱，易受干擾，通常采用磁屏蔽。 內(nèi)阻小，功耗大。 過載能力小。 刻度不均勻。 靈敏度低。被測量太小，在電流線圈中不能產(chǎn)生足夠的磁場。3.1 直讀式電氣測量儀表 （5）電動系功率表及其使用 功率表的結(jié)構(gòu)與工作原理 固定線圈較粗的導(dǎo)線串聯(lián)電流線圈； 活動線圈細(xì)導(dǎo)線并聯(lián)電壓線圈。 可動部分的轉(zhuǎn)動方向與這兩個電流的方向有關(guān)，使其正轉(zhuǎn)（順時針方向轉(zhuǎn)）的兩端定為同名端，用“*”表示。按照國標(biāo)GB312-64規(guī)定，功率表的兩個線圈符號為：一個圓加一條水平粗實線表示電流線圈，另一條垂直細(xì)實線表示電壓線圈。3.1

16、直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表 功率表的讀數(shù) 由于功率表一般為多量程，表盤的刻度通常只表明分格數(shù)，即在不同的電壓、電流量程時每一個分格僅代表功率的比例系數(shù)，稱為功率表的分格常數(shù)，用C來表示。 （瓦/格） 用功率表進(jìn)行測量時，只要求得分格數(shù)C和測量時讀得格數(shù) ，這時被測量為：3.1 直讀式電氣測量儀表 功率表的使用 使用時要正確選擇量程和嚴(yán)格按照對應(yīng)端接線。采用補(bǔ)償線圈補(bǔ)償電容(并接在附加電阻上)可制成低功率因數(shù)表。 a）正確選擇量限 選擇量程是保證儀表安全的重要條件。測直流功率時，指針不滿偏轉(zhuǎn)，其電壓和電流不會超過量限。但測交流功率時，因功率不但與電壓、電流有關(guān)，而且與被測電路的

17、功率因數(shù)有關(guān)。若功率因數(shù)太低，可能出現(xiàn)電壓、電流已接近量限而指針離滿刻度還遠(yuǎn)的情況，這時不能為了使指針趨于滿刻度而使電壓、電流超過量限。3.1 直讀式電氣測量儀表 b）正確接線 要做到正確接線，應(yīng)做到兩個方面：一是電流線圈應(yīng)串于被測電路，電壓線圈應(yīng)并與被測電路；二是按照功率表的同名端接線規(guī)則，即將電壓、電流線圈的同名端接在同一極上，這樣才能保證電磁力方向，使指針正向偏轉(zhuǎn)。 如圖（a）和圖（b）是功率表的兩種正確接線。圖（a）接線方式適用于負(fù)載阻抗遠(yuǎn)大于電流線圈阻抗的情況。（a）3.1 直讀式電氣測量儀表 圖（b）接線方式適用于負(fù)載阻抗遠(yuǎn)小于功率表電壓支路阻抗的情況。 前者叫功率表電壓支路前接，

18、后者叫功率表電壓支路后接。所以，為了減少測量誤差，應(yīng)根據(jù)負(fù)載阻抗的大小和功率表的參數(shù)來選擇正確的功率表接線方式。 還有頻率表、相位表等，目前使用很少，這里不一一分述。（b）3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表3.1 直讀式電氣測量儀表4. 電磁系電流表和電壓表 電磁系儀表是一種交直流兩用的電氣測量儀表。它具有工作可靠，成本低等優(yōu)點(diǎn)，在交流測量中得到了廣泛的應(yīng)用。電磁式儀表主要用于制造電流表和電壓表，也可作成比率型儀表來測量電容、相位和頻率等。 （1）工作原理 電磁系儀表吸引型排斥型3.1 直讀式電氣測量儀表線圈磁屏蔽阻尼片永久磁鐵偏心鐵片鐵芯游絲指針平衡錘吸引型的結(jié)構(gòu)3.1 直

