项目二直流电压和电流的测量qxy.ppt
项目二 直流电流和电压的测量,任务三直流电流和电压的间接测量,任务二直流电流和电压的直接测量,任务一电流和电压的测量方法,任务四工程案例分析,项目二 电流和电压的测量,任务一电流和电压的测量方法,一、电流表与电压表的使用与选择,1、选择仪表类型 要根据被测电流、电压的性质，是交流还是直流，是否正弦波、波形是否对称选择合适的仪表。若测量对象是非正弦波，而使用按正弦波刻度的电流、电压表，一般还需要将测量结果作必要的换算，以求得正确值。2、选择仪表准确度 要根据测量误差要求，选择仪表的准确度和相应配套扩程设备的准确度，例如选用互感器的准确度要比仪表本身的准确度高出23倍。,项目二 电流和电压的测量,任务一电流和电压的测量方法,一、电流表与电压表的使用与选择,3、选择量程 要根据被测量的大小选择仪表的量程，一般不要使用标尺的前四分之一段。4、选择内阻 要根据被测电路的阻抗大小，选择仪表的内阻，避免接入时影响电路状态。5、选择工作条件 要根据使用环境，选择适合该环境使用的电压电流表，如是否要求防尘、防爆。,项目二 电流和电压的测量,任务一电流和电压的测量方法,二、直接测量：测量电流、电压一般都用直接测量，即用直读式模拟或数字的电流、电压表。测电流时与被测电路串联，测电压时与被测电路并联，但应注意连接在电路中的位置，如图所示。,电流表线圈应接在低电位端,电压表接地标志应接在低电位端,项目二 电流和电压的测量,任务一电流和电压的测量方法,三、间接测量：在特殊情况下，可以用间接法测量。例如在已焊好元件的印制板上，通过测量某电阻两端电压求得电流，或测量通过电阻的电流，求出电阻两端的压降。,在不断开电路的状态下测量电流,项目二 电流和电压的测量,任务一电流和电压的测量方法,二、间接测量：在特殊情况下，可以用间接法测量。例如利用互感器将大电流或高电压变为较低的电流或电压进行测量。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量,一、用磁电系仪表直接测量,（一)磁电系仪表 1结构 固定部分包括：永久磁铁、极掌、圆柱形铁心等。可动部分包括：游丝、铝框、转轴、指针等。,测量机构的结构如图所示。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,测量机构,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,磁电系仪表工作原理 可动线圈通电后，由于线圈在磁场中受到电磁力矩的作用使指针产生偏转，当可动线圈稳定后，可认为驱动力矩等于反作用力矩，并推出仪表偏转角与电流关系为,若与被测电压并联，仪表的内阻为R，则仪表偏转角与电压关系为,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,技术性能 1.灵敏度高、准确度高、表耗功率低 由于永久磁铁与铁心间的气隙小，气隙间的磁感应强度比较强，所以磁电系仪表有比较高的灵敏度。且磁感应强度较强时，驱动力矩大，可采用反作用力矩系数比较大的游丝。有较大的定位力矩，使摩擦力矩的影响减小。内部磁场强度大，外磁场影响相对弱，可获得较高的准确度。且表耗功率低，对被测电路的影响小。所以磁电系仪表是一种应用广泛具有高灵敏度、高准确度、低表耗功率的仪表。2.具有均匀等分的刻度 磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度均匀等分，易于标尺的制作。3,只能用于直流电路 若在交流范围使用，必须配整流器。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,1单量程电流表,（二）磁电系电流表,确定量程后，根据,可以计算出分流电阻的阻值。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,（二）磁电系电流表,当量程为I2 时，分流电阻为,2多量程电流表,多量程电流表有开路式和闭路式两种电路，由于开路式存在不安全的问题，实际中很少应用，下面主要介绍常用的闭路式电流表，如图。当量程为I3 时，分流电阻为,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,（二）磁电系电流表,3使用电流表应注意的事项,（1）电流表必须串入电路；（2）注意电流表的极性，要求电流从电流表的“+”端流入，从“-”端流出；（3）正确选择仪表的量程，测量时尽量使指针在半偏以上，以减小测量误差；（4）选择内阻合适的仪表，希望电流表内阻越小越好。,当量程为I2 时，分流电阻为,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,1单量程电压表,表头指针的偏转角与表头两端的电压成正比如果将表头的标度尺按照电压单位刻度，就成为电压表。分压电阻的确定公式,（三）磁电系电压表,2.多量程电压表,多个电阻与表头串联，再从电阻与电阻之间引出抽头，就成为多量程电压表。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,（三）磁电系电压表,多量程电压表的内阻一般用电压灵敏度表示，即某一量程内阻与电压量程之比。则某一量程内阻的实际阻值等于该电压量程与电压灵敏度的乘积。,3使用电压表应注意的事项,（1）电压表必须并入电路中；（2）注意电压表的极性，要求电压表“+”端接高电位，“-”端接低电位；（3）正确选择仪表的量程，测量时尽量使指针在半偏以上，以减小测量误差；（4）选择内阻合适的仪表，希望电压表内阻越大越好。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,（四）磁电系检流计,分类：指针式、光标式。光标式的结构如图所示。,检流计的主要参数：（1）内阻（2）电流常数（3）外临界电阻（4）阻尼时间（5）自然振荡周期,磁电系检流计是一种灵敏度很高的仪表，常用来检测电路中有无电流通过。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,（四）磁电系检流计,使用检流计应注意的事项：,（1）要求水平放置的检流计，使用前应需调好水平，校准零点；（2）检流计的标尺不是用电流标度，而是按指针末端的线位移标度，单位为mm；（3）选择合适的灵敏度；（4）不允许用欧姆表或电桥测量检流计的内阻，否则，因过流会损坏检流计；（5）用完检流计，要用止动器锁定检流计的可动部分；（6）搬动检流计时，要注意轻拿轻放，避免振断张丝。