第12讲 高电压和大电流的测量
大电流的测量和电力系统的在线监测课件
L
RL
R
u2
C
um
u2
M
di1 dt
i2 (RL
R)
L
di2 dt
um
如果R很大，且有 即 1L R 且
L
di2 dt
i2RL
1 R
2C
um i2R
上下限频率
则
i2 M (di1 / dt) / R
um
1 C
t 0
i2dt
M CR
t 0
di1 dt
dt
M CR
i1
i1
um CR M
12
温度监测
可用于电力系统的在线监测的传感器主要有两类： 1 接触式传感器，即热敏式电阻传感器；
主要用热电偶式温度传感器。由于热电偶由金属 构成，因此只能安放在绝缘层外。 2 非接触式传感器，即红外感温式传感器 解决绝缘问题。
13
绝缘油的气相色谱分析
主要用于变压器的绝缘油 分析。
理论依据：变压器油与油中的固体有机绝缘材料在运行电压下因
u2q
2Z2 Z1 Z2
u1q
u1q
u1 f
Z2 Z1 Z1 Z2
u1q
u1q
23
8.2.1 折反射的计算
折射系数 2Z2
Z1 Z2
反射系数 且满足
Z2 Z1 Z1 Z2
1
变化范围 0 2
1 1
Z1＝Z2时， ＝ 1， ＝ 0，
即无折反射现象 Z1<Z2时，折射波大于入射波
2 1 L
LC
增加电流的方法：
1 增加电容量
2 减小回路电感，减小回路电阻
5
6.5.3 冲击电流的测量
第六章 高电压大电流测量技术
U
a b
c
A
B
M
V
W
C
控制单元
CAN
U
a
V W
2.5MW变流器B
控制单元
b
c
2017/10/28
电子测量——北京交通大学 电气工程学院
19
第七章 高电压大电流测量技术
三. 采用LEM传感器的测量方案
——任意波形的高压大电流测量
霍尔效应 如图所示，在一个N型半导体薄片（霍尔元件）相对两侧 面通以控制电流I，在薄片垂直方向加以磁场B，则在半导体 两侧面会产生一个大小与控制电流I 和磁场B乘积成正比的电 势UH。即
电路结构
VDD IC + UH _ + _ PI VDD T1 IS P2 RM + UO _
24
P1
Ip
B
R1
T2 VEE R2
2017/10/28
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第七章 高电压大电流测量技术
二、工作原理
霍尔器件的输出电压
Ip IS
原边 线圈 次边 线圈
如果次边电流是独立的，就不能解决任何问题 ！ 那么，次边电流是如何控制的呢？
U
H
K H IB
这一现象称为霍尔效应， UH称为做霍尔电势，KH 称为灵敏度系数。 当I 一定时，UH正比于B。
2017/10/28 电子测量——北京交通大学 电气工程学院 20
第七章 高电压大电流测量技术
1. 开环式霍尔电流传感器的原理
VDD
被测电流经由原边线圈及
IC
聚磁环而产生磁场B
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6
第七章 高电压大电流测量技术
电气测量电流与电压的测量PPT学习教案
会计学
1
一、磁电系测量机构
在磁电系测量机构的基础 上配上不同的测量线路，就能 组成各种不同用途的直流电流
演示电表只有一个测量机构（俗
称表表和头）直，流配电合不压同表的。测量板时，就能
组成各种不同量程的电流表、电压表或 检流计。
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演 示 用 电 表
分流电阻
测量机构
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三、磁电系仪表的特点
1、准确度高、灵敏度高； 2、功率消耗小； 3、刻度均匀； 4、过载能力小； 5、只能测量直流。
原因：由于永久磁铁的极性是固定不变的，所以只有在线圈 中通入直流电流时，仪表的可动部分才能产生稳定的偏转。 如果在线圈中通入交流电流，则产生的转动力矩也是交变的 ，可动部分由于惯性作用而来不及偏转，仪表指针只能在零 位附近抖动或不动。所以，磁电系仪表只能直接测量直流。 要想测量交流电流，只有配用整流器后才能使用。
第19页/共104页
分压电阻一般应采用电阻率大、电阻 温度系数小的锰铜丝饶制而成。分压电阻 也分为内附式和外附式两种。通常量程低 于600V时可采用内附式的，以便安装在 表壳内部；量程高于600V时，应采用外 附式的。外附式分压电阻是单独制造的， 并且要与仪表配套使用。
第20页/共104页
二、多量程直流电压表
300 R2 20 1
19R1 R2
300 (1)
解 （ 1） 、 （ 2）所 组成的 方程组 可得
I1
I2
同理对量程I2挡的电流量程扩大倍数为
n2
I2 IC
1 500 103
2
再求应并联的分流电阻为
R1
R2
RC n2 1
300 2 1
人教版高中物理必修第三册精品课件 第12章 电能 能量守恒定律 3.实验电池电动势和内阻的测量
电流表
