电工仪表与电气测量-第三章-交流电流表和交流电压表课件.ppt

工工厂厂里里常常见见的的配配电电柜柜上上的的仪仪表表几几乎乎全全部部都都是是交交流流电电流流表表和和交交流电压表流电压表 企业配电房中配电柜上的仪表几乎全部是交流电流表和交流电压表。测量交流电流和电压的仪表称为交流电流表交流电流表和交流电压表交流电压表。在指示类交流电压表和交流电流表中，一部分采用电磁系测量机构，另一部分采用整流系测量机构。3-1电磁系测量机构电磁系测量机构3-2整流系测量机构整流系测量机构3-3交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表3-4测量用互感器测量用互感器3-5交流电流和电压的测量交流电流和电压的测量3-6钳形电流表钳形电流表返返 回回 目目 录录1掌握电磁系测量机构的结构。3-1 电磁系测量机构电磁系测量机构 2掌握电磁系测量机构的工作原理。3熟悉电磁系测量机构的技术特性。交流电流表和电压表的测量机构多采用电磁系测量机构和整流系测量机构两种。由于电磁系仪表具有构造简单，抗过载能力强，价格便宜等优点，所以许多安装式交流电流表和电压表仍采用电磁系测量机构。便携式电磁系电流表便携式电磁系电流表 安装式电磁系电流表安装式电磁系电流表 一、电磁系测量机构的结构及工作原理一、电磁系测量机构的结构及工作原理 电磁系测量机构主要由固定线圈和可动软磁铁片组成。根据其结构形式的不同，可分为吸引型和排斥型两类。1吸引型测量机构吸引型测量机构 游丝的作用只是产生反作用力矩，而不通过电流。（1）结构）结构 由固定线圈、转动装置、指针、阻尼片和游丝等组成。吸引型测量机构工作原理吸引型测量机构工作原理（2）工作原理）工作原理 当固定线圈通电后，线圈产生的磁场将可动铁片磁化，对铁片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏转，同时游丝产生反作用力矩。线圈中电流越大，磁化作用越强，指针偏转角就越大。当游丝产生的反作用力矩与转动力矩相平衡时，指针就稳定地停留在某一位置，指示出被测量的大小。当流过线圈的电流方向改变而大小不变时，线圈产生的磁场极性及可动铁片被磁化的极性也同时改变，但它们之间的作用力仍是吸引力，转动力矩的大小和方向不变，保证了指针偏转角不会改变。所以，吸引型测量机构可用来组成交、直流两用仪表。电流反向动画电流反向动画 吸引型测量机构的转动力矩的大小应与线圈磁通势的平方成正比。2排斥型测量机构排斥型测量机构排斥型测量机构排斥型测量机构排斥型测量机构工作原理排斥型测量机构工作原理 当被测电流通过固定线圈时产生磁场，使固定铁片和可动铁片同时磁化，且两铁片的同一侧为相同的极性。由于同性磁极相互排斥，产生转动力矩使可动铁片转动，带动指针偏转。当游丝产生的反作用力矩与转动力矩相平衡时，指针就停留在某一位置，指示出被测量大小。如果线圈中电流方向改变，线圈产生磁场的方向也随之改变，两铁片的磁化极性也同时改变，但其相互间排斥力的方向不变。所以，排斥型的结构同样适用于交、直流测量中。电流反向动画电流反向动画 排斥型测量机构转动力矩的大小也应与线圈产生磁势的平方成正比。利用通电流的固定线圈产生磁场，使铁心磁化。然后利用线圈与铁片（吸引型）或固定铁片与可动铁片（排斥型）相互作用产生转动力矩，带动指针偏转。电磁系测量机构的工作原理电磁系测量机构的工作原理 上式说明，电磁系测量机构指针的偏转角与被测电流的平方成正比，因此可用来测量被测电流的大小。二、电磁系仪表的技术特性二、电磁系仪表的技术特性优点：既可测量直流，又可测量交流。过载能力强，制造成本低。缺点：标度尺刻度不均匀。易受外磁场影响。电磁系电流表的电磁系电流表的刻度不均匀刻度不均匀磁屏蔽的原理动画磁屏蔽的原理动画无定位结构动画无定位结构动画 为什么电磁系仪表的过载能力很强？本节小结本节小结 1电磁系测量机构主要由通过被测电流的固定线圈和可动软磁铁片组成。