19、讀式電氣測量儀表靜片動片阻尼片線圈排斥型的結(jié)構(gòu)3.1 直讀式電氣測量儀表 以排斥式為例。 它的固定部分不是磁電系的永久磁鐵，而是一個圓筒形的固定線圈，當(dāng)固定線圈通入被測電流后產(chǎn)生磁場，該磁場同時磁化固定鐵芯和另一個固定在表軸上的可動鐵片，由于兩鐵片同一側(cè)被磁化成同一極性，于是互相排斥產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。 即使在固定線圈通入交流電，兩鐵片仍然在相互排斥，所以這種類型的表是交直流兩用。3.1 直讀式電氣測量儀表 可以證明，當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩與反作用力矩平衡時， 即偏轉(zhuǎn)角與被測電流有效值的平方成正比，因此，電磁系的刻度是非均勻的。 由于被測電流是通過固定線圈，所以在低量限時線圈導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多，高量限時導(dǎo)線粗，匝數(shù)少。

20、一般可制成最大電流為200A，使其有較強(qiáng)的過載能力。當(dāng)用作電壓表時，最高量限為600V，只須在固定線圈中串入附加電阻。3.1 直讀式電氣測量儀表 （2）性能指標(biāo) 使用范圍：可測交、直流量。 刻度性能：偏轉(zhuǎn)角正比于被測電流的平方，刻度非線性。 抗干擾性能：因磁場較弱需采用屏蔽措施。 準(zhǔn)確度不高：因定、動片是鐵磁物質(zhì)，存在磁滯和渦流損耗。 此外，與磁電系儀表相比，電磁系儀表靈敏度低，儀表功耗大，目前僅有開關(guān)板中使用，實驗室中已很少使用。3.1 直讀式電氣測量儀表 （3）電磁系儀表的特點(diǎn) 靈敏度低、功耗大、非線性刻度； 過載能力強(qiáng)； 構(gòu)造簡單、成本低廉； 非常適合于有效值的測量，可以測交流和直流；

21、刻度用有效值直接標(biāo)度。 （4）應(yīng)用 非常適合于有效值的測量，可以測交流和直流。3.1 直讀式電氣測量儀表 （5）電磁系儀表與磁電系儀表的區(qū)別 結(jié)構(gòu)上 性能上電磁系儀表磁電系儀表動鐵式動圈式磁場是由被測量電流通過固定線圈產(chǎn)生的磁場是由永久磁鐵產(chǎn)生的游絲中不流電流游絲中流過電流電磁系儀表磁電系儀表靈敏度低靈敏度高過流能力強(qiáng)過流能力弱功耗大功耗小刻度不均勻刻度均勻可測直流和交流直接測量量是直流3.1 直讀式電氣測量儀表5. 感應(yīng)系儀表 感應(yīng)系儀表是利用導(dǎo)體在交流磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流并受到作用力的原理制成的，主要用途是計量負(fù)載所消耗的電能，即作為電度表。它只能在交流電路中使用，準(zhǔn)確度較低。 感應(yīng)系儀表的

22、測量機(jī)構(gòu)由兩部分組成，固定部分由硅鋼片疊成的電磁鐵鐵芯，鐵芯上線圈是激磁繞組；活動部分通常是一個鋁盤，如圖所示。3.1 直讀式電氣測量儀表三磁通結(jié)構(gòu)式感應(yīng)系儀表簡圖1為電流線圈，2位電壓線圈，3為鋁盤，4位磁極3.1 直讀式電氣測量儀表 當(dāng)電磁鐵的繞組通以交流電時，它產(chǎn)生的交變磁通將穿過鋁盤。在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流與交變磁通相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使鋁盤轉(zhuǎn)動。鋁盤轉(zhuǎn)動的快慢與被測功率成正比，記錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)即可獲得電度量。 感應(yīng)系儀表的技術(shù)特性： (1) 準(zhǔn)確度低。 (2) 靈敏度低。 (3) 負(fù)載電流范圍寬，即過載能力強(qiáng)。 (4) 轉(zhuǎn)動力矩大。 (5) 一般只用于50Hz交流測量，不能直接測量

