电气测量 第三章
合集下载
《电气测量(第5版)》习题答案
《电气测量》五版习题参考答案第一章1．解：可能出现的读数最大值为220+220×2311005=V,若测出值为230V ，则该读数的绝对误差为 0A A X -=∆ =230-220=10 V,相对误差为 γ0A ∆=×100%22010=×100%=4.5%2．解：该读数的绝对误差为 0A A X -=∆=8.1－8=0.1 A,, 该表的最大引用误差为mm m A ∆=γ×100％ =81.0×100％ =1.25％,按表1-1该电流表的准确度等级可定为1.5级3．解：准确度1级、量程为300V 的电压表,最大绝对误差为 V 3%)1(300±=±⨯=⨯=∆m m m A γ若读数为300V ，则该读数可能的最大绝对误差为V 3±，相对误差为γx A ∆===±3003%1± 读数为200V 时，则该读数可能的最大绝对误差仍为V 3±，此时的相对误差为γxA ∆===±2003%5.1± 4．解：如果选用量程为250V 的电压表，可选准确度为0．5级的电压表，其最大绝对误差为V 25.1%)5.0(250±=±⨯=⨯=∆m m m A γ在测量250V 时相对误差不会超过±0．5％。
若选用量程为300V 的电压表，准确度为0．5级时，其最大绝对误差为1.5V ，测量250V 时相对误差为γxA ∆===±2505.1%6.0±,不能满足要求，必须选用０．２级．最大绝对误差为０．６V ，测量250V 时相对误差为γx A ∆===±2506.0%24.0±,不会超过±0．5％。
若选用量程为５00V 的电压表，准确度为0．２级时，其最大绝对误差为1V ，测量250V 时相对误差为γx A ∆===±2501%4.0±,可以满足要求．, 5．解：(1)该表测量时，可能产生的最大相对误差为%5.0±，最大绝对误差为格75.0%)5.0(150±=±⨯=⨯=∆m m m A γ(2)当读数为140格时最大相对误差为γxA ∆===±14075.0%535.0±,当读数为40格时最大相对误差为γxA ∆===±4075.0%875.1±6．附图1—1解：321γγγγp m n y ++=+54γγr q + =1×0.02％+1×0.015％+1×0.02％+1×±0.015％+1×0.01％=0.08％7．解：用0.5级0--300V 量程的电压表测量95V 电压，最大绝对误差为V 5.1%)5.0(300±=±⨯=⨯=∆m m m A γ最大相对误差为γxA ∆===±955.1%57.1± 用1级0～100V 量程的电压表测量95V 电压，最大绝对误差为V 1%)0.1(100±=±⨯=⨯=∆m m m A γ最大相对误差为γxA ∆===±951%05.1± 可见在测量95V 电压的时候，0.5级0--300V 量程的电压表准确程度,还不如I 级0～100V 量程的电压表。
第3章 基本电气图
7
图3.2
概略图中项目代号标注示例
项目代号应标注在符号附近， 当电路水平布置时，项目代号宜注在符号的上方； 当电路垂直布置时，项目代号宜注在符号的左方。 在任何情况下，项目代号都应水平排列。
8
3.1 功能性简图
3.1.1 概略图
（4）概略图绘制应遵循的基本原则和方法
⑦概略图上可根据需要加注各种形式的注释和说明。如 在连线上可标注信号名称、电平、频率、波形、去向等。 也允许将上述内容集中表示在图的其他空白处。概略图 中设备的技术数据宜标注在图形符号的项目代号下方。 ⑧概略图宜采用功能布局法布图，必要时也可按位置布 局法布图。布局应清晰并利于识别过程和信息的流向。 ⑨概略图中的连线的线型，可采用不同粗细的线型。 ⑩概略图中的远景部分宜用虚线表示，对原有部分与本 期工程部分应有明显的区分。 9
3.1.2 电路图
（4）电路图的内容 ①表示电路元件或功能部件的图形符号； ②表示符号之间的连接关系； ③表示项目代号； ④表示端子标记和特定导线标记； ⑤表示用于逻辑信号的电平约定； ⑥表示为追踪路径或电路的信息(信号代号和位置检 索标记等)； ⑦表示为理解功能部件的辅助信息。
5
（a）
（b）
图3.1 概略图框图内的注释
（c）
（a）采用符号 （b）采用文字 （c）同时采用符号和文字
6
3.1 功能性简图
3.1.1 概略图
（4）概略图绘制应遵循的基本原则和方法 ④概略图中的连线或导线的连接点可用小圆点表示， 也可不用小圆点表示。但同一工程中宜采用其中一种 表示形式。 ⑤图形符号的比例应按模数M确定。符号的基本形状以 及应用时相关的比例应保持一致。 ⑥概略图中表示系统或分系统基本组成的符号和带注 释的框均应标注项目代号，如图3.2所示。
电工及电气测量技术
图1.11 触电者就地脱离电源的方法
上一页 下一页 返 回
（a）检查瞳孔
（b）检查呼吸
（c）检查心跳
图1.12 对触电者的检查
上一页 下一页 返 回
（a）触电者平卧姿势 （b）急救者吹气方法
（c）触电者呼气姿态
图1.13 口对口人工呼吸法
上一页 下一页 返 回
（a）急救者跪跨位置 （b）急救者压胸的手掌位置 •（c）挤压方法示意 （d）突然放松示意
上一页 下一页 返 回
1.2.4 怎样预防触电?