关于E、r的方程,从中解出E和r。因此,用________、________加上一个
滑动变阻器
______________R,就能测定电源的电动势E和内阻r。
二、物理量的测量
1.选用合适的量程,按实验原理图连接好电路。
2.把滑动变阻器的滑片移到一端,使其接入电路的阻值最大。
保护电路元件
3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1,U1),
用同样的方法测量几组U、I值。
4.断开开关,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和作图法求出电源的电动势和内阻。
偶然误差较大
易错辨析
(1)测干电池的电动势和内阻时,选的滑动变阻器阻值越大越好。( × )
提示 干电池的内阻比较小,为使电路中的电流大范围调节,滑动变阻器的
②图像法:由
所示),又
1
E=I(R+r)得
=
1
1
R+ , -R
1
1
R=E· -r,R- 图像的斜率
图像的斜率
1
k= ,纵轴截距为 (如图甲
k=E,纵轴截距为-r(如图乙所示)。
2.伏阻法
(1)实验原理:由
E=U+ r
知,如果能得到 U、R 的两组数据,列出关于 E、r 的
C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小
解析 伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内
阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。
2.(安阻法测电源电动势和内阻)一同学测量某干电池的电动势和内阻。
高电压 第12-13讲 波沿导线传导
由于电感作用，较远处电容需一段时间才能充上一定的电荷，电压波以某速度沿线路x 传播随着线路电容的充放电，将有电流流过导线的电感，在导线周围建立起磁场。
电流波以同样速度沿x 方向流动682.波动方程及其解⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂=∂∂−∂∂=∂∂−t u C x i t i L x u 00⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂=∂∂=∂∂∂∂=∂∂=∂∂22222002222222002211t iv t i C L xi t u v t u C L x u ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂++∂∂=∂∂++∂∂=dx x i i t u dx C i dx x u u t i dx L u 00Zi u f f =/Zi u b b −=/，反射系数能量角度解释：因为线路末端接地短路，入射波到达末段后，全部能量反射回去成为磁场能量，适用范围：入射波必须沿分布参数线路传播而来，和节点相连的线路必须无穷长23t u n Z)(21−连接在母线上的线路越多，母线作用下的解35401,1,0,02121><>>ααββ1,1,0,02121<><<ααββ1,1,0,02121>>><ααββ1,1,0,02121<<<>ααββ44第五节波在平行多导线系统中的传播⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+++=+++=+++=n nn n n n n n n n q P q P q P u q P q P q P u q P q P q P u L L L L L L L L L 22112222121212121111 n 根平行导线，其静电方程为静电方程⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫==km km km k kk kk D H P r H P ln 21ln 2100πεπεPQU =电位系数46若线路中同时存在前行波、和反行波、q u q i fu f i ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫−==+=+=f f q q f q f q Zi u Zi u i i i u u u 根据不同的具体边界条件，应用以上各式就可以求解平行多导线系统的波过程 平行多导线系统的波过程49[例]如图所示输电线路采用两根避雷线，他们通过金属杆塔彼此连接，要求计算雷击塔顶时避雷线1、2对导线3 的耦合系数已知11Z 22Z 12Z 13Z 23Z 2111Z Z =3113Z Z =3223Z Z =解：列出避雷线1、2和导线3的电压方程⎪⎭⎪⎬⎫++=++=++=333232131332322212123132121111i Z i Z i Z u i Z i Z i Z u i Z i Z i Z u ⎩⎨⎧+=+=123133112111)()(i Z Z u i Z Z u 03=i 避雷线1、2对导线3 的耦合系数为122313121123131332,11k k k Z Z Z Z u u k ++=++==−。