根据其结构形式的不同，又可分为吸引型和排斥型两类。游丝的作用只是产生反作用力矩。2电磁系仪表的优点是：（1）既可测量直流，又可测量交流；（2）可直接测量较大电流，过载能力强，并且结构简单，价格便宜。缺点是：（1）标度尺刻度不均匀；（2）易受外磁场影响。3所谓的“磁屏蔽”是指将测量机构装在用导磁性能良好的材料做成的屏蔽罩内。返返 回回 目目 录录3-2 整流系测量机构整流系测量机构1掌握整流系测量机构的结构。2掌握整流系测量机构的工作原理。整流系安装式电流表和电压表整流系安装式电流表和电压表 磁电系测量机构只能用来测量直流电流。如果要测量交流量，只有加上整流器将交流电变换成直流电后，再送入测量机构，然后找出整流后的电流与输入交流电流之间的关系，就能在仪表标度尺上直接标出被测交流电的大小。一、整流系测量机构的结构一、整流系测量机构的结构 把由磁电系测量机构和整流器组成的仪表称为整流系仪表整流系仪表。整流系交流电压表就是在整流系仪表的基础上串联分压电阻而成的。其中，整流系测量机构是整个仪表的核心整流系测量机构是整个仪表的核心。电路电路 波形波形半波整流电路半波整流电路 二、整流系测量机构的工作原理二、整流系测量机构的工作原理 整流系交流电压表中的整流电路有半波和全波两种形式。与测量机构串联的V1是整流二极管，它能将输入的交流电变成脉动直流电流，送入磁电系微安表。二极管V2的作用是可以防止输入交流电压在负半周时反向击穿整流二极管V1，所以V2又 称为保护二极管保护二极管。全波整流电路 由于通过测量机构的电流实际上是经过整流后的单向脉动电流，而其指针的偏转角是与脉动电流的平均值成正比的，所以，整流系仪表所指示的值应该是交流电的平均值。但是，交流电的交流电的大小习惯上是指交流电的有效值大小习惯上是指交流电的有效值。为此，我们可根据交流电有效值与平均值之间的关系来刻度标度尺。对于半波整流 I有效2.22 I平均对于全波整流 I有效1.11 I平均 这样一来，交流电压表的标度尺就可以直接按交流电的有效值来进行刻度，即整流系交流电整流系交流电压表的读数是正弦交流电压的有效值压表的读数是正弦交流电压的有效值。如果被测电流不是正弦波，将会产生波形误差，这是整流系交流电压表一个主要缺点。电磁系仪表的优点之一是可以交直流两用，为什么平时我们测量直流电时都选用磁电系仪表而不选用电磁系仪表？本节小结本节小结 由磁电系测量机构和整流器组成的仪表称为整流系仪表。整流系交流电压表就是在整流系仪表的基础上串联分压电阻而成的。返返 回回 目目 录录1掌握常用交流电流表的组成结构。3-3 交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表2掌握常用交流电压表的组成结构。一、电磁系交流电流表一、电磁系交流电流表 安装式电磁系电流表都制成单量程的。安装式电磁系电流表一般做成量程为5A的交流电流表，以便与电流互感器配合测量较大的交流电流。电磁系电流表一般由电磁系测量机构组成。1.安装式电磁系电流表安装式电磁系电流表 便携式电磁系电流表一般都制成多量程的，但它扩大电流量程不能采用并联分流电阻的方法。电磁系电流表扩大量程一般都采用将固定采用将固定线圈分成两段，然后利用分段线圈的串、并联线圈分成两段，然后利用分段线圈的串、并联来实现来实现。2.便携式电磁系电流表便携式电磁系电流表双量程电磁系电流表的原理电路双量程电磁系电流表的原理电路 线圈串联线圈串联 线圈并联线圈并联二、电磁系交流电压表二、电磁系交流电压表 电磁系交流电压表通常也采用将电磁系测量机构与分压电阻串联的方法制成。安装式电磁系电压表通常都做成单量程的，一般最大量程不超过600V。要测量更高的交流电压时，仪表要与电压互感器配合使用。为与电压互感器配合使用，安装式电磁系电压表大多都做成100V量程。1.安装式电磁系电压表安装式电磁系电压表 为使用方便，便携式电磁系电压表一般都做成多量程的，多采用共用式分压电路。