电流、电压与功率测量
测量电功率的几种特殊方法
测量电功率的几种特殊方法1.电流、电压和功率因数测量法这是最常见和最基本的测量电功率的方法之一、通过测量电路中的电流和电压，可以计算出功率。
对于交流电路，还需要测量功率因数。
这种方法的主要优点是简单易行，不需要特殊的设备和复杂的计算。
但是，对于非线性负载和功率因数敏感的应用，可能会导致测量误差。
2.瞬时功率测量法瞬时功率测量法通过测量电流和电压的瞬时值来计算功率。
这种方法特别适用于波动较大的非稳态负载。
它使用快速采样的传感器来捕获瞬时电流和电压，并对它们进行数学处理以获得功率。
瞬时功率测量法可以提供更准确的结果，但需要更复杂的数据处理和计算。
3.有源功率测量法有源功率测量法通过使用专门的电力负载测量仪器来直接测量功率。
这些测量仪器通常具有高分辨率和高精度，可以提供更准确的结果。
有源功率测量法适用于需要精确测量的应用，例如实验室测量、精密仪器校准等。
4.无功功率测量法无功功率是交流电流或电压中产生的无功能量。
测量无功功率可以帮助判断电力系统的功率因数、电力质量等状况。
无功功率通常测量的方式是通过测量电流和电压的相角差。
根据应用和测量要求的不同，可以使用不同的无功功率测量方法，包括电阻及电容抗（容易测量）、正弦上、下限分析等。
5.谐波功率测量法谐波功率测量是测量非线性或谐波电流负载中不同频率上产生的功率。
谐波功率测量需要使用专用的谐波分析仪器来测量各个谐波分量的功率，并将它们相加以得到总功率。
这对于评估谐波滤波器的性能以及检测系统中的谐波问题非常有用。
总结起来，测量电功率的特殊方法包括电流、电压和功率因数测量法、瞬时功率测量法、有源功率测量法、无功功率测量法和谐波功率测量法。
不同的方法适用于不同的电力应用和测量要求，选择合适的方法对于保证电力系统的运行和维护至关重要。
电流、电压与功率测量
在各种科研实验中，对设备或系统的功率进行精 确测量，为研究提供数据支持。
05 测量误差与精度
测量误差的来源
01
02
03
04
仪器误差
测量仪器本身存在的误差，如 电阻、电容、电感等元件的误
差。
环境因素
测量环境中的温度、湿度、气 压等变化，以及电磁干扰等对
测量结果的影响。
测量方法
不同的测量方法可能产生不同 的误差，如直接测量和间接测
功率计的工作原理
电流表与电压表组合
通过测量电流和电压值，计算功率。
热功率计
利用被测设备在工作时产生的热量，通过测量温度变化计算功率。
电子功率计
利用电子传感器和相关电路，实时测量和计算功率。
功率测量的应用场景
电力系统
用于监测和调度电网中的功率负载，保障电力系 统的稳定运行。
节能监测
用于监测设备的能耗情况，评估节能效果，优化 能源利用。
03 电压的测量
电压测量方法
直接测量
分压法
通过使用电压表直接连接到被测电路 的相应点，以测量电压。
利用电阻的分压原理，通过测量分压 电阻上的电压来间接测量被测电压。
比较法
利用已知的标准电压与被测电压进行 比较，从而确定被测电压的大小。
电压表的工作原理
电压表通常由一个灵敏的电流表和一个电阻组成，通过并联方式连接在被测电路中。
利用电子元件和传感器， 将电流转换为电压或电阻 值，再通过模数转换器转 换为数字信号进行显示。
电流测量的应用场景
电力系统
用于监测和调度电网中的 电流值，保障电力系统的 稳定运行。
电机控制
用于控制电机的启动、调 速和制动，通过调节电流 来实现对电机的精确控制。
电压电流功率因数
压之间的相量关系如图所示。图中 U
构成一个
直角三角形，称电压三角形。边长为：电阻电压UR = I
R、
电感电压UX = I X ，总电压U= IZ。 (2)阻抗关系
若将电压三角形各边同除以电流I，可得阻抗三角形，
如图所示。边长为：电阻R、电抗 X，阻抗Z。
(3)功率关系
若将电压三角形各边同乘上电流 I，可得功率三角形，
i =Im·sinωt 根据电磁感应定律
u =Ldi/dt = Ld Im·sinωt/dt =ωL Im·sin(ωt+90°) = Um·sin(ωt+90°)
可知：
1)电感上的电压与电流均为同频率的正弦量。
2)电压越前于电流90°，波形如图所示。