23、直流電能。 (6) 潛動。3.1 直讀式電氣測量儀表6. 靜電系儀表 靜電式儀表是利用帶電導(dǎo)體間的電場力的相互作用來產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的。其基本結(jié)構(gòu)是由一組定葉片和一組動葉片組成，定葉片和動葉片構(gòu)成空氣電容器。 靜電系測量機(jī)構(gòu)可動部分的偏轉(zhuǎn)角取決于電壓的平方： 定葉片動葉片阻尼片指針游絲3.2 電位差計1. 直流電位差計 直流電位差計是直接測量電壓或電動勢的比較式儀器，可間接測量電流、電阻和功率。由于采取補(bǔ)償原理，所以其最大的優(yōu)點(diǎn)是測量電壓或電動勢時準(zhǔn)確度高，可達(dá)0.005或更高，相應(yīng)間接測量電流、電阻和功率也可以獲得較高的準(zhǔn)確度。 直流電位差計是根據(jù)電位補(bǔ)償原理制成的測量電壓的精密儀器，它是將被測量和

24、已知標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較而確定被測量大小的比較式儀器。 電位差計一般用于校表、定標(biāo)，而不是作為現(xiàn)場儀表使用。3.2 電位差計 （1）直流電位差計的工作原理 電路如圖所示，其測量步驟是： 校準(zhǔn)工作電流： 測量未知電壓： 則 3.2 電位差計 直流電位差計線路中包括三個回路： （1）產(chǎn)生電流I的電路，也叫工作電流回路； （2）用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)電流I的電路，也叫校準(zhǔn)工作電流回路； （3）測量未知電壓的電路，也叫測量回路。 為了達(dá)到高準(zhǔn)確度，消除各種基本誤差，實際的電位差計電路中還要采取許多措施來消除或減小電路中的熱電動勢、接觸電動勢和接觸電阻等。3.2 電位差計 直流電位差計測量電壓的量程上限一般約為2V，

25、在測量高壓時，必須加分壓器(如電阻分壓器)將電壓降到量限范圍內(nèi)然后接到未知端。 而測量電流時必須加取樣電阻，取樣電阻一般由標(biāo)準(zhǔn)電阻承擔(dān)，同時也要注意兩端電壓值不得超過電位差計的量限。 測量電阻時，一般在被測電阻兩端通入恒流源，轉(zhuǎn)換為測電壓的形式。用一臺電位差計分別測量電流和電阻兩端的電壓，然后求得電阻值。要注意兩次測量必須保持恒流源不變，同時在測量電流時取樣電阻值應(yīng)盡量和被測電阻接近。因為這時不需要大幅度調(diào)節(jié)電位差計的讀數(shù)盤使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。3.2 電位差計 （2）直流電位差計的分類和主要技術(shù)特性 分類 a）按使用條件可以分為實驗室型和攜帶型。 實驗室型：在實驗條件下做準(zhǔn)確測量用。 攜帶型

26、：在生產(chǎn)現(xiàn)場做一般測量用，有內(nèi)附指示儀、標(biāo)準(zhǔn)電池和工作 電源。 b）按“未知”端(即連接被測電壓的兩個端鈕)的輸出電阻高低分為高阻電位差計和低阻電位差計。3.2 電位差計 高阻電位差計：輸出電阻大于10000/V，適用于測量高內(nèi)阻電源的電動勢以及較大電阻上的電壓。其工作電流小，不需大容量的工作電源供電。 低阻電位差計：輸出電阻小于100/V，用于測量低內(nèi)阻電源的電動勢（如熱電偶電勢）和較小電阻上的電壓，其工作電流大，需用大容量的工作電源供電，以保持工作電流的穩(wěn)定。3.2 電位差計 主要技術(shù)特性 下表是幾種國產(chǎn)直流電位差計的主要技術(shù)特性：型號名稱測量范圍工作電壓（V）工作電流（mA）準(zhǔn)確度等級U