2022年新教材高中物理12-2闭合电路的欧姆定律讲义新人教版必修第三册
2 闭合电路的欧姆定律1．理解闭合电路欧姆定律及其表达式并能熟练地用来解决有关的电路问题； 2．理解路端电压与负载的关系。
1．静电力做功与非静电力做功的区别。
2．电动势的定义及理解。
3．理解闭合电路的欧姆定律。
4．分析闭合电路的动态变化问题。
一、电动势1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。
用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
2．非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。
3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
4．电动势(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领。
(2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。
(3)定义式：E ＝W q。
(4)单位：伏特，符号是V 。
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析1．部分电路欧姆定律：I ＝U R。
2．内电阻：电源内电路中的电阻。
3．闭合电路中的能量转化：如图所示，A 为电源正极，B 为电源负极，电路中电流为I ，在时间t 内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt 。
4．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)表达式：I ＝ER ＋r。
(3)常见的变形公式：E ＝U 外＋U 内。
三、路端电压与负载的关系1．负载：外电路中的用电器。
2．路端电压：外电路的电势降落。
3．路端电压与电流的关系 (1)公式：U ＝E －Ir 。
(2)结论：①外电阻R 减小→I 增大→U 减小。
②外电路断路→I ＝0→U ＝E 。
③外电路短路→I ＝E r→U ＝0。
(3)电源的U I 图像知识点一 对电动势的理解1．概念理解(1)电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力(洛伦兹力)、涡旋电场力等。
(2)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。
2024年中考物理一轮复习考点探究 学案 第12讲 内能 内能的利用(含答案)
第12讲内能内能的利用【回归教材】知识清单考点1 分子热运动1.扩散现象(1)定义:物质在时,彼此的现象叫作扩散现象。
扩散现象说明分子在运动,分子间存在。
(2)影响因素:扩散现象的剧烈程度与有关,温度越高,扩散现象越。
2.分子热运动:一切物质的分子都在不停地做的运动。
温度越高,分子运动就越剧烈。
由于分子运动跟温度有关,因此分子的这种无规则运动也叫作分子的热运动。
3.分子间的作用力:分子间不仅存在力,还存在力。
4.分子动理论:物质是由组成的;一切物质的分子都在地做运动;分子间存在相互作用的和。
考点公关例题1 世界上的一切物体,无论是一粒沙、一滴水、还是一朵花……都是由大量分子组成的,下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是( )A.沙尘暴起,飞沙满天B.寒冬,雪花漫天飞舞C.阳春三月,花香袭人D.丰收季节,麦浪起伏【答案】1.(1)不同相互接触进入对方不停地做无规则间隙(2)温度剧烈2.无规则3.吸引排斥4.分子永不停息无规则引力斥力例题1C考点2 内能1.内能:构成物体的所有分子,其热运动的与的总和,叫作物体的内能。
单位:焦耳(J)。
(1)理解:一切物体都具有内能,内能不可能为0。
(2)影响因素:质量、温度、物质种类、体积。
2.物体内能的改变方式改变方式热传递做功联系热传递和做功对物体内能的改变是等效的实质能量的转移能量的转化理解发生条件:存在① 。
热量总是从高温物体传递到低温物体外界对物体做功,物体的内能① ;物体对外界做功,物体的内能①举例哈气取暖、烤火、火炉烧水等搓手取暖、钻木取火、拉锯时锯条发热等3.热量:在热传递过程中,的多少叫作热量。
单位:焦耳(J)。