要有必要的安全知识 安装保护设备 创造不导电环境：绝缘、屏护、间距
上一页 下一页 返 回
1.2.5 发生了触电怎么办?
迅速切断电源 触电程度轻重的判断 立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）
人工呼吸法、胸外心脏挤压法
上一页 下一页 返 回
1.2 电工安全基本知识
1.2.1 人为什么会触电？
人体本身就是一个导体，有一定的电阻。
1.2.2 触电有哪几种？
单相触电 两相触电 跨步电压触电
上一页 下一页 返 回
单相触电
两相触电
跨步电压触电
上一页 下一页 返 回
1.2.3 触电程度跟哪些因素有关？
与通过人体电流强度、持续时间、电压频率、 通过人体的途径以及人体状况都有关系。
上一页 下一页 返 回
（a）测量电源插座电压（ACV）
(b) 测量电池电压（DCV）
图1.19 运用万用表测量电源插座及电池的电压
上一页 下一页 返 回
图1.20 测量灯泡的直流电流（ACA）
上一页 下一页 返 回
(a) 转动调零电位器，使指针指零 (b) 读取最上面的电阻刻度，再乘以10倍 图1.21 测量灯泡 与插头导线的电阻
电工仪表与电气测量 第三章 交流电流表和交流电压表
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？
第三章 交流电流、电压的测量 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。
返回目录
量机构。
第三章 交流电流、电压的测量
§3-1电磁系测量机构 §3-2整流系测量机构
§3-3交流电流表和交流电压表
第三章 交流电流、电压的测量
§3-4测量用互感器
§3-5交流电流和电压的测量 §3-6钳形电流表
返回目录
第三章 交流电流、电压的测量
§3-1 电磁系测量机构
1．掌握电磁系测量机构的结构。 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。
第三章 交流电流、电压的测量
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？
第三章 交流电流、电压的测量
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。
返回目录
第三章 交流电流、电压的测量
第三章 交流电流、电压的测量
电压互感器的符号
电压互感器接线图
第三章 交流电流、电压的测量
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，用 KTV表示，即 U1N K TV U 2N
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 U1＝KTV ×U2
比较式电测仪表
电气测量技术
9
第三章 比较式电测仪表
3.1 直流电位差计的应用
直流电位差计除了可以测量有限大小的电压或电动势 外，还可以用来测量高电压（高电动势）、电流、直流功 率和电阻。 Ix Ux R1 + R2 ' Ix = Ux = Ux RN R
R1
2
P Ux U’x Us
负 载
P
电 位
R2
U Ux Us
电气测量技术
2
第三章 比较式电测仪表
比较式电测仪表
比较式仪表的分类
将被测量与已知标 准量相比较， 准量相比较，当检 测仪表指零时， 测仪表指零时，达 到全补偿状态。 到全补偿状态。
比较式电测仪表 补偿测量仪表 全补偿 差值补偿 电桥测量仪表 直流电桥 交流电桥
先利用标准量对被测量进 行补偿， 行补偿，再对剩下的被测 量与标准量间的微小差值 进行测量。 进行测量。 电气测量技术
电 位
RN
差 计
差 计
电
电气测量技术
测 back
电
测电
10
第三章 比较式电测仪表
3.2 电桥
2.2.1 概述（电桥：bridge） 概述（电桥： ） 2.2.2 直流电桥：D.C.bridge 直流电桥： 2.2.3 交流电桥：A.C.bridge 交流电桥： 2.2.4 有源电桥：active bridge 有源电桥： 2.2.5 数字电桥：digital bridge 数字电桥： 2.2.6 智能电桥：intelligent bridge 智能电桥：
16
第三章 比较式电测仪表 3.2.2 直流电桥-开尔文电桥
比较式电测仪表
用于测量阻值较低 用于测量阻值较低 （<1 ）的电阻
9
第三章 比较式电测仪表
3.1 直流电位差计的应用