27、J1低阻電位差計1.93.5320.05UJ9/1高阻電位差計1.32.20.10.02UJ23攜帶型低阻電位差計0.1UJ26低阻電位差計5.86.4100.023.2 電位差計3.2 電位差計 使用直流電位差計應(yīng)注意的問題 a）選擇靈敏度合適的檢流計。靈敏度過低產(chǎn)生較大誤差，過高則達(dá)到平衡困難。 b）選擇穩(wěn)定的工作電源，否則會產(chǎn)生誤差。 c）注意標(biāo)準(zhǔn)電池、工作電源和被測電壓的極性不能接錯。（否則會產(chǎn)生什么后果？） d）校準(zhǔn)工作電流時，要避免長時間給標(biāo)準(zhǔn)電池充放電，以免損壞標(biāo)準(zhǔn)電池。 e）按照說明書要求的溫度和濕度條件保存和使用。3.2 電位差計 直流電位差計的應(yīng)用 直流電位差計能夠直接測量

28、電壓，與其它電路配合還能以較高的準(zhǔn)確度測量電流、電阻、功率等。 另外，還可以測量溫度，電位差計適合測量微小電壓，熱電偶產(chǎn)生的電勢與冷熱端的溫差有一定關(guān)系，用電位差計測得熱電偶的電勢，便能確定溫差，從而確定溫度。 事實上，一切能夠轉(zhuǎn)換為電動勢的非電量，都有可能用電位差計去測量。3.2 電位差計2. 交流電位差計 由于正弦交流電的三要素是頻率、幅值和相位，判斷兩個交流電相等就必須是同頻、同幅且同相。采用同一頻率的交流電互相比較，必須是同相的。所以兩個交流電壓能夠補(bǔ)償?shù)臈l件實際上是幅值和相位分別相等。 采用極坐標(biāo)式的電位差計和直角坐標(biāo)式的電位差計兩種電路均可以實現(xiàn)上述條件。3.2 電位差計3.2 電

29、位差計 3.交流電位差計的應(yīng)用 （1）測量正弦交流電壓 被測交流電壓的頻率要和電位差計的電源頻率一樣。小于1.5V的電壓可直接測量，大于1.5V的電壓要通過交流分壓箱測量。用極坐標(biāo)電位差計測得的結(jié)果是U的形式，而用直角坐標(biāo)電位差計測得的結(jié)果是UA+jUB的形式。 （2）測量正弦交流電流 如同直流電位差計一樣，直接測量電流是不可能的?？梢宰尡粶y電流通過交流標(biāo)準(zhǔn)電阻，用電位差計測量這個電阻兩端的電壓，從而確定電流。3.2 電位差計 （3）測量功率 交流電位差計同樣可用來測量功率，而且特別適合于測量小功率，因為交流電位差計不消耗被測電路的功率。測功率時，可先分別測出Uu和Ii，再按下式計算功率： （

30、4）測量阻抗 測量阻抗需要先測出電壓和電流相量，然后進(jìn)行計算。課堂測驗B課堂測驗B二、對某電壓進(jìn)行14次等精密度測量，測量的數(shù)據(jù)如下（單 位：V）：20.30、24.94、25.24、25.36、25.16、 24.97、25.01、24.95、25.21、25.19、24.90、25.18、 25.32、24.96。已知數(shù)據(jù)中已無系統(tǒng)誤差，請?zhí)蕹渲?的壞值。（P=95%）（3分）課堂測驗B3.3 測量用互感器 測量用電壓互感器和電流互感器統(tǒng)稱儀用互感器，以區(qū)別于其他用途如繼電保護(hù)用的互感器。 儀用互感器的原理與變壓器相同，但儀用互感器要求在帶動一定負(fù)載條件下有更準(zhǔn)確的電壓或電流變比和一次測