3)电压与电流的有效值关系为
Um=ωL Im U=ωL I
按热效应相等，推出正弦量的有效值等于其幅值除 以 ，即正弦交流电流、电压的有效值为
I =Im/ =0.707 Im ；
u=Um/ =0.707 Um
在电工领域中，一般说到正弦电流、电压的大小及交 流测量仪表的指示读数、电气设备铭牌的额定值，无特 殊说明均指有效值。
三、正弦量的表示方法
上述正弦量的表示方法，无论是用三角函数法，还是 用波形图法，都会给分析和计算带来一定的困难(前者 需要用到三角函数的运算，计算比较烦琐；而后者需要 逐点作图，既费时又不准)。
1 指示仪表的基本结构和作用原理 (1)测量机构 指示仪表可动部分的位移一般反映为偏转的角度，它
相应于仪表所接受的被测量的大小。
指示仪表为了把所测的电量转换成偏转，必须具有接 受电量后能产生转动的机构，叫做测量机构。
(2)测量线路 指示仪表的测量机构在接受一定的电量后，其可动部 分便产生偏转。这些电量不是电流I，便是电压U或者是 两个电流的乘积I 1 I 2 。如果被测量是其他各种电量， 则必须将被测量转换为上述三种量中的一个。
实验三三相交流电路电压、电流的测量
目录
CONTENTS
01. 单 击 添 加 目 录 标 题 02. 实 验 目 的 03. 实 验 原 理 04. 实 验 步 骤 05. 实 验 结 果 分 析 06. 实 验 总 结 与 展 望
掌握三相交流电路电压、电流的测量方法
了解三相交流电路 的基本原理和结构
掌握三相交流电压、 电流的测量方法
系统。
无线测量技术： 随着无线通信技 术的发展，未来 将实现三相交流 电路的无线测量， 简化测量流程， 提高测量效率。
汇报人：XX
了解三相交流电路 中的相位差和功率 因数
掌握三相交流电路 的功率计算和测量
理解三相交流电路的基本原理
掌握三相交流电的产生和传输 方式
理解三相交流电路中电压和电 流的测量方法
了解三相交流电路在电力系统 中的应用和重要性
掌握三相交流电路的基本原理 和计算方法
了解三相交流电路的应用场景
工业生产：电机控制、自动化生产线等 电力系统：输电、变电、配电等 建筑行业：电梯、空调、照明等 交通领域：地铁、动车、高铁等
对比法：将实验数据与理论值进行 比较，分析误差原因
计算法：根据实验数据计算相关参 数，如功率因数、效率等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
图表法：将实验数据绘制成图表， 直观展示数据变化趋势
误差分析法：对实验过程中可能产 生的误差进行分析，提高实验精度
误差分析
测量设备误差：设备精度限制，导致测量结果存在误差 操作误差：实验操作不规范，影响测量结果的准确性 环境因素误差：外部环境变化，如温度、湿度等对测量结果产生影响 理论误差：理论计算过程中存在的近似处理，导致结果与实际值存在偏差
电压、电流的 有效值与幅值
实验五 三相负载电压、电流功率的测量
实验五 三相负载电压、电流、功率的测量 一．实验目的1．熟悉三相交流电路中三相负载的星形联结、三角形联结方法，加深理解三相交流电路中线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系。
2．用实验的方法研究、体会三相四线制电路中中线的作用。
3．掌握三相星形电路有功功率的测量方法。
掌握用二瓦特表法测量三相三线制供电系统的有功功率。
4．熟练掌握功率表的接线和使用方法。
二．实验原理概述及说明 1．三相电源电力系统采用三相三线制和三相四线制的供电方式。
其三相电源的电动势相互对称，即三相电动势幅值相等，频率相等，相位互差120°。
2．三相电源的连接三相电源的联结方式分为星形联结和三角形联结两种。
（1）三相电源的星形联结：从三相绕组的首端A 、B 、C 引出三根导线，称为相线，把三相绕组的末端连接在一起称为中性点，从中性点引出的导线称为中线。
三相电源的星形联结时，线电压LU 是相电压phU 的3倍，三相电源的线电压在相位上超前于相电压30º。
（2）三相电源的三角形联结：把三相绕组的首端和末端依次相连，形成一个回路，从首端A 、B 、C 引出三根端线，这种方式称为三相电源的三角形联结。
