电气测量技术总结和试卷及答案

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精品word文档 电气测量 总结

一、课程的目的

掌握基本电量（电压、电流、功率、电能、频率、相位差、功率因数）和电路参数（直流电阻、交流阻抗，包括电感的品质因数、电容的介质损耗）的测量方法。

了解电工仪表、仪器的基本工作原理，能够正确选择和使用。

掌握误差估算方法，能够在工程测量中估算直接测量和间接测量的系统误差。

为从事电气方面的工作和科研奠定工程测量方面的基础。

二、学习方法

掌握原理，理解特点，能够正确使用。

主要资料：教材，课件，习题。

辅助资料：电路，电磁场。

三、主要内容

u，i。 直流，交流，大，中，小。

功率。 直流，交流；单相，三相；有功，无功。

,,,cosfT。 数字测量方法。

直流电阻，交流阻抗。 大，中，小。

附件：采样电阻，分流器，分压器。互感器。

误差分析及传递。

重点：

各量的模拟测量方法、数字测量方法、间接测量方法、其它测量方法。各方法的适用情况、原理、特点、误差分析。

四、具体内容（依据 陈立周 电气测量（第5版））

（一） 电工仪表与测量的基本知识

1、模拟指示仪表的组成和基本原理

测量机构是核心。一种测量机构和不同的测量线路可以组成不同功能的电工仪表，例如，磁电系测量机构接分流器可构成直流电流表，接分压器可构成直流电压表，接电源可构成欧姆表，接整流电路可构成交流的电压或电流表，接传感器可用于测量非电量。

不同类型的测量机构其具体结构不同，但基本原理是相同的，即必然有三个基本力矩：作用力矩，反作用力矩，阻尼力矩。这三个力矩是各种测量机构中必不可少的，它们决定了测量机构特性。当作用力矩和反作用力矩相等时，决定了指针的平衡位置。阻尼力矩改善可动部分的运动特性，使指针尽快静止在平衡位置。不同的测量机构产生着三个力矩的方式是不同的。

2、数字仪表的组成和基本原理

核心是直流数字电压表，将直流电压进行A/D转换和处理。不同的测量线路将各种待测量转换为允许输入的直流电压。

数字法测量频率和周期不需要A/D转换。相位差可转换为时间测量，因而数字法测相位差和功率因数也不用A/D转换。

3、测量误差及其表示方法

分类：系统误差，随机误差，疏忽误差。各自的特点，产生的原因，处理的方法。工程测量中因系统.

精品word文档 误差比较大，湮没了随机误差。.

精品word文档 表示方法：绝对误差，相对误差，引用误差。计算，特点，意义。根据最大引用误差确定仪表准确度等级。重点。

4、工程上最大测量误差的估计（系统误差）

重点。包括直接测量和间接测量误差。能计算直接测量误差。对于各电量电参量的间接测量方法，能计算其误差传递，即根据直读量计算所得的待测量中所包含的系统误差。

5、系统误差的消除方法

比较法。因引入了标准元件和/或指零仪，比较法可消除元件或仪表所造成的误差，可测量得更准确。

校正值（更正值）。仪表出厂时附有更正值曲线，或校表时记录更正值。

（二） 电流电压的测量

1、磁电系测量机构的基本测量量是01TidtT，反映电流的平均值，刻度均匀。上式中，i可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。但通过正弦电流是指针指示为零，可电流仍旧会使可动部分发热。配合外电路可构成直流电流表、直流电压表、欧姆表等。加整流电路可构成整流系仪表，测量正弦量。

2、电磁系测量机构的基本测量量是201TidtT，反映电流的有效值，刻度不均匀。上式中，i可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。配合外电路可构成交直流电流表、交直流电压表。

3、电动系测量机构的基本测量量是1201TiidtT，式中1i表示固定线圈电流，2i表示可动线圈电流，T为基波周期。上式中，1i和2i可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。若1i和2i为正弦量，则基本测量量表达式可简化为12cosII，式中1I表示固定线圈电流1i的有效值，2I表示可动线圈电流2i的有效值，为1i、2i的夹角。电动系测量机构接外电路可构成交直流电压表和电流表，但主要是构成交直流功率表。电压表电流表刻度不均匀，功率表刻度均匀。