31、與二次測間有恒小的相角差。使用儀用互感器不僅可以把高電壓和大電流變成低電壓和小電流,便于用普通儀表進(jìn)行測量，還具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)降低儀表的損耗。(2)測量結(jié)果的準(zhǔn)確度受頻率影響小。 (3)可以保護(hù)操作人員的安全。(4)有利于儀表制造規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化。3.3 測量用互感器1. 電壓互感器 電壓互感器一般相當(dāng)于一個降壓變壓器，它的初級繞組的匝數(shù)遠(yuǎn)多于次級繞組的匝數(shù)。通常電壓互感器的初級繞組額定電壓采用不同的電壓等級，而次級繞組的額定電壓為100V，這給測量帶來了很大的方便。電壓互感器在電路中的圖形符號如圖所示。 在理想情況下，變壓比為初、次級線圈的匝數(shù)之比：3.3 測量用互感器 通過額定變比來決定

32、被測量是比較方便的，但測量結(jié)果會有誤差。實際上變比不僅與互感器本身的結(jié)構(gòu)和鐵芯材料有關(guān)，而且與互感器的工作狀態(tài)，如電壓、電流的大小，負(fù)載的大小和特性以及電流頻率等有關(guān)。所以按額定變比求出的測量值只是一個近似值，與實際值之間存在一定的誤差，這誤差稱為變差或比差：3.3 測量用互感器 電壓互感器于其他測量儀表一樣，要有一定準(zhǔn)確度的要求。而且也可根據(jù)允許誤差的大小分為若干等級。 例如按照比差誤差大小，電流互感器規(guī)定有0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，3.0級；電壓互感器有0.1，0.2，0.5，1.0和3.0級。 使用電壓互感器應(yīng)注意的問題： (1) 所選電壓互感器一次側(cè)

33、繞組額定電壓應(yīng)大于被測電壓。 (2) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要求，用100V的交流電壓表配套使用，被測電壓等于電壓表讀數(shù)乘以變比。3.3 測量用互感器 (3) 電壓互感器的一、二次側(cè)絕對不能接反，A、X應(yīng)接被測電壓；a、x應(yīng)接電壓表。 (4) 電壓互感器的二次側(cè)不允許短路，必須在原副邊串入保險絲或電阻。 (5) 為防止故障時二次側(cè)電壓升高，電壓互感器的二次側(cè)繞組、外殼和鐵芯要可靠接地，以確保人身和設(shè)備的安全。3.3 測量用互感器2. 電流互感器 電流互感器相當(dāng)于一個電流變換器，而它的初級繞組匝數(shù)，遠(yuǎn)比次級的匝數(shù)少得多，通常電流互感器額定次級繞組電流大做成5A，這樣可以方便測量。電流互感器在電路中的符號如圖

34、所示。由于電流互感器初級繞組匝數(shù)極少，甚至可以是幾匝或一匝，所以在符號中，初級繞組僅用一根直線表示。 變比：3.3 測量用互感器 比差： 使用電流互感器應(yīng)注意的問題： (1) 所選電流互感器一次側(cè)繞組額定電流應(yīng)大于被測電流，同時要求電流互感器的額定電壓與被測電路的電壓等級相符。 (2) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要求，用5A或1A的交流電流表配套使用，被測電流等于電流表讀數(shù)乘以變比。3.3 測量用互感器 (3) 電流互感器的一、二次側(cè)也不能接反，L1、L2串入被測電路，K1、K2接電流表。 (4) 電流互感器的二次側(cè)不允許開路，否則會因為鐵芯損耗過大導(dǎo)致鐵芯和線圈發(fā)熱，同時副邊會感應(yīng)出很高的電壓。 (5) 電流互感器的二次側(cè)不允許接熔斷器