三相电源的三角形联结时，线电压与对应的相电压有效值相等，即U L Ph U =，相位相同。
低压供电系统多采用三相四线制的供电方式。
3.三相负载及其联结三相负载可分为对称三相负载和不对称三相负载。
三相电源向负载供电时，三相负载可以接成星形（又称‘Ｙ’形）或三角形（又称‘Δ’形）两种形式。
连接方式如图13-1所示。
在星形联结中又包括有中线（三相四线制）和无中线(三相三线制）两种情况。
(a)星形联结 (b)三角形联结 图13-1 三相负载的两种联结方式 4．三相负载星形联结 （1）三相负载对称当三相对称负载作星形联结时，线电压的有效值LU 是相电压有效值phU 的3倍，线电流L I 等于相电流phI，即： ,UI ILP L Ph== ，流过中线的电流ＩN ＝O ，负载中点N ´的电位与电源中点N的电位相等，即UNN ˊ=0，所以就对称负载而言，中线不起作用，可以去掉中线，采用三相三线制。
电流、电压和功率的测量
Ux R1 R2 R3 R1 R2 R1 R2 Ix R3
总结比较： 取样电阻法比较适合测量较大电流； 反馈电阻法比较适合测量较小电流。
1.1.3 电流-频率转换法 当测量共地小电流时，也可以使用CMOS结构的 555电路，它具有极高输入阻抗，可以直接将电流转换 为脉冲频率输出。但是：电路压降较大，并且波动！
图1-2-2 用普通电压表测量高输出电阻电路的直流电压
E0 E0 U U0 Rv m R0 Rv R0 Rv I m
测量误差：
( K 1) U U 02 02 K U 01 U E0 R0 0 E0 R0 Rv E0
K
U2 U1
目前大量应用的电子式电压表均利用FET输入运算放大器 高阻抗输入的特点，使用了高达10M欧姆的输入分压电阻， R1+R2+R3，其中U1为低压档，U3为高压档位。
图1-1-5 用电流表测量电流
Ix
Ix
E E R0 RL R
I E x r Rr 1 R
Ix Ix r 电流表加入回路， 电流表的内阻会带 Ix Rr 来额外附加误差， r越小附加误差越小。 分析如右：
1.1.2 电流-电压转换法
目前实际电子系统中，电流的测量已经完全采用集成放大器，输出为电 压信号，直接提供给后续的DVM电路或者A/D。以下为典型的取样电阻法。
图1-1-10 电流互感器的电流-电压转换电路
U0 i2 R i1R( N1 N2 )
更多采用方案（b），它对互感器无负载影响，不会产生 相位偏移。CTL6P为小型互感器！
1.2 电压的测量
1.2.1 直流电压的测量
交流电路参数的测量实验报告
交流电路参数的测量实验报告交流电路参数的测量实验报告引言：交流电路参数的测量是电工学中的重要实验之一。
通过测量电流、电压、功率等参数，可以对交流电路的性能进行评估和分析。
本实验旨在通过实际测量，了解交流电路中的不同参数，并掌握相应的测量方法和技巧。
实验设备和仪器：1. 交流电源：提供稳定的交流电源，用于实验电路的供电。
2. 万用表：用于测量电流、电压等参数。
3. 示波器：用于观察交流信号的波形和频率。
4. 电阻箱：用于调节电阻值，改变电路的阻抗。
5. 电容箱：用于调节电容值，改变电路的容抗。
6. 电感箱：用于调节电感值，改变电路的感抗。
实验一：测量交流电路中的电流在实验中，我们首先测量了交流电路中的电流。
通过接入万用表，可以直接测量电路中的电流值。
在测量过程中，我们发现交流电路中的电流呈正弦波形，且幅值随时间变化。
通过示波器的观察，我们可以清晰地看到电流波形的周期性变化。
实验二：测量交流电路中的电压接下来，我们对交流电路中的电压进行了测量。
通过接入万用表，可以直接测量电路中的电压值。
与测量电流类似，交流电路中的电压也呈正弦波形，并随时间变化。
通过示波器的观察，我们可以看到电压波形的周期性变化，并且与电流波形存在一定的相位差。
实验三：测量交流电路中的功率在实验中，我们还测量了交流电路中的功率。
通过测量电压和电流的乘积，可以得到交流电路中的功率值。
通过实验我们发现，交流电路中的功率不仅与电压和电流的幅值有关，还与它们之间的相位差有关。