直流电位差计除了可以测量有限大小的电压或电动势 外，还可以用来测量高电压（高电动势）、电流、直流功 率和电阻。 Ix Ux R1 + R2 ' Ix = Ux = Ux RN R
R1
2
P Ux U’x Us
负 载
P
电 位
R2
U Ux Us
电气测量技术
2
第三章 比较式电测仪表
比较式电测仪表
比较式仪表的分类
将被测量与已知标 准量相比较， 准量相比较，当检 测仪表指零时， 测仪表指零时，达 到全补偿状态。 到全补偿状态。
比较式电测仪表 补偿测量仪表 全补偿 差值补偿 电桥测量仪表 直流电桥 交流电桥
先利用标准量对被测量进 行补偿， 行补偿，再对剩下的被测 量与标准量间的微小差值 进行测量。 进行测量。 电气测量技术
电 位
RN
差 计
差 计
电
电气测量技术
测 back
电
测电
10
第三章 比较式电测仪表
3.2 电桥
2.2.1 概述（电桥：bridge） 概述（电桥： ） 2.2.2 直流电桥：D.C.bridge 直流电桥： 2.2.3 交流电桥：A.C.bridge 交流电桥： 2.2.4 有源电桥：active bridge 有源电桥： 2.2.5 数字电桥：digital bridge 数字电桥： 2.2.6 智能电桥：intelligent bridge 智能电桥：
16
第三章 比较式电测仪表 3.2.2 直流电桥-开尔文电桥
比较式电测仪表
用于测量阻值较低 用于测量阻值较低 （<1 ）的电阻
电气与电子测量技术(罗利文)课后习题答案
解：传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗 的函数关系式为
由此可见，等效阻抗与电阻率、磁导率以及几何形状有关，还与线圈的几何数、线圈中激磁电流频率f有关，同时还与线圈与导体间的距离x有关。
由此可知
M与距离x相关，可用于测量位移、振幅，厚度等。
R1、R2与传感线圈、金属导体的电导率有关，且电导率是温度函数，可用于测量表面温度、材质判别等。
设输入交流电压 为正半周，即A点为正，B点为负，则二极管 、 导通， 、 截止。在A→E→C→B支路中，C点电位由于 的增大而比平衡时低；在A→F→D→B支路中，D点电位由于 的减小而比平衡时高，即D点电位高于C点电位，此时直流电压表正向偏转。
设输入交流电压 为负半周，即A点为负，B点为正，则二极管 、 导通， 、 截止。在B→C→F→A支路中，C点电位由于 的减小而比平衡时低。在B→D→E→A支路中，D点电位由于 的增加而比平衡时的电位高。所以仍然是D点电位高于C点电位，直流电压表正向偏转。因此只要衔铁上移，不论输入电压是正半周还是负半周，电压表总是正向偏转，即输出电压 总为下正上负。
解：
图3-7变压器式交流电桥
图3-7的交流电桥图中，当衔铁向上移动和向下移动相同距离时，其输出大小相等，方向பைடு நூலகம்反。由于电源电压是交流，所以尽管式中有正负号，还是无法加以分辨。可采用带有相敏整流的交流电路，如图3-8所示。
图3-8相敏整流交流电路
当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z0，电桥处于平衡状态，输出电压 ；当衔铁上移，使上线圈阻抗增大，Z1=Z0+Z，而下线圈阻抗减少，Z2=Z0Z。
图3.1压电传感器的等效电路
由于外力作用而在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。
由此可见，等效阻抗与电阻率、磁导率以及几何形状有关，还与线圈的几何数、线圈中激磁电流频率f有关，同时还与线圈与导体间的距离x有关。
由此可知
M与距离x相关，可用于测量位移、振幅，厚度等。
R1、R2与传感线圈、金属导体的电导率有关，且电导率是温度函数，可用于测量表面温度、材质判别等。
设输入交流电压 为正半周，即A点为正，B点为负，则二极管 、 导通， 、 截止。在A→E→C→B支路中，C点电位由于 的增大而比平衡时低；在A→F→D→B支路中，D点电位由于 的减小而比平衡时高，即D点电位高于C点电位，此时直流电压表正向偏转。
设输入交流电压 为负半周，即A点为负，B点为正，则二极管 、 导通， 、 截止。在B→C→F→A支路中，C点电位由于 的减小而比平衡时低。在B→D→E→A支路中，D点电位由于 的增加而比平衡时的电位高。所以仍然是D点电位高于C点电位，直流电压表正向偏转。因此只要衔铁上移，不论输入电压是正半周还是负半周，电压表总是正向偏转，即输出电压 总为下正上负。
解：
图3-7变压器式交流电桥