4、测量用互感器分电压互感器和电流互感器。主要用于降低交流高电压和大电流，为一次和二次提供可靠的电气隔离，也便于仪表的标准化。电压互感器二次的额定电压一般为100V，电流互感器二次的额定电流一般为5A。需要掌握互感器的正确使用方法。了解互感器的误差与负载有关。

5、直流电位差计能够精确测量直流电压，配合采样电阻可测量直流电流、电阻、功率。需注意直流电位差计的特点。

6、测量时，需综合考虑待测量的要求和仪器仪表的性能（测量对象，准确度，量限，内阻，工作条件等），再决定测量方法和仪器仪表的选择。这一原则不仅适用于电压电流的测量，也适用于其它电量和电参量的测量。

（三） 功率电能的测量

1、 电动系功率表可用于测量交直流功率，因电动系测量机构的基本测量量是1201TiidtT，配合外电路后，电动系功率表反映的是端口的平均功率，即使是非正弦周期电流电路，也能正确反映其功率。需注意功率表的正确使用。

2、 功率表的角误差。什么时候需使用低功率因数功率表。

3、 牢固掌握单相有功、无功的测量方法。看书、课件。

4、 牢固掌握三相有功、无功的测量方法。看书、课件。

5、 测量电能时的接线和测量方法与功率类似，但电能表的内部原理与功率表不同。.

精品word文档 （四） 频率相位的测量

1、 掌握数字法测量频率、周期、相位、功率因数的原理。硬件计数和软件计数只是计数的方法不同，其测量频率/周期的原理是相同的。相位可转化为时间进行测量，相位差取余弦即为功率因数。

2、 理解量化误差。能根据测量频率/周期的原理和量化误差，根据测量对象和仪器的参数，选择测频率还是测周期。

（五） 电路参数的测量

1、 掌握直流单电桥、双电桥、交流电桥、兆欧表、接地电阻测量仪。基本原理、适用情况、正确使用。

2、 掌握电路参数的常用间接测量方法。如伏安法，三表法等。

（六） 数字直流电压表的基本知识

掌握数字表的一些主要技术指标：显示位数，分辨力和分辨率，准确度（误差）。含义，计算。

（七） 应用示波器测量频率和相位差

主要掌握示波器的x-y方式（李沙育图形法）测量频率和相位。理解基本原理，能根据李沙育图形确定待测的频率和相位。

测量技术在日新月异地发展，在理解基础原理，掌握基本方法的前提下，还要不断掌握新技术、新方法，甚至是利用已有知识创造新方法，才能适应和完成不断出现的新任务。

学院 电子电气工程学院 班级 _ 姓名 __________ 学号 ___________

《电气测量技术》A（一）课程试卷B参考答案

（本卷考试时间 90 分钟）

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总得分

题分 20 20 40 20

得分

一、 选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分）

请选择以下答案：（正确√）（错误╳）

1．在他励直流发电机的实验中，为了使发电机电枢回路输出电压提高，可以采用以下方法：

（1） 可将励磁电流调大（√ ），

（2） 可将励磁电流调小（╳ ），

（3）可将发电机的速度增高（√ ）。

2．在进行三相变压器不对称运行实验中，接法为Y，y0，副边接单相负载，其原副边的电流为：

（1）原边由正序、负序和零序电流组成（ ╳ ）。

（2）副边由正序、负序和零序电流组成（ √ ）。.

