电气测量1.ppt

电气测量电气测量柳赟2021/9/152021/9/151 1课程目的：课程内容：1、电气测量常用仪器、仪表的原理和使用方法。2、电量、电参量的测量方法。3、测量误差估算。掌握电气测量的基本知识，能胜任电力工作岗位的基本测量任务。教学安排：32学时，最后一次课考试。2021/9/152021/9/152 2电气测量对象电气测量对象电压、电流、功率、频率、相位、直流电阻、交流阻抗、电压、电流、功率、频率、相位、直流电阻、交流阻抗、品质因数、介质损耗。品质因数、介质损耗。电气测量的发展过程电气测量的发展过程机械式的模拟指示仪表电子式的模拟指示仪表（电子测量仪表）数字仪表数字仪表智能仪器虚拟仪器l各有特点，使用在不同的场合，各有特点，使用在不同的场合，满足不同的需要。满足不同的需要。2021/9/152021/9/153 3第一章第一章 电工仪表与测量的基本知识电工仪表与测量的基本知识重点测量方法的分类。测量方法的分类。模拟指示仪表的基本工作原理。模拟指示仪表的基本工作原理。表面标记。表面标记。绝对误差、相对误差、最大引用误差、仪绝对误差、相对误差、最大引用误差、仪表的准确度等级。计算、相互关系和意义。表的准确度等级。计算、相互关系和意义。系统误差的估算。系统误差的估算。随机误差的估算。随机误差的估算。1 12021/9/152021/9/154 4第一节第一节第一节第一节 测量方法的分类测量方法的分类测量方法的分类测量方法的分类第二节第二节第二节第二节 电工仪表的组成电工仪表的组成电工仪表的组成电工仪表的组成第三节第三节第三节第三节 电工仪表的组成和基本原理电工仪表的组成和基本原理电工仪表的组成和基本原理电工仪表的组成和基本原理第四节第四节第四节第四节 测量误差及其表示方法测量误差及其表示方法测量误差及其表示方法测量误差及其表示方法第五节第五节第五节第五节 工程上最大测量误差的估计工程上最大测量误差的估计工程上最大测量误差的估计工程上最大测量误差的估计第一章第一章 电工仪表与测量的基本知识电工仪表与测量的基本知识2021/9/152021/9/155 51、直接测量：、直接测量：2、间接测量：、间接测量：3、组合测量：、组合测量：第一节第一节 测量方法的分类测量方法的分类直接读出被测量的数值。直接读出被测量的数值。测出中间量，用公式算出被测量。例如伏测出中间量，用公式算出被测量。例如伏安法测电阻，三表法测交流参数。安法测电阻，三表法测交流参数。改变测量条件，测出不同条件下的中间改变测量条件，测出不同条件下的中间量，联立方程组算出被测量。量，联立方程组算出被测量。例：例：一、根据测量方式分类测电阻温度系数测电阻温度系数和和。1 12021/9/152021/9/156 61、直读法、直读法：直接读取测量数据（包括中间量）。直接读取测量数据（包括中间量）。2、比较法、比较法二、根据测量方法分类(1)零值法：零值法：(2)较差法：较差法：(3)替代法：替代法：指针示数为零。指针示数为零。如电桥测电阻。如电桥测电阻。测测待待测测量量与与标标准准量量的的微微小小差差值值。如如电电位位差计测量待测电压与标准电池的差值。差计测量待测电压与标准电池的差值。两两次次测测量量，标标准准量量完完全全替替代代被被测测量量。要要求求：标标准准量量最最好好是是连连续续可可调调的的，测测量量仪仪表表灵灵敏敏度度高高。例例如如，替替代代法法测测电电阻阻。可可选用电流表指示状态。选用电流表指示状态。1 12021/9/152021/9/157 71、模拟指示仪表、模拟指示仪表：基于电磁作用，可动部分偏转，根：基于电磁作用，可动部分偏转，根据指针位置读出被测量数值。（一般为直读仪表）据指针位置读出被测量数值。（一般为直读仪表）2、数字仪表：把被测量转换为数字量进行测量和显、数字仪表：把被测量转换为数字量进行测量和显示。示。（一般为直读仪表）（一般为直读仪表）第二节第二节 电工仪表的分类电工仪表的分类一、电工仪表分类基于电磁原理测量各种电磁量的仪器仪表称为基于电磁原理测量各种电磁量的仪器仪表称为电测量仪表，习惯称为电工仪表。电测量仪表，习惯称为电工仪表。