当电压和电流的相位差为零时，功率达到最大值；当相位差为90度时，功率为零。
实验四：改变电路参数的影响在实验中，我们还改变了电路中的电阻、电容和电感值，观察了它们对交流电路参数的影响。
通过实验我们发现，改变电路中的电阻值可以改变电路的阻抗，从而影响电流和电压的幅值；改变电路中的电容值可以改变电路的容抗，从而影响电流和电压的相位差；改变电路中的电感值可以改变电路的感抗，从而影响电流和电压的相位差。
霍尔传感器测电流，电压，功率
功率放大器简介利用三极的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
功率放大器原理////////////////////////////////////////////////////电参量的测量方法1电压、电流信号的测量电流的测量可采用磁平衡式霍尔电流传感器（亦称为零磁通式霍尔传感器）。
如图3所示。
当被测电流I IN流过原边回路时，在导线周围产生磁场H IN这个磁场被聚磁环聚集，并感应给霍尔器件，使其有一个信号U H输出；这一信号经放大器A 放大，输人到功率放大器中Q1，Q2中，这时相应的功率管导通，从而获得一个补偿电流I O；由于此电流通过多匝绕组所产生的磁场H O与原边回路电流所产生的磁场H IN相反；因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出电压U H逐渐减小，最后当I O与匝数相乘N2I O所产生的磁场与原边N1I IN所产生的磁场相等时，I O不再增加，这时霍尔器件就达到零磁通检测作用。
这一平衡所建立的时间在1μs之内，这是一个动态平衡过程，即原边回路电流I IN的任何变化均会破坏这一平衡的磁场，一旦磁场失去平衡，就有信号输出，经过放大后，立即有相应的电流流过副边线圈进行补偿。
因此从宏观上看副边补偿电流的安匝数在任何时间都与原边电流的安匝数保持相等，即N1I IN=N2I O，所以I IN=N2I O／N1 (I IN为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数；I O为补偿绕组中的电流；N2为补偿绕组的匝数)。
- 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)。
U KMS
1 T 2 U (t )dt T 0
比，主要优点是：
(1) 输入阻抗高，一般直流输入阻抗可达20 MΩ以上。 (2) 分辨力高，可精确到百分之一，即在10 V挡，可分 辨到0.1 V，而指针式的模拟万用表的分辨力为最小刻度间 隔所代表的电压值的一半，量程越大，分辨力越低。
第3章 电流、电压与功率测量 3. 示波器的直流电压挡特别适用于观察较大幅度的
直流电压信号或含有交流成份的直流电压信号。
4. 电子电压表一般为数字式仪表，输入端设有由场 效应管电路组成的阻抗隔离电路和放大电路，因而具 有较高的输入阻抗和灵敏度，适用于在电子电路中测 量高内阻电路的电压。
第3章 电流、电压与功率测量
3.4 交流电压的测量
3.4.1 交流电压的特征与量值表示 常见电压的波形如图3.10所示。
第3章 电流、电压与功率测量
正弦波
脉冲波
方波
三角波
低频噪声波
阶梯波
图3.10 常见电压的波形
第3章 电流、电压与功率测量 2. 交流电压幅度值的相对大小常用峰-峰值、平均值
和有效值来表示。
1) 峰-峰值UP-P 峰-峰值表示信号的最大值与最小值的差。对于对 称的正弦信号来说，更常用的是峰值UP，其等于1/2的 UP-P。如U(t)=Acosωct，则有UP-P=2 A，UP=1 A。
Ux改变为：
R0 1 Ux ( )U x R0 Rx 1 3.3.2 直流电压测量仪表 1.模拟式万用表
在图 3.9 所示分压电路中，使用 MF500-B 型万用表
的100 V挡进行测量，该仪表的灵敏度为10 kΩ/V，可 以推算出在100 V挡的输入电阻为100×10=1000 kΩ=1 MΩ，
第3章 电流、电压与功率测量 2)
U
设电压信号为U（t），其周期为T，
1 T U U (t )dt T 0 1 U T
（3-2）