电磁系电压表电磁系电压表 2.便携式电磁系电压表便携式电磁系电压表三、整流系交流电流表三、整流系交流电流表 利用二极管的单向导电性，在整流系测量机构的基础上，也可以制成整流系交流电流表。常见的整流系交流电流表的内部电路有两种形式：电阻分流式和互感器式。1电阻分流式电阻分流式 在整流系测量机构两端并联一个适当阻值的分流电阻，利用电阻并联能够分流的原理就组成整流系交流电流表整流系交流电流表。适合于电流较小的场合使用。电阻分流式整流系电阻分流式整流系交流电流表交流电流表 2互感器式互感器式 交流电流的测量也可以利用电流互感器来扩大交流电流表的量程。只要适当改变电流互感器的变流比，也能扩大交流电流表的量程。互感器式常见于电流较大的场合使用。互感器式整流系互感器式整流系交流电流表交流电流表 四、整流系交流电压表四、整流系交流电压表 整流系交流电压表一般也采用串联分压电阻的方法扩大量程。按照整流电路的形式可分为半波整流和桥式全波整流两大类。半波整流半波整流 桥式全波整流桥式全波整流整流系交流电流表整流系交流电流表 便携式电磁系电流表扩大电流量程时，为什么不能采用并联分流电阻的方法？本节小结本节小结 电磁系电流表一般由电磁系测量机构组成。电磁系电流表扩大量程一般都采用将固定线圈分成两段，然后利用分段线圈的串、并联来实现。便携式电磁系电压表一般都做成多量程的，并且多采用共用式分压电路。返返 回回 目目 录录1了解测量用互感器的优点。3-4 测量用互感器测量用互感器2掌握电压互感器的结构、选择和使用方法。3掌握电流互感器的结构、选择和使用方法。一、测量用互感器的优点一、测量用互感器的优点 1扩大交流仪表的量程，降低功耗。2隔离高压，安全可靠。3一表多用，有利于仪表生产的标准化，降低生产成本。测量用互感器是用来按比例变换交流电压或交流电流的仪器，它包括变换交流电压的电电压互感器压互感器和变换交流电流的电流互感器电流互感器。二、电压互感器二、电压互感器 电压互感器是将电力系统中的高电压转换成低电压的测量用互感器，它的一次侧的额定电压应与被测电力系统的额定电压一致，二次侧额定电压通常为100V。电压互感器的二次侧与电压表连接可进行高电压的测量，与电能表连接可进行高压系统的电能计量。1电压互感器的构造与原理电压互感器的构造与原理 电压互感器实际上就是一个降压变压器。电压互感器能将一次侧的高电压变换成二次侧的低电压，因此其一次侧的匝数远多于二次侧匝数。使用时，将一次侧与被测电路并联，二次侧与电压表并联。由于二次侧的额定电压一般为100V，故不同变压比的电压互感器，其一次侧的匝数是不同的。电压互感器接线图电压互感器接线图电压互感器的符号电压互感器的符号 电压互感器一次侧额定电压U1N与二次侧额定电压U2N之比，称为电压互感器的额定变压比电压互感器的额定变压比，用KTV表示，即 KTV一般都标在电压互感器的铭牌上。测量时可根据电压表的指示值U2，计算出一次侧被测电压U1的大小，即U1KTV U2 在实际测量中，为测量方便，对与电压互感器配合使用的电压表，常按一次侧电压进行刻度。例如，按100V电压设计制造，但与KTV 10 000100V的电压互感器配合使用的电压表，其标度尺可按10000V直接刻度。2电压互感器的选择和使用电压互感器的选择和使用 （1）实际选择电压互感器时，必须注意其额定电压与所测量主电路的额定电压相符，二次侧负载电流的总和不得超过二次侧的额定电流。（2）要正确接线。将电压互感器的一次侧与被测电路并联，二次侧与电压表（或仪表的电压线圈）并联。电压互感器的接线电压互感器的接线 （3）电压互感器的一次侧、二次侧在运行中绝对不允许短路。（4）电压互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地。（5）为保证测量的准确度，要求电压互感器的准确度等级比所接仪表的准确度等级高2级。