1 12021/9/152021/9/158 8A A A A组：组：组：组：工作环境为工作环境为工作环境为工作环境为0 0 0 0+40+40+40+40，相对湿度在相对湿度在相对湿度在相对湿度在85%85%85%85%以下以下以下以下B B B B组：组：组：组：工作环境为工作环境为工作环境为工作环境为-20-20-20-20+50+50+50+50，相对湿度在，相对湿度在，相对湿度在，相对湿度在85%85%85%85%以下以下以下以下C C C C组：组：组：组：工作环境为工作环境为工作环境为工作环境为-40-40-40-40+60+60+60+60，相对湿度在，相对湿度在，相对湿度在，相对湿度在98%98%98%98%以下以下以下以下模模拟拟 指指示示 仪仪表表按工作原理按工作原理磁电系仪表磁电系仪表电磁系仪表电磁系仪表电动系仪表电动系仪表感应系仪表感应系仪表按使用方式按使用方式安装式和便携式两类安装式和便携式两类按准确度等级按准确度等级有有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级级按被测对象按被测对象有电流表、电压表、功率表、电能表等有电流表、电压表、功率表、电能表等按使用条件按使用条件分分A、B、C三组仪表三组仪表2021/9/152021/9/159 92021/9/152021/9/151010常见的安装式仪表常见的安装式仪表2021/9/152021/9/151111便携式仪表2021/9/152021/9/151212模拟指示仪表和数字仪表的对比：模拟指示仪表和数字仪表的对比：（1 1）不能笼统地说哪类仪表好，每类仪表中都有准确）不能笼统地说哪类仪表好，每类仪表中都有准确/不不准确的仪表，需根据仪表特性、准确的仪表，需根据仪表特性、测量对象测量对象进行具体分析和进行具体分析和选择。选择。（2 2）一般说来，数字仪表读数方便，测量速度和精度可）一般说来，数字仪表读数方便，测量速度和精度可做到很高，数字量便于保存和远距离传送。做到很高，数字量便于保存和远距离传送。（3 3）模拟指示仪表便于估值，能从指针的摆动观察待测）模拟指示仪表便于估值，能从指针的摆动观察待测量的变化趋势。模拟指示仪表不需电池，性能更稳定。量的变化趋势。模拟指示仪表不需电池，性能更稳定。1 12021/9/152021/9/1513133、比较仪器：基于比较法（零值法）原理。、比较仪器：基于比较法（零值法）原理。例如，交直流电桥，电位差计。例如，交直流电桥，电位差计。比较仪器的基本特点：比较仪器的基本特点：（1）仪器中采用了标准元件。）仪器中采用了标准元件。（2）用指零仪示值。）用指零仪示值。所以，比较仪器的测量准确度一般高于直读仪表。所以，比较仪器的测量准确度一般高于直读仪表。1 12021/9/152021/9/151414二、模拟指示仪表的表面标记表面标记表面标记：在电工仪表的刻度盘或面板上，通常用各种：在电工仪表的刻度盘或面板上，通常用各种不同的符号来说明仪表的各种技术性能，称为表面标记。不同的符号来说明仪表的各种技术性能，称为表面标记。电工仪表的表面标记电工仪表的表面标记包括包括：测量对象的单位、工作电流：测量对象的单位、工作电流的种类、测量机构工作原理的系列、准确度等级、仪表的种类、测量机构工作原理的系列、准确度等级、仪表使用条件、工作位置、绝缘强度等。使用条件、工作位置、绝缘强度等。在电工测量中，应按指示仪表的表面标记正确选用仪表，在电工测量中，应按指示仪表的表面标记正确选用仪表，并符合仪表的正常工作条件。并符合仪表的正常工作条件。1 12021/9/152021/9/1515152.仪表工作原理的图形符号2021/9/152021/9/1516163准确度等级的符号4端钮及调零器的符号5工作位置的符号2021/9/152021/9/1517176 6电流种类的符号电流种类的符号7绝缘强度的符号2021/9/152021/9/151818传统指示仪表的表面标记 2021/9/152021/9/151919电工仪表常见的表面标记符号电工仪表常见的表面标记符号电工仪表常见的表面标记符号电工仪表常见的表面标记符号2021/9/152021/9/1520201 1识别电表表盘上的符号识别电表表盘上的符号2021/9/152021/9/1521211 12021/9/152021/9/1522221 1上面仪表面板上的型号符号及图形符号的含义是什么？2021/9/152021/9/1523231 12021/9/152021/9/1524241 12021/9/152021/9/152525三、模拟指示仪表的技术要求准确度准确度准确度准确度灵敏度：灵敏度：灵敏度：灵敏度：通入单位被测量时仪表的偏转角，通入单位被测量时仪表的偏转角，通入单位被测量时仪表的偏转角，通入单位被测量时仪表的偏转角，S=S=d d/dxdx 。仪表的功耗：仪表的功耗：仪表的功耗：仪表的功耗：接入被测电路时，仪表自身消耗的功率。接入被测电路时，仪表自身消耗的功率。接入被测电路时，仪表自身消耗的功率。接入被测电路时，仪表自身消耗的功率。取决于仪表的内阻和被测电路两方面。取决于仪表的内阻和被测电路两方面。