考点公关例题2 下列实例中,属于做功改变物体内能的是( )A.将热牛奶倒入玻璃杯中,玻璃杯温度升高B.经阳光暴晒后的柏油路面,其温度升高C.反复弯折铁丝,弯折处温度升高D.用热水袋暖手,手的温度升高【答案】1.动能分子势能2.①温度差①增大①减小3.传递能量例题2C考点3 比热容和热值名称比热容热值定义一定① 的某种物质,在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度① 之比某种燃料① 放出的热量与其质量之比公式 Q 吸(放)=① Q=①单位J /(kg· ℃)J /kg(气体燃料时是J /m 3)物理意义水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是① kg 的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为①J氢的热值为1.4×108 J/kg,它表示的物理意义是① kg 的氢完全燃烧所放出的热量为① J影响因素比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关热值是燃料的一种属性,只与燃料的种类有关,与燃料的形状、体积、质量、是否充分燃烧无关【答案】①质量 ①乘积 ①完全燃烧 ①cm Δt 升高(降低)①qm ①1 ①4.2×103 ①1①1.4×108考点4 热机1.热机:利用 做功的机械叫作热机。
2020_2021学年九年级物理上学期期末复习讲义第12讲家庭电路及电功电功率含解析
第12讲家庭电路及电功电功率教学目标1．家庭用电常识2．掌握电功、电功率的含义与区别3．掌握电能表的使用4．掌握额定功率与实际功率的区别5．掌握电功、电功率的相关计算【经典例题一】1．关于家庭电路，下列说法中正确的是（）A．我国家庭电路的电压为110VB．家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大C．家庭电路中总电流过大，空气开关跳闸，一定是由于电路中用电器总电功率过大D．用电器使用三线插头,是为了防止漏电引发事故而采取的保护措施【解答】解：A、我国家庭电路的电压为220V，故A错误；B、家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越小,故B错误；C、家庭电路中总电流过大，可能是由于电路中用电器的总功率过大或短路引起的，故C错误；D、用电器使用三线插头,将三线插头插入三孔插座中，能使用电器的金属外壳接地，在用电器漏电时，人接触用电器，地线可以把人短路,避免触电事故发生,故D正确。
故选：D。
2．请以笔画线代替导线,将三线插座、开关控制的电灯接入电路。
【解答】解：灯泡接法：开关要接在火线和灯之间，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。
三孔插座的接法:上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。
如图所示：【变式练习】1．如图所示是正常连接家庭电路的一部分。
下列说法正确的是（）A．导线B与大地之间的电压为220VB．试电笔插入三孔插座的左插孔，氖管将发光C．电饭煲接入三孔插座后与电冰箱是串联的D．站在地上的人接触a处金属部分会触电【解答】解:如图所示是正常连接家庭电路的一部分,开关接在导线A上，所以导线A是火线,导线B是零线，A、火线和零线间的电压为220V，零线和大地之间的电压为0V，则导线B与大地之间的电压为0V，故A错误;B、插座的左孔接零线，右孔接火线，所以试电笔插入三孔插座的左插孔时氖管不发光，插入插座的右插孔时氖管发光，故B错误；C、由图可知,电饭煲接入三孔插座后与电冰箱是并列连接的，且电饭煲与电冰箱工作时互不影响,所以电饭煲接入三孔插座后与电冰箱是并联的，故C错误;D、站在地上的人接触a处金属部分,相当于直接接触了火线，所以会触电，故D正确。
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半桥整流：
Um
I pin 2C1 f
全桥整流：UmFra bibliotekI pin 4C1 f
全桥整流时，流过电流表的电流增大1倍
要求：电容C1、电流Ipin和频率f测量准确，频率不发生变化
6.3 直流高压的测量
注意：带有脉动的直流高压中，脉动分量的幅值 U=(Umax-Umin)/2，脉动系数 S U 3%
U av
分压器（电容式、电阻式）
转换测量法 电流计算法（高压电容器配合整流回路）
6.2.1 球隙法
理论依据：均匀电场中，气体击穿电压与间隙距离 有稳定的对应关系。球隙特点：电场较为均匀。
测量方法：利用试验变压器低压侧的读数换算。取 10次的平均值，并保证标准偏差<10%平均值。最后 再进行大气环境的修正。
Ipin 1
T /2
idt
T /2 U ( dC1 )dt
T0
0 T dt
U
T
Cmax Cmin
dC1
Uf
(Cmax
Cmin )
2U (Cmax
Cmin )
n 60
U
nC 30
n----电极转速，转/分钟
CQ A
Ud
也可把电流表换成取样电阻， 读取电阻上的电压值。 实际上，旋转电位计上可直接 读出电压值。
（C1＋C2）和L满足谐振条 件后：
U1
C1 C2 C1
U2