JDJ-6、10型型JDZ-3、6、10Q型型 JDG4-0.5型型三、电流互感器三、电流互感器1电流互感器的构造与原理电流互感器的构造与原理 电流互感器实际上是一个降流变压器，能把一次侧的大电流变换成二次侧的小电流。一般电流互感器二次侧的额定电流为5A。由于接在电流互感器二次侧的电流表内阻一般都很小，所以电流互感器在正常工作状态时，电流互感器在正常工作状态时，接近于变压器的短路状态接近于变压器的短路状态。电流互感器的原理接线图电流互感器的原理接线图 电流互感器的符号电流互感器的符号 电流互感器的一次额定电流I1N与二次额定电流I2N之比，称为电流互感器的额定变流比电流互感器的额定变流比，用KTA表示，即 每个电流互感器的铭牌上都标有它的额定变流比。测量时可根据电流表的指示值I2，计算出一次侧被测电流I1的数值，即I1KTAI2 对与电流互感器配合使用的电流表，也可按一次电流直接进行刻度。2电流互感器的选择和使用电流互感器的选择和使用 （1）实际选择电流互感器时，可以根据测量要求的准确度确定。（2）要正确接线。对功率表、电能表等转动力矩与电流方向有关的仪表，当其与电流互感器配合使用时，还要确保电流互感器的极性正确，极性接反会导致仪表指针反转。电流互感器一次侧的L1和二次侧的K1是同名端，L2和K2是同名端。电流互感器的接线图电流互感器的接线图 （3）电流互感器的二次侧在运行中绝对不允许开路。（4）在高压电路中，电流互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地，以确保人身和设备的安全。但在380220V的低压电路，电流互感器的铁心和二次侧的一端可以不必接地。（5）接在同一互感器上的电流表不能太多，否则会导致测量误差增大。LDZJ1-10型 LDZJ1-10型型 LQG-0.5型型 LAZBJ-10型型 LMZ1-0.5系列系列 为什么电压互感器的一次侧和二次侧在使用中必须加装熔断器，而电流互感器的二次侧却严禁加装熔断器?本节小结本节小结 1电压互感器实际上就是一个降压变压器，其二次侧的额定电压一般为100V。2电压互感器的一次侧、二次侧在运行中绝对不允许短路。电压互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地。3电流互感器实际上是一个降流变压器，电流互感器二次侧的额定电流一般为5A。4电流互感器的二次侧在运行中绝对不允许开路。在高压电路中，电流互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地。返返 回回 目目 录录1掌握交流电流的测量方法。3-5 交流电流与电压的测量交流电流与电压的测量2掌握交流电压的测量方法。一、交流电流的测量一、交流电流的测量 1切断被测电路，将电流表串联接入被测电路中。在测量较高电压电路的电流时，电流表应串联接在被测电路中的低电位端。若测量更大的交流电流时，如大于5A时，一般要配合电流互感器进行测量。测量较高电流的测量较高电流的电流表接线电流表接线测量大于测量大于5A的电流的的电流的 电流表接线电流表接线 2估测被测电路的大小，选择好合适的电流量程，即电流表指针指在接近满刻度的位置附近。当不知被测电流的大致数值时，应先从最大量程开始试测，然后根据指针偏转情况，逐步减小至合适量程。3接通电源，观察电流表指针的偏转情况，读取测量结果。4测量完毕，要先关断电源，将串联的电流表去掉后，再恢复被测电路，最后合上电源开关，使被测电路恢复正常运行。二、交流电压的测量二、交流电压的测量 由于工业生产上广泛使用的都是正弦交流电，因此交流电压的测量是维修电工经常使用的一种测量，以此判断电气线路和电气设备的正常与否。交流电压通常都使用交流电压表进行测量。安装式安装式交流电压表交流电压表 便携式便携式交流电压表交流电压表交流电压的测量方法：1估测被测电路电压的大小，选择好合适的电压量程。