取决于仪表的内阻和被测电路两方面。取决于仪表的内阻和被测电路两方面。仪表的标尺特性：仪表的标尺特性：仪表的标尺特性：仪表的标尺特性：线性和非线性（均匀和不均匀）线性和非线性（均匀和不均匀）线性和非线性（均匀和不均匀）线性和非线性（均匀和不均匀）。阻尼时间阻尼时间阻尼时间阻尼时间交流仪表还应具有较宽的频率范围交流仪表还应具有较宽的频率范围抗干扰能力抗干扰能力过载能力过载能力1 12021/9/152021/9/152626第三节第三节 电工仪表的组成和工作原理电工仪表的组成和工作原理一、模拟指示仪表的组成被测量被测量y变换器变换器中间量中间量x测量机构测量机构指针偏转角指针偏转角1 1作用是把被测量转作用是把被测量转换为可被测量机构换为可被测量机构接受的中间量接受的中间量作用是把中间量转换作用是把中间量转换为指针偏转角，是模为指针偏转角，是模拟指示仪表的核心拟指示仪表的核心模拟指示仪表测量机构的组成固定部分：固定部分：固定线圈，框架等。固定线圈，框架等。可动部分：可动部分：动圈，指针，游丝等。动圈，指针，游丝等。2021/9/152021/9/152727二、模拟指示仪表中的三大部件1.1.产生转动力矩的装置：产生转动力矩的装置：产生转动力矩的装置：产生转动力矩的装置：利用电磁力的有磁电式、利用电磁力的有磁电式、电磁式、电动式、感应式、振动式等。利用电电磁式、电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力的有静电式等。荷作用力的有静电式等。2.2.产生反作用力矩的装置：产生反作用力矩的装置：产生反作用力矩的装置：产生反作用力矩的装置：主要有游丝、悬丝等。主要有游丝、悬丝等。3.3.产生阻尼力矩的装置：产生阻尼力矩的装置：产生阻尼力矩的装置：产生阻尼力矩的装置：可以利用电磁阻尼、空可以利用电磁阻尼、空气阻尼、油阻尼等。气阻尼、油阻尼等。2021/9/152021/9/152828三、模拟指示仪表测量机构的基本原理1、作用力矩（转动力矩）、作用力矩（转动力矩）M（驱动部分）（驱动部分）作用力矩与被测量的大小、可动部分所处的位置有作用力矩与被测量的大小、可动部分所处的位置有关。关。磁电系：磁电系：不同系列的仪表产生作用力矩的原理不同。不同系列的仪表产生作用力矩的原理不同。1 12、反作用力矩、反作用力矩Ma （控制部分）控制部分）若没有反作用力矩，则不论作用力矩若没有反作用力矩，则不论作用力矩M多大，可动多大，可动部分都会在它的作用下偏转到尽头。部分都会在它的作用下偏转到尽头。反作用力矩可由游丝、张丝、电磁力矩等产生。反作用力矩可由游丝、张丝、电磁力矩等产生。游丝、张丝产生的反作用力矩：游丝、张丝产生的反作用力矩：2021/9/152021/9/152929偏转角越大，反作用力矩越大。偏转角越大，反作用力矩越大。，可得到指针的平衡位置。，可得到指针的平衡位置。1 12021/9/152021/9/1530303、阻尼力矩、阻尼力矩Md （阻尼部分）（阻尼部分）阻尼力矩使可动部分尽快稳定在平衡位置。阻尼力矩使可动部分尽快稳定在平衡位置。阻尼力矩的一种动态力矩。它的大小与运动速度成正阻尼力矩的一种动态力矩。它的大小与运动速度成正比，方向与运动方向相反。比，方向与运动方向相反。可动部分稳定后，阻尼力矩消失，所以它不改变由作可动部分稳定后，阻尼力矩消失，所以它不改变由作用力矩和反作用力矩所确定的偏转角。用力矩和反作用力矩所确定的偏转角。1 12021/9/152021/9/153131指示仪表测量机构的基本原理小结指示仪表测量机构的基本原理小结作用力矩一般与待测量和偏转角有关。作用力矩一般与待测量和偏转角有关。反作用力矩与偏转角有关。反作用力矩与偏转角有关。作用力矩和反作用力矩决定指针的平衡位置。作用力矩和反作用力矩决定指针的平衡位置。阻尼力矩改善运动特性，使指针尽快停在平衡位置。阻尼力矩改善运动特性，使指针尽快停在平衡位置。1 12021/9/152021/9/153232四、数字仪表的组成 通过通过通过通过A/D A/D 转换转换转换转换将电压转换为将电压转换为将电压转换为将电压转换为数字脉冲数字脉冲数字脉冲数字脉冲由于由于由于由于 A/D A/D 转换的对象必须转换的对象必须转换的对象必须转换的对象必须是电压是电压是电压是电压,所以需要测量线路所以需要测量线路所以需要测量线路所以需要测量线路将被测量转换为电压将被测量转换为电压将被测量转换为电压将被测量转换为电压数字脉冲经数字脉冲经数字脉冲经数字脉冲经译码加到显译码加到显译码加到显译码加到显示器示器示器示器返回章目录1 12021/9/152021/9/153333