图3-7的交流电桥图中，当衔铁向上移动和向下移动相同距离时，其输出大小相等，方向பைடு நூலகம்反。由于电源电压是交流，所以尽管式中有正负号，还是无法加以分辨。可采用带有相敏整流的交流电路，如图3-8所示。
图3-8相敏整流交流电路
当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z0，电桥处于平衡状态，输出电压 ；当衔铁上移，使上线圈阻抗增大，Z1=Z0+Z，而下线圈阻抗减少，Z2=Z0Z。
图3.1压电传感器的等效电路
由于外力作用而在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。
电气测量技术与仪器习题讲解
σ ′ = σ ′ / 14 = 0.0048
第二章 习题5
④.在置信概率为0.99时,写出测量结果的表达式. 答:当置信概率为0.99时,K=2.58,则
m = ±( Kσ ′) = ±0.012V
由于测量有效位数影响,测量结果表示为
U x = U x ± m = 28.51 ± 0.01V
电气测量仪器楞次定律习题讲解测量学课后习题答案电阻的测量习题工程测量习题电气图纸讲解仪器分析习题工程测量习题答案电气原理图讲解仪器分析习题答案
电气测量技术与仪器
第二,三章 习题讲解
第二章 习题 1
1.现校准为量程100mV,表盘刻度为100等份毫伏表,数据如下:
试求: ①.计算各校准点的绝对误差和修正值,并填入表中; 答案见上表 ②.确定被校表的准确度等级; 最大绝对误差Um=0.4,则最大相对误差=0.4%<0.5% 被校表的准确度等级为0.5
11 = 4.9 2.2S
第三章 习题4
γ= 1 ω 1- ω0
2
+ 2ξ ω ω0
1 ≤ 5%
2
f ω MAX = = 0.22 f0 ω0 f =
ωMAX 0.22ω0 = = 4775HZ 2π 2π
ω = 0.22 ω0
�
d2 y dy + 3.0 × 10 3 + 2.25 × 1010 y = 11.0 × 1010 x 2 dt dt
其中:y-输出电荷量,PC(皮库), x-输入加速度,m/s2 试确定该传感器的 ω 0, ,K值;若允许动态幅值误差小于5%,求被测信号的 ζ 最高f和 f f τ 解: 2 3 10
Q = 0.24 I 2 R t
=±1%
第三章 局部放电试验
第三章局部放电试验随着电力系统电压的不断提高，电气设备在工作电压下的局部放电是使绝缘老化并发展到击穿的重要原因。
局部放电试验是检测绝缘内部局部放电的极好的方法。
因此，局部放电试验已被定为高压设备绝缘试验的重要项目之一。
第一节局部放电特征及原理一、局部放电的特征局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。
它表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。
这种放电的能量是很小的，所以它的短时存在并不影响到电气设备的绝缘强度。
但若电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。
局部放电是一种复杂的物理过程，除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、光、热以及新的生成物等。
从电性方面分析，产生放电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。
最明显的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。
当试品中的气隙放电时，相当于试品失去电荷q，并使其端电压突然下降△U，这个一般只有微伏级的电源脉冲叠加在千伏级的外施电压上。
所有局部放电测试设备的工作原理，就是将这种电压脉冲检测出来。
其中电荷q称为视在放电量。
二、局部放电的机理1．局部放电的发生机理局部放电的发生机理可以用三电容模型来描述图3-1 电极组合的电气等值回路描述局部放电几个主要参量。
(1)视在放电电荷q。
它是指将该电荷瞬时注入试品两端时，引起试品两端电压的瞬时变化量与局部放电本身所引起的电压瞬时变化量相等的电荷量，视在电荷一般用pC(皮库)来表示。
(2)局部放电的试验电压。
它是指在规定的试验程序中施加的规定电压，在此电压下，试品不呈现超过规定量值的局部放电。
(3)局部放电能量w。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
率的正比关系 , 即
KW P CP
q
等式两边各除以 2π乘以 t 可得 t CP t ,即
