电气测量总结

电气测量 总结

一、课程的目的

掌握基本电量和电路参数的测量方法。电量：电压、电流、功率、频率、相位差、功率因数。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。

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。

二、主要内容

u，i的测量，分为：直流，交流，大，中，小。

功率的测量，分为： 直流，交流；单相，三相；有功，无功。 f,T,,cos的测量方法。

直流电阻的测量，分为：大（兆欧表、超高阻电桥），中（伏安法、电阻表、直流电桥），小（直流双比电桥）。注意小电阻的四端子接法。

交流阻抗的测量：交流电桥，三表法，伏安法，接地电阻的测量。 附件：采样电阻，分流电阻，分压电阻，互感器。 误差分析及传递。

三、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这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、计数和显示。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。若核心的电压表反映的是电压平均值（平均响应数字多用表 Average Responding），则测量交流时仍按正弦量有效值分度，适于测量正弦量。测量非正弦量时，需要根据波形因数换算，计算有效值。若核心的电压表反映的是电压有效值（真有效值数字多用表 True RMS），可以测量正弦波和非正弦波的有效值。

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数字法测量频率和周期不需要A/D转换（只计数显示即可）。

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可以不用A/D转换。

数字表的一些基本技术指标：显示位数，分辨力，准确度（误差）计算。

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。工程测量中因系统误差比较大，湮没了随机误差。

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。

4、工程上最大测量误差的估计（系统误差）。

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。

1T1、磁电系测量机构的基本测量量是0idt，即电流的平均值，也是直流分量。刻度均

T匀。上式中，i可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。通过正弦电流时指针指示为零，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，用于测量正弦量，若测量非正弦量有误差，或需要人工按波形因数换算非正弦量的有效值。磁电系电流表采用并联分流电阻的的方法扩量程。磁电系电压表采用串联分压电阻的方法扩量程。（反映平均值的直流数字电压表与磁电系类似）

1T2idt，即电流的有效值。刻度不均匀。上式0T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。电磁系电流表采用将固定线圈分段，改变串并联方式的方法改变量程。电磁系电压表采用串联分压电阻的方法扩量程。

1T3、电动系测量机构的基本测量量是0i1i2dt，式中i1表示固定线圈电流，i2表示可动

T2、电磁系测量机构的基本测量量是 2

线圈电流，T为基波周期。上式中，i1和i2可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。若

i1和i2为正弦量，则基本测量量表达式可简化为I1I2cos，式中I1表示固定线圈电流i1的有

效值，I2表示可动线圈电流i2的有效值，为i1、i2的相位差。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。电磁系电流表将固定线圈分段，改变串并联方式改变量程。电磁系电压表串联分压电阻扩量程。功率表扩电压量程和改变电流量程的方法与电动系电压表、电流表相同。

4、测量用互感器分电压互感器和电流互感器。主要用于隔离和降低交流高电压和大电流，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，110 kV及以上为1 A。需要掌握互感器的正确使用方法。了解影响互感器误差的因素。

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） 功率的测量。

1T1、 电动系功率表可测量交直流功率，因电动系测量机构的基本测量量是0i1i2dt，配合外

T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。

2、 功率表的正确使用。

3、 功率表的角误差。什么时候需使用低功率因数功率表。

4、 牢固掌握单相有功、无功的测量方法。

5、 牢固掌握三相有功、无功的测量方法。

6、 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。

（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。相位可转化为时间进行测量，负

载上电压、电流的相位差取余弦即为功率因数。

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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。

3、 电动系比率型相位表（功率因数表）的基本原理和正确使用方法。

4、掌握示波器测量频率和相位的方法。理解基本原理，能根据时域波形或李沙育图形确定待测的频率和相位。

（五） 电路参数的测量。

1、 掌握直流电阻、交流阻抗的测量方法。

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

正确使用。

3、 掌握电路参数的常用间接测量方法。如伏安法，三表法等。

（六） 数字电压表和万用表

1、 了解数字电压表的基本原理，A/D + 计数显示。掌握数字电压表的基本技术指标，如

显示位数，分辨力，准确度（误差）计算，准确度等级的定义。

2、 理解平均值响应数字电压表和有效值响应数字电压表的适用情况。

3、 了解数字万用表的基本原理。测量线路 + 数字电压表。

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