交流电压表测量时指针的正确位置交流电压表测量时指针的正确位置 2将交流电压表并联接在被测电路两端。在测量较高的交流电压时，如高于600V以上时，一般都要配合电压互感器进行接线。并联交流电压表并联交流电压表 测量较高的交流电压测量较高的交流电压 1什么叫做电流表的合适量程？选择合适量程的目的是什么？2当测量的电压超过600V时，应该采取什么措施来保证测量时的安全？注意：注意：在一般的工厂配电中，一般都由变压器将高电压变成380220V的较低电压了，因此很少用到电压互感器。本节小结本节小结1.要正确接线。2.要正确选择量程。3.要正确读数。交流电流表和电压表使用时要注意：返返 回回 目目 录录1熟悉钳形电流表的用途、构造和工作原理。3-6 钳形电流表钳形电流表2掌握钳形电流表的使用方法。互感器式钳形电流表是一种最常见的钳形电流表，一般由电流互感器和整流系电流表组成。一、钳形电流表的构造及工作原理一、钳形电流表的构造及工作原理1.互感器式钳形电流表互感器式钳形电流表 最大优点：钳形电流表能在不停电的情况下钳形电流表能在不停电的情况下测量电流测量电流。例如，用钳形电流表可以在不切断电路的情况下，测量运行中的交流电动机的工作电流，从而很方便地了解其工作状况。互感器式钳形电流表互感器式钳形电流表 互感器式钳形电流表只能测量交流电流。如T301、T302、MG24等型号的钳形电流表就属于此类仪表。工作原理：工作原理：当握紧钳形电流表的把手时，其铁心张开，将通有被测电流的导线放入钳口中。松开把手后铁心闭合，通有被测电流的导线相当于电流互感器的一次侧，于是在二次侧就会产生感应电流，并送入整流系电流表进行测量。电流表的标度尺是按一次电流刻度的，所以仪表的读数就是被测导线中的电流值。2.电磁系钳形电流表电磁系钳形电流表 电磁系钳形电流表主要由电磁系测量机构组成。处在铁心钳口中的导线相当于电磁系测量机构中的线圈。当被测电流通过导线时，在铁心中产生磁场，使可动铁片磁化，产生电磁推力，带动仪表指针偏转，指示出被测电流的大小。电磁系钳形电流表电磁系钳形电流表 适用于交、直流两用。在测量运行中的绕线转子异步电动机的转子电流时，只能采用电磁系钳形电流表。MG20、MG21型钳形电流表就属于交、直流两用的电磁系钳形电流表。数字式钳形电流表数字式钳形电流表二、钳形电流表的使用方法二、钳形电流表的使用方法1测量前要进行机械调零。2测量前先估计被测电流的大小，选择合适的量程，若无法估计被测电流的大小时，则应从最大量程开始，逐步换成合适的量程。转换钳形电流表量程时，应在退出导线后进行。3手握钳形电流表的把手，使其钳口张开，将被测电流的导线卡入钳口中。放松把手，使钳口闭合，将被测载流导线置于钳口中央，此时从电流表指示可以读出被测电流的数值。4钳口要结合紧密。若发现有杂声出现，应检查钳口结合处是否有污垢存在，如有污垢则要用煤油擦干净后再进行测量。5.测量完毕，一定要将仪表的量程开关置于最大位置上。三、使用钳形电流表的注意事项三、使用钳形电流表的注意事项 1将手柄擦净，测量时应戴上绝缘手套。操作者要与带电体保持安全距离，以免造成相间短路或接地故障，烧坏设备或危及人身安全。2不得将低压钳形电流表用于高压带电测量。3不得在测量过程中切换量程，以免在切换时造成二次侧瞬间开路，感应出高电压而出现事故。4读数时要注意安全，操作者切勿触及其他带电部分而引起触电或短路事故：测量母线时，应用绝缘隔板隔开，以防止钳口张开时引起相间短路。5.测量5A以下较小电流时，可将被测导线多绕几圈再放入钳口测量。被测的实际电流等于仪表读数除以放进钳口中导线的圈数。本节小结本节小结 1.钳形电流表的准确度不高。但它能在不切断电路的情况下测量电流，使用非常方便。2.使用钳形电流表的方法如下：（1）测量前要进行机械调零；（2）要选择合适的量程；（3）将被测载流导线置于钳口中央；（4）钳口要结合紧密；（5）测量完毕，一定要将仪表的量程开关置于最大量程位置上。返返 回回 目目 录录