2π 2π N CW
2π 上式表示铝盘经过时间 t ,所转动过的转数N与电能成正比。
返回本章首页
第六节 三相有功电能表
感应式三相有功电能表，是利用两只或三只单相有 功电能表，将铝盘装在一个公共轴上，使转数直接反 映三相电能。积算器的示值就是三相总电能，连接方 法与功率表的两表法或三表法相同。
当 S0 1, S 1 0 按产品目录提供的 f1.4 为3.4,可求出
U2
f F RR2EF 8.06 U1 G
f1.4
248.9mV
4.求电压取样电路的分压电阻：由于取样电压从
220V降压得来，可推出应接入的分压电阻，例如图中R4R14为分压电阻。
U2 220
R4
R4 R5
R14
返回本章首页
返回本章首页
第七节 三相无功电能表和无功电能的测量
无功功率一般无需测量，但电力系统为了限 制用户滥用无功电能，对装机容量大的用户， 采取无功电能收费政策，促使用户采取措施提 高功率因数。为此要对这种用户加装无功电能 表。
DX1型三相无功电能表，适用于三相四线制， DX2型三相无功电能表适用于三相三线制。
一、三相四线制无功电能的测量
对三相四线制系统，测量无功电能可用DX1型无功电 能表，该表为两元件结构，两组铝盘装在同一转轴上， 读数为三相总无功电能。每一组驱动元件有两个固定电 流线圈，即基本线圈与附加线圈，两线圈绕在同一铁心 上，匝数相等，极性相反。
DX1型三相无功电能表测量无功电能的原理：
若通过基本线圈的电流为I A IC 通过附加线圈的电流为IB
1
功率因数越低 ，tg 越大，造成的误差就越大，对于测量低功率
因数的功率，十分不利，加接补偿电容后，可消除感抗影响，使
减少，误差下降。
三、采用张丝结构低功率因数功率表
1.采用张丝结构低功率因数功率表，是从提 高灵敏度方面着眼，解决功率示值太小的问题。 使得功率较小时，也能有较大示值。这是因为 张丝结构不用转轴，摩擦力小，灵敏度高。在 同样电流条件下，能得到较大的偏转角度。
二、电能测量方法
1.直接法：直接测量电能，直流可使用电动系电能
表，交流用感应系或电子电能表。
2.间接法：电能测量一般不用间接法，只有在功率
稳定不变的情况下用功率表和记时时钟进行测量。
三、变换式功率表
常用的功率表多采用电动系，由于电动系仪表的生 产工艺比较复杂，所以近年来发展了利用磁电系表芯 做成的变换式功率表，表的结构如图。
Electrical Measure
第三章 功率和电能的测量
• 第一节 功率和电能的测量方法 • 第二节 电动系功率表 • 第三节 低功率因数功率表 • 第四节 三相功率的测量 • 第五节 感应系电能表及电能的测量 • 第六节 三相有功电能表 • 第七节 三相无功电能表和无功电能的测量 • 第八节 静止式电子电能表 • 第九节 电子式三相电能表
第八节 静止式电子电能表
一、单相静止式电子电能表结构
图中乘法器和频率变换器可选用专用集成电路。步 进电动机和字轮也有单独的部件产品，所以电子电能表 实际是在电能表专用集成电路和字轮部件的基础上，配 置相应的取样电路构成，生产工艺简单，可靠性高，已 开始取代过去生产工艺复杂、耗材多的感应系电能表。
二、单相静止式电子电能表的专用集成电路
四、变换式功率表的工作原理
变换式功率表先通过由两个互感器组成的取样电路，检
测负载的电压与电流，由于两个互感器的一次绕组接法相
反，使得互感器次绕组的电流与负载的u、i关系如下式
所示。
i1
N1 N2
(u RA
i)
i2
N1 N2
u
(
Ru1 A
i)
然后利用半导体二极管的平方律特性，使得磁电系指
示仪表的两端电压 up与负载的u、i 乘积即功率成正比。
三表法：
适用于三相四线制，电压、负载不对称的系 统，被测三相总功率为三表读数之和，即
P P1 P2 P3
二、用三相功率表测三相功率
将两只或三只或两 只单相功率表的可动 线圈装在一个公共转 轴上即组成两元件或 三元件的三相功率表， 其公共转轴的转矩直 接反映三相总功率， 因此可从标尺上直接 读出三相功率表。
适用于三相三线制，通过电流线圈的电流为线电流，加在 电压线圈上的电压为线电压，三相总功率等于两表读数之和。
P U AC I A cos(U AC I A ) U BC I B cos(U BC I B ) P1 P2
1.负载对称并为阻性时，两表读数相等。 2.负载对称且功率因数为0.5，有一只功率表读数为0。 3.负载对称且功率因数小于0.5，一只功率表读数为负值。
完成功率到电压的变换。并在标尺上刻以功率值。
二极管平方律特性
up
u1
u2
K (i1R0 )2
K (i2 R0 )2
K
(