电容式PT工作原理推导 等效电路图如下
•
••
I1 I2 I3
L L L (1) KCL
••
•
•
U1 I1( XC1 j) I3 X L j U3 L L (2) KVL
•
•
•
I2
I3
XL j U3 X C2 j
L L L (3)
**** 球隙放电电压是被测电压的峰值
球隙法的布置注意事项（结构见课本）
图中A、B值的要求
A—放电点与大地之间的距离 B—放电点与周围物体之间的距离
使用球隙法应注意：
1 周围物体（主要指带电和接地物体）的影响 2 照射。国标规定：当被测电压<50kV时或者
D<12.5cm时，均须照射。 3 保护电阻。使用串联电阻避免放电时火花灼
伤球表面，保护电阻一般取100k－1M 4 球表面要光滑，表面曲率半径足够大。其表
面要洁净，无灰尘。 5 球隙放电电压是被测电压的峰值。
球隙
6.2.2 静电电压表
原理：带异性电荷的两导体间的静电力与导体间电位差 的平方成正比。
测量方法：与球隙相比，可连续监测被测电压
1. 由于极间电容很小，一般 为5－50pF，电极间靠大 气绝缘，因此吸收功率很 小不影响被测电压。
(1)和(3)代入(2)消去I1和I
，得到
2
VCR
若
X
L
(
X X
C1 C2
1) X C1
0，则
•
U1
•
I3
j
X
L
(
X X
C1 C2
1)
X
C1
(
X C1 X C2
•
1) U 3
•
U1
( X C1 X C2
•
1) U 3
C1
C2
•
U
3
C1
分析
分析条件
X
L
(
X X
C1 C2
1) X C1
R1
R1：分压器高压臂电阻 R2：分压器低压臂电阻
R1
U1
R1 R2 R2
U2
1. 寄生电容的影响显著
R1 2. 电阻上的发热，引起
•
阻值变化，测量电压
R2
V 范围受到限制
•
两种分压器都需考虑消除靠近高压端的电晕
6.2.5 高压电容器配合整流回路
测量通过电容器的电流就 能够推算出被测交流高压 的峰值
6.4.1 球隙法
测量冲击电压的峰值； 测量冲击电压时，与球隙串联的电阻<500 ，寄生电 感<30 H → 【确保瞬态响应特性好】
6.4.2 冲击分压器系统
冲击分压器系统由分压器和测试回路组成
2. 可用于直流、工频，随频 率升高，吸收功率增大。 用于高频时，需考虑吸收 功率。
3. 静电力与电位平方成正比 ，刻度非线性。
6.2.3 电压互感器PT
需要用仪表读取低压侧的数据，可用低压电压表、示波器 、数字记录仪等
分成电磁式和电容式。 电磁式PT：电磁耦合原理 电容式PT：又叫CVT（用于超高压回路），测量回路如下
测量仪器： 高阻分压器 旋转电位计 静电电压表 标准“棒－棒”间隙
6.3.1 高阻分压器
由于测量直流高压时不需要考虑寄生电容的影响 ，所以高压电阻可以不采取屏蔽
6.3.2 静电电压表
表示的是瞬时值的平方的平均值，因此在直流纹波 较大时，读数不是平均值。
6.3.3 旋转电位计
可变电容和电流表串联来测直流高压
高电压技术
第6章 高电压和大电流的测量
对高压测量的要求和必要条件
被测电压高，需专门的高压到低压转换装置 需考虑信号传输过程的畸变 信号变化快，要求测量系统的动态特性好 要充分考虑寄生参数的影响 高电压和冲击电流测量不确定度应≤3％；使用
的低压仪器准确度应≤ 0.5‰（0.5级） 测量系统内部可能存在放电，电磁干扰复杂，
0
其中 X C1
1,
C1
X C2
1
C2
,
X
L
L
则得到
XL
X C1 X C2 X C1 X C2
L
1
（C1
C2）
1
（C1
//
C2）
6.2.4 电容式和电阻式分压器
C1
U1
R
C2 V U2
R的阻抗>>C2的容抗
电压表V输入阻抗高
U1
C1 C2 C1
U2
r1
•
r2
•
r3
•
rn1
•
rn
•
R1
r：屏蔽用分压电阻
U UrR R 1
1
j
2f CR j 2f CR
U
r
j 2f C
U RV
如果 2fCR 1
•
则 U Ur
6.4 冲击高压的测量
冲击电压的特点：持续时间短，波形变化快，幅值高 →要求测量系统有很好的瞬变响应特性 国标规定，冲击电压测量系统的不确定度为： 幅值<3%；波形时间±10%。 对于雷电冲击截波，如果截断时间在0.5~2 s，那 么允许幅值测量的不确定度为<5%；
达到规定要求并不容易
6.2 交流高压的测量
在电力系统中，通常用（电压互感器PT＋低压测量仪表）监 视运行电压。
但在高压实验室中，试验用高压很高，电网用的PT不再适。 重新定制PT的造价高，且PT体积、重量也大，所以一般不用 电压互感器。
试验室常用测量高压的方法：
球隙法
直接测量法 静电电压表 电压互感器(PT)
6.3.4 标准“棒－棒”间隙
棒－棒类似于球间隙
球间隙的问题：测量直流 高压时，球隙放电的分散 性较大，其不确定度超过 了±3％，达到±5％。
所以用棒－棒间隙取代球 间隙测量直流高压。
6.3.5 直流高压纹波的测量
UD Ur
UD：直流电压 纹波分量的计算
Ur：纹波电压
C •
隔直通交？ 分压→