精品word文档 （3）原边由正序、负序电流组成（√）。

3．在他励直流发电机调节特性的实验中，为了使发电机输出电压不变，可以采用以下方法：

（1） 调节电枢回路的串联电阻（ ╳ ），

（2） 调节励磁回路的串联电阻（ ╳ ），

（3）调节电枢回路的电流同时，来调节励磁回路的电流（ √ ）

4．三相变压器空载与短路实验中，

空载测量时电流表接于以下两种情况。

（1） 接于电源一侧（╳ ），（2）接于变压器一侧（√）。

短路测量时电压表接于以下两种情况。

接于电源一侧（╳ ），（2）接于变压器一侧（√ ）

二、 填空题（本题共4小题，每小题5分，共20分）

1. 他励直流电机在稳定运行时，电枢回路外串电阻后，电阻减小，电枢电流（增大），电磁转矩（增大）而（大于）负载转矩，电机转速上升。

2. 在进行直流发电机实验时，原动机为电动机的输入功率为（电功率），其表达式为（ P1= UDIaD），输出功率为（ 机械功率 ），其表达式为（ P2=TΩ ）。发电机的输入功率为（ 电动机输出的机械功率 ），其表达式为（ P1= TΩ ），输出功率为（ 电功率 ），其表达式为（ P2= UFIaF ）。

3. 在三相变压器空载和短路实验中，计算空载参数是在（ 额定电压 ）下，测到的数据进行（ Zm ）、

（ rm ）、（ xm ）计算。计算短路参数是在（ 额定电流 ）下，测到的数据进行（ ZK ）、

（ rk ）、（ xk ）计算。

4．并联运行的三相变压器必须满足以下三个条件：1、（额定电压）和（变比）相等，2、（连接组别）相同，3、（短路电压）的标么值相等。

三、问答题（本题共4小题，每小题10分，共40分）

1、在测量三相变压器空载和短路功率时，线路良好，出现一瓦特表读数为零，是否有此可能？如有此可能试说明原因？.

精品word文档 答：在测量三相变压器空载和短路功率时，采用两瓦特表，在线路良好时，有可能出现一瓦特表读数为零，因为两瓦特表读数分别为：PI=UICOS（300+Ф）、PII=UICOS（300-Ф），当Ф=600时，PI=UICOS（300+600）= UICOS 900=0、即此表读数为零，PII=UICOS（300-600）= UICOS（-300>0。

2、在测量三相变压器空载和短路功率时，采用两瓦特计法时，在空载测量时，为什么会出现两瓦特表极性相反的现象？

答：在测量三相变压器空载和短路功率时，采用两瓦特计法时，在空载测量时，因为两瓦特表读数分别为：PI=UICOS（300+Ф）、PII=UICOS（300-Ф），当Ф>600时，PI=UICOS（300+Ф）<0、PII=UICOS（300-Ф）>0即出现两瓦特表极性相反的现象。

3、三相变压器在Y，yn情况下，副边a相带负载不对称运行时，为什么会引起副边电压偏移和原边三相电流不对称，试从物理概念上分析其原因。

答：三相变压器在Y，yn情况下带单相负载不对称运行时，为了补偿二次侧电流Ia的去磁作用，一次侧A相必须经由B、C两相流回，但B、C相的二次侧并无电流，因此二次侧不会产生磁势来抵消一次侧磁势的影响，所以电流IB、IC的存在增加了B、C相的激磁电流，因而使这两相的电压升高。不过向变压器供电的电网电压并不决定于变压器的运行情况，变压器的线电压（也就是电网的电压）不应改变，即电压三角形A、B、C三点的位置已被固定。根据推论在B、C两相电压升高的同时，A相电压降低，使变压器的中点由原来的o点移到o/的位置，这就是变压器的中点移动。

4、三相变压器不对称运行时，原副边为星形接法Y，yo，副边c相接单相负载，原边A、B、C三相之间的电流有何关系，为什么？

答：三相变压器不对称运行时，原副边为星形接法Y，yo，副边c相接单相负载，则Ic=I、Ia=Ib=0，c相I+c=1/3I、I-c=1/3I、I0c=1/3I系统，在一次侧（原边）也将产生与它大小相等，方向相反的三个电流系统，以产生相应的磁势来抵消。二次侧（副边）没有中线，一次侧的零序电流无流通回路，I0C=0，而I+C=I+c=1/3I，I—C=I—c=1/3I，IC=I+C +I—C+ I0C=2/3I，C相电流分别由A相、B相流回。所以A、B相电流应是C相的1/2即IA=IB=1/3I。

四、计算题（本题共2题，每小题10分，共20分）

1、在做三相变压器空载实验时，测得空载的数据如下表所示：