N1 N2
)2
R0
2
(4
1 RA
ui)
返回本章首页
第二节 电动系功率表
一、工作原理
测量功率时，电动系仪表的固定
线圈与负载串联，反映负载电流 I ， 仪表的可动线圈与负载并联，反映 负载电压 U ，按电动系仪表工作原 理，可推出可动线圈的偏转角正比 于负载功率P。
对AD7755需要提供两组直流电源，其中片内数字电路、 模拟电路所需直流电源，由二极管VD2整流并经IC2稳压 后提供，基准电压由IC4产生。
使用时要根据电能表的额定电流、额定电压选择取样 电阻，并进行调节，取样电阻计算步骤如下：
1.求得从F1、F2输出的脉冲频率：根据计数器
的电表常数。设配套用的计数器的电表常数为100imp/kWh， 电能表的电压为220V，额定电流为10A，可求得工作在额 定电压、额定电流时的脉冲频率。（若工作电流未达到额 定，相应的脉冲频率将减少。）
U AB U BC UCA U L
M CP1 KW 3U L I L sin(30 )
M CP2 KW 3U L I L sin(30 )
两组线圈对铝盘产生的总力矩
M CP M CP1 M CP2 KW 3Q
二、三相三线制无功电能的测量
测量三相三线制无功电能可用DX2型无功电能表， 该表也是二元件结构，可直接读出三相无功电能，该 表电压圈串接一电阻,调节R，使电压与工作磁通相位 差为60°，接线如图。
2.若被测功率因数小于额定功率因数， 要注意指针虽未超过满度，电流圈的电 流可能超过额定值。为此测量功率时最 好再用一个电流表监视电流状态。
返回本章首页
第四节 三相功率的测量
一、用单相功率表测三相功率
一表法： 适用于电压、负载对称的系统。三相负载的
总功率，等于功率表读数的三倍。
P 3 P
二表法：
第一节 功率和电能的测量方法
一、功率测量方法
1.直接法：测量功率可直接用电动系功率表、数字
功率表或三相功率表，测量三相功率还可以用单相功 率表接成两表法或三表法，虽然有求和过程，但一般 仍将它归为直接法。
2.间接法：直流可通过测量电压、电流间接求得功
率。交流则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。
2.采用张丝结构之后，如果使用光指示装置， 则可得到更高的仪表灵敏度。张丝结构的组成 可参看第二章第三节。
四、使用低功率因数功率表的注意点： 低功率因数功率表提供三个额定值，
即额定电压、额定电流和额定功率因数。 使用时除电压、电流不得超过额定值外， 还应注意
1.若被测功率因数大于额定功率因数， 要注意指针是否超过满度
本章要点
• 本章介绍电动系功率表、低功率因数功 率表、三相功率表、感应系电能表的原理 与使用方法,其中工作原理可作一般了解， 测量方法以及测量时的电路连线，包括单 相与三相，有功与无功的功率表、有功与 无功电能表都必须熟练掌握。
• 本章第八、九节介绍静止式电子电能表 的原理与电路结构，由于电测仪表广泛应 用电子电路，通过电子电能表的电路结构， 进一步了解仪表中电子器件的使用方法。
二、带补偿电容的低功率因数功率表
由于功率表的电压线圈存
在感抗，通过电压线圈的电
流与电压的相位差为 ，功
率表指针偏转角为
KI1I2 cos
K p I1U cos( )
上式与无感抗的功率表 指针偏转角相比其误差为
cos
cos( - ) - cos cos
(cos
tg sin ) cos
•
••
•
••
则两组线圈的合成磁场将分别与 I AB I A I B、 ICB IC I B 成
正比， 两组线圈对铝盘产生的力矩分别由下式决定
M CP1 KWU BC I AB cos[90 (30 )] M CP2 KWU I AB CB cos[90 (30 )]
由于I A I B IC I AB / 3 ICB / 3 可推出
可供选择的电能表专用集成电路有AD7755、AD7750等
芯片，下图为AD7755的结构与引脚示意图。
增益调节
晶振连接点 复位
高通滤波器
电流取 样输入
校验脉冲 频率调节
步进电机 驱动频率 调节
基准电压输入
电压取样输入
电能输入 直流电源 接步进电机 输出校验脉冲 输出判别
三、AD7755外接电路
四、AD7755外接电路计算
两元件三相功 率表结构
返回本章首页
第五节 感应系电能表及电能的测量
一、感应系电能表结构
二、工作原理
铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生的转动力矩与 负载功率成正比，由永久磁铁产生的制动力矩与转速成 正比。写成等式为
KW P CP
q