T
0
U (t ) dt
（3-3）
第3章 电流、电压与功率测量 3) 有效值URMS 有效值指的是信号的均方根值（RMS）。电压信号的有 效值用URMS表示，
流电流的大小，间接地检测出高频电流的大小，具体
原理如图3.5所示。
第3章 电流、电压与功率测量
G D E
A
C
B
图3.5 热电偶电表原理
第3章 电流、电压与功率测量
3.3 直流电压的测量
3.3.1 直流电压的测量原理与方法 一般来说，直流电压测量是将直流电压表直接跨 接在被测电压的两端，由直流电压表读出被测电压的 值。因此，电压测量是一种最简便的电参数测量，其 过程如图3.6所示。
第3章 电流、电压与功率测量
＋
Ux
－
＋ 电压 表
－
图3.6 电压测量
第3章 电流、电压与功率测量 当其与适当的分压电阻相配合时，即组成了直流 电压表，如图3.7所示。
第3章 电流、电压与功率测量
＋ －
Ux
R1 直流电流表 － A ＋ Rg
R2
R3
R4
R5
图3.7 基于直流表的直流电压表构成框图
第3章 电流、电压与功率测量 设被测电路可等效为内阻为 Rx ，开路电压为 Ux 的 电压源，直流电压表的等效内阻为 R0 ，则测量的完整
电路简化为图3.8。
第3章 电流、电压与功率测量
直 流 电 压 表
R0 ＋ A －
＋ －
E
Rx
图3.8 直流电压表测量电路
第3章 电流、电压与功率测量 由图3.8 可知，当直流电压表并接于被测电路两端 时，由于 R0 的存在，
第3章 电流、电压与功率测量
I ＋ E － R E ＋ －
I
＋
A
－
R
(a)
(b)
图3.2 电流表内阻的影响
第3章 电流、电压与功率测量 3.1.2 模拟直流电流表的工作原理 直流电流表多数为磁电式仪表，磁电式仪表一般由可动 线圈、游丝和永久磁铁组成。线圈框架的转轴上固定一个读 数指针，当线圈流过电流时，在磁场的作用下，可动线圈发 生偏转，带动上面固定的读数指针偏转，偏转的角度与通过 可动线圈的电流成正比。模拟直流电流表具有不需电池驱动、 显示稳定等优点，同时亦存在非线性误差大、容易损坏等缺 点。 3.1.3 数字万用表测量直流电流的原理 数字万用表是用电子技术来检测直流电流的。通常在直 流电流挡，对外电路来说，数字万用表仅相当于一个取样电 阻 RN （不同的量程 RN 的值不同），测量时 RN 上有电压信号 Ui=IRN，其测量过程如图3.3所示。
第3章 电流、电压与功率测量
第 3章
3.1 直流电流的测量 3.2 交流电流的测量
3.3 直流电压的测量
3.4 交流电压的测量 3.5 功率测量 3.6 数字万用表的特点与技术原理 思考题3
第3章 电流、电压与功率测量
3.1 直流电流的测量
3.1.1 直流电流测量的原理与方法 其过程如图3.1
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
Ui
预处理
A/D 转换器
数字量
显示
图3.3 数字万用表测量原理框图
第3章 电流、电压与功率测量
3.2 交流电流的测量
3.2.1 低频交流电流的测量原理和方法 图3.4所示的交直流转换电路。
第3章 电流、电压与功率测量
－
A
＋
图3.4 交直流转换电路
第3章 电流、电压与功率测量 3.2.2 高频交流电流的测量原理和方法 我们可以通过测量这种与高频电流密切相关的直
1000 500 R2 // Ri 100 1000 500 100 40V 1000 500 R1 R2 // Ri 500 1000 500
第3章 电流、电压与功率测量
R1 5 00 k
＋
1 00V
－
R2 5 00 k
＋
V
－
图3.9 高内阻电路的电压测量
第3章 电流、电压与功率测量 2. 数字万用表均有电流电压测量挡。与模拟式万用表相
A
图3.1 直流电流测量
第3章 电流、电压与功率测量 设电流表的内阻为 r ，在图 3.2 （ a ）所示的测量电路 中，原电路中电流I=E/R，而在图3.2（b）所示的电路中， 电流改变为I′=E/(R+r) ，两者的误差为
E E Er E 1 I R R r R( R r ) R 1 R / r