等式两边各除以 2π乘以 t 可得 t CP t ,即
2π 2π N CW
2π 上式表示铝盘经过时间 t ,所转动过的转数N与电能成正比。
返回本章首页
第六节 三相有功电能表
感应式三相有功电能表，是利用两只或三只单相有 功电能表，将铝盘装在一个公共轴上，使转数直接反 映三相电能。积算器的示值就是三相总电能，连接方 法与功率表的两表法或三表法相同。
当 S0 1, S 1 0 按产品目录提供的 f1.4 为3.4,可求出
U2
f F RR2EF 8.06 U1 G
f1.4
248.9mV
4.求电压取样电路的分压电阻：由于取样电压从
220V降压得来，可推出应接入的分压电阻，例如图中R4R14为分压电阻。
U2 220
R4
R4 R5
R14
返回本章首页
返回本章首页
第七节 三相无功电能表和无功电能的测量
无功功率一般无需测量，但电力系统为了限 制用户滥用无功电能，对装机容量大的用户， 采取无功电能收费政策，促使用户采取措施提 高功率因数。为此要对这种用户加装无功电能 表。
DX1型三相无功电能表，适用于三相四线制， DX2型三相无功电能表适用于三相三线制。
一、三相四线制无功电能的测量
对三相四线制系统，测量无功电能可用DX1型无功电 能表，该表为两元件结构，两组铝盘装在同一转轴上， 读数为三相总无功电能。每一组驱动元件有两个固定电 流线圈，即基本线圈与附加线圈，两线圈绕在同一铁心 上，匝数相等，极性相反。
DX1型三相无功电能表测量无功电能的原理：
若通过基本线圈的电流为I A IC 通过附加线圈的电流为IB
1
功率因数越低 ，tg 越大，造成的误差就越大，对于测量低功率
因数的功率，十分不利，加接补偿电容后，可消除感抗影响，使
减少，误差下降。
三、采用张丝结构低功率因数功率表
1.采用张丝结构低功率因数功率表，是从提 高灵敏度方面着眼，解决功率示值太小的问题。 使得功率较小时，也能有较大示值。这是因为 张丝结构不用转轴，摩擦力小，灵敏度高。在 同样电流条件下，能得到较大的偏转角度。
二、电能测量方法
1.直接法：直接测量电能，直流可使用电动系电能
表，交流用感应系或电子电能表。
2.间接法：电能测量一般不用间接法，只有在功率
稳定不变的情况下用功率表和记时时钟进行测量。
三、变换式功率表
常用的功率表多采用电动系，由于电动系仪表的生 产工艺比较复杂，所以近年来发展了利用磁电系表芯 做成的变换式功率表，表的结构如图。
Electrical Measure
第三章 功率和电能的测量
• 第一节 功率和电能的测量方法 • 第二节 电动系功率表 • 第三节 低功率因数功率表 • 第四节 三相功率的测量 • 第五节 感应系电能表及电能的测量 • 第六节 三相有功电能表 • 第七节 三相无功电能表和无功电能的测量 • 第八节 静止式电子电能表 • 第九节 电子式三相电能表
第八节 静止式电子电能表
一、单相静止式电子电能表结构
图中乘法器和频率变换器可选用专用集成电路。步 进电动机和字轮也有单独的部件产品，所以电子电能表 实际是在电能表专用集成电路和字轮部件的基础上，配 置相应的取样电路构成，生产工艺简单，可靠性高，已 开始取代过去生产工艺复杂、耗材多的感应系电能表。
二、单相静止式电子电能表的专用集成电路
四、变换式功率表的工作原理
变换式功率表先通过由两个互感器组成的取样电路，检
测负载的电压与电流，由于两个互感器的一次绕组接法相
反，使得互感器次绕组的电流与负载的u、i关系如下式
所示。
i1
N1 N2
(u RA
i)
i2
N1 N2
u
(
Ru1 A
i)
然后利用半导体二极管的平方律特性，使得磁电系指
示仪表的两端电压 up与负载的u、i 乘积即功率成正比。
三表法：
适用于三相四线制，电压、负载不对称的系 统，被测三相总功率为三表读数之和，即
P P1 P2 P3
二、用三相功率表测三相功率
将两只或三只或两 只单相功率表的可动 线圈装在一个公共转 轴上即组成两元件或 三元件的三相功率表， 其公共转轴的转矩直 接反映三相总功率， 因此可从标尺上直接 读出三相功率表。
适用于三相三线制，通过电流线圈的电流为线电流，加在 电压线圈上的电压为线电压，三相总功率等于两表读数之和。
P U AC I A cos(U AC I A ) U BC I B cos(U BC I B ) P1 P2
1.负载对称并为阻性时，两表读数相等。 2.负载对称且功率因数为0.5，有一只功率表读数为0。 3.负载对称且功率因数小于0.5，一只功率表读数为负值。
完成功率到电压的变换。并在标尺上刻以功率值。
二极管平方律特性
up
u1
u2
K (i1R0 )2
K (i2 R0 )2
K
(
N1 N2
)2
R0
2
(4
1 RA
ui)
返回本章首页
第二节 电动系功率表
一、工作原理
测量功率时，电动系仪表的固定
线圈与负载串联，反映负载电流 I ， 仪表的可动线圈与负载并联，反映 负载电压 U ，按电动系仪表工作原 理，可推出可动线圈的偏转角正比 于负载功率P。
对AD7755需要提供两组直流电源，其中片内数字电路、 模拟电路所需直流电源，由二极管VD2整流并经IC2稳压 后提供，基准电压由IC4产生。
使用时要根据电能表的额定电流、额定电压选择取样 电阻，并进行调节，取样电阻计算步骤如下：
1.求得从F1、F2输出的脉冲频率：根据计数器
的电表常数。设配套用的计数器的电表常数为100imp/kWh， 电能表的电压为220V，额定电流为10A，可求得工作在额 定电压、额定电流时的脉冲频率。（若工作电流未达到额 定，相应的脉冲频率将减少。）
U AB U BC UCA U L
M CP1 KW 3U L I L sin(30 )
M CP2 KW 3U L I L sin(30 )
两组线圈对铝盘产生的总力矩
M CP M CP1 M CP2 KW 3Q
二、三相三线制无功电能的测量
测量三相三线制无功电能可用DX2型无功电能表， 该表也是二元件结构，可直接读出三相无功电能，该 表电压圈串接一电阻,调节R，使电压与工作磁通相位 差为60°，接线如图。
2.若被测功率因数小于额定功率因数， 要注意指针虽未超过满度，电流圈的电 流可能超过额定值。为此测量功率时最 好再用一个电流表监视电流状态。
返回本章首页
第四节 三相功率的测量
一、用单相功率表测三相功率
一表法： 适用于电压、负载对称的系统。三相负载的
总功率，等于功率表读数的三倍。
P 3 P
二表法：
第一节 功率和电能的测量方法
一、功率测量方法
1.直接法：测量功率可直接用电动系功率表、数字
功率表或三相功率表，测量三相功率还可以用单相功 率表接成两表法或三表法，虽然有求和过程，但一般 仍将它归为直接法。
2.间接法：直流可通过测量电压、电流间接求得功
率。交流则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。
2.采用张丝结构之后，如果使用光指示装置， 则可得到更高的仪表灵敏度。张丝结构的组成 可参看第二章第三节。
四、使用低功率因数功率表的注意点： 低功率因数功率表提供三个额定值，
即额定电压、额定电流和额定功率因数。 使用时除电压、电流不得超过额定值外， 还应注意
1.若被测功率因数大于额定功率因数， 要注意指针是否超过满度
本章要点
• 本章介绍电动系功率表、低功率因数功 率表、三相功率表、感应系电能表的原理 与使用方法,其中工作原理可作一般了解， 测量方法以及测量时的电路连线，包括单 相与三相，有功与无功的功率表、有功与 无功电能表都必须熟练掌握。
• 本章第八、九节介绍静止式电子电能表 的原理与电路结构，由于电测仪表广泛应 用电子电路，通过电子电能表的电路结构， 进一步了解仪表中电子器件的使用方法。
二、带补偿电容的低功率因数功率表
由于功率表的电压线圈存
在感抗，通过电压线圈的电
流与电压的相位差为 ，功
率表指针偏转角为
KI1I2 cos
K p I1U cos( )
上式与无感抗的功率表 指针偏转角相比其误差为
cos
cos( - ) - cos cos
(cos
tg sin ) cos
•
••
•
••
则两组线圈的合成磁场将分别与 I AB I A I B、 ICB IC I B 成
正比， 两组线圈对铝盘产生的力矩分别由下式决定
M CP1 KWU BC I AB cos[90 (30 )] M CP2 KWU I AB CB cos[90 (30 )]
由于I A I B IC I AB / 3 ICB / 3 可推出
可供选择的电能表专用集成电路有AD7755、AD7750等
芯片，下图为AD7755的结构与引脚示意图。
增益调节
晶振连接点 复位
高通滤波器
电流取 样输入
校验脉冲 频率调节
步进电机 驱动频率 调节
基准电压输入
电压取样输入
电能输入 直流电源 接步进电机 输出校验脉冲 输出判别
三、AD7755外接电路
四、AD7755外接电路计算
两元件三相功 率表结构
返回本章首页
第五节 感应系电能表及电能的测量
一、感应系电能表结构
二、工作原理
铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生的转动力矩与 负载功率成正比，由永久磁铁产生的制动力矩与转速成 正比。写成等式为