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用磁电系仪表测量,（五）冲击检流计,冲击检流计的结构与普通磁电系检流计基本相同，但它的可动部分具有较大的惯性。当脉冲电流持续时间很短时，保证脉冲电流结束前检流计可动部分不动，则脉冲电流的电量与检流计可动部分第一次最大偏转成正比。即,式中的CQ为冲击检流计的电量冲击常数，它可以用实验的方法进行测量。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量,二、用直流电位差计测量电压,（一）直流电位差计工作原理 直流电位差计由三个回路组成。其中 回路称为校准回路 回路称为测量回路 回路称为工作电流回路。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用直流电位差计测量,校准回路：利用回路中的标准电池用来校准工作电流，当开关 S 合向回路时，调节R改变工作电流，若检流计指零，则说明标准电池的电动势与工作电流在电阻 上的压降 相互补偿，使。,工作电流回路：包括辅助电源，调节工作电流用的可变电阻、测量电阻和工作调定电阻。工作回路主要任务是提供一个稳定的工作电流，使电阻 和 能得到一个稳定的压降。,测量回路：当开关S合向回路时，调节测量电阻，以改变左端ab二点间的压降（注意：此时不能再调节R，否则工作电流将发生变化），若检流计指零，则表明,为已知从 可求出被测电压值。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用直流电位差计测量,（二）电位差计特点 1.准确度高 a.利用补偿原理:电位差计的平衡是利用电动势互相补偿的原理，因此平衡时不从测量回路的被测电源取用电流，从而消除被测电源的内阻、导线电阻、接触电阻对测量的影响。校准回路也一样，不从标准电池取用电流，保持了标准电池电动势的稳定。b.采用高准确度的元件：在式 中，由于标准电池的电动势比较稳定，调定电阻和测量电阻的左端ab部分选用高准确度和高稳定度的电阻，所以测量准确度可以达到0.001%。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用直流电位差计测量,2.量程低，一般不超过2V；3.不从被测电路吸收能量，测量电压时，相当于内阻无穷 大的电压表。,（二）电位差计特点,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用直流电位差计测量,（三）使用注意事项,1.选择灵敏度合适的检流计，以满足测量的需要，灵度过低将产生较大误差，灵敏度过高电位差计难以达到平衡；2.选择电压足够稳定的工作电源，否则因工作电流不定而产生误差；3.注意标准电池、工作电源和被测电压的极性不能接错；4.校准工作电流时，要避免长时间给标准电池充放电，以免损坏标准电池；5.按照说明书要求的温度和湿度条件保存和使用。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用直流电位差计测量,（四）直流电位差计的应用,当被测电压不超过2V时，可以用直流电位差计直接量；如果被测电压超过2V，需用标准电阻进行分压，然后再用直流电位差计测量，分压电路如图。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量,三、用万用表测量电流和电压,(一)万用电表的结构 万用表是利用多刀多投转换开关，改变电路连接方式，测量不同量程的电压、电流或电阻，是电气维修中常用的工具。除一般测量电压、电流和电阻外，还可测量电子电路的电平，测量电平实际上就是测量电压，不过是被测值与标准值之比的对数形式表示。,当表示功率电平时，可用负载为600、1mW作为功率的 0电平。当表示电压电平时，可用0.775V作为 电压的 0电平。,500型万用表外形,功率电平,电压电平,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用万用表测量,(二)500型万用表电路 500 型万用表的面板设两个多刀多投转换开关，分别为，改变开关位置可以选择测量对象和量程，包括交直流电流和电压、电阻和信号电平，下面仅分析几个电路，其余读者可自行分析。,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用万用表测量,(三)直流电流测量电路 测量直流电流左边多投开关置于A档，右边置于50A档，作为直流电流测量电路的基本量程，改变右边开关位置，选用不同分流器，可改变量程为10、100、500mA，分流器采用闭路式，不因开关接触不良而损坏仪表。,使用红线所示电路,项目二 电流和电压的测量,任务二直流电流和电压的直接测量-用万用表测量,（四）直流电压测量电路 测量直流电压右边多投开关置于V档，左边置于 2.5V档，作为直流电压的最小量程，改变左边开关位置，选用不同附加电阻，可改变量程为 10、50、250、500V，附加电阻采用共用式，可减少线绕电阻数量。,使用红线所示电路,项目二 电流和电压的测量,任务三直流电流和电压的间接测量,一、用电流表测量电压,适用条件：测量高值电阻两端的电压而且没有内阻合适的电压表，电路如图。,二、用电压表测量电流,适用条件：测量通过低值电阻的电流，并且没有内阻合适的电流表，电路如图。,项目二 电流和电压的测量,任务三直流电流和电压的间接测量,在被测电流支路串入一个标准电阻作为取样电阻，再用电位差计测量取样电阻两端的电压，利用欧姆定律得出电流，电路如图。,用电位差计测量电流的电路,三、用电位差计测量电流,项目二 电流和电压的测量,任务三直流电流和电压的间接测量,四、冲击法测量电流,如图电路，对电容充电 t 时间后闭合开关s，用冲击检流计测量电容上的电量,则,五、补偿法测量电流,用电流表测量电路中某一支路的电流时，必须将电流表串入电路中。由于电流表的内阻不等于零，就必然引起测量误差，这时不宜采用电流表直接测量，可采用补偿法进行测量。,项目二 电流和电压的测量,任务三直流电流和电压的间接测量,如果电流表的准确度等级不够理想，可以采用已知标准电阻取代电流表，用直流,电路如图，从图中可以看出，当通过调节使检流计指向零时，I1=I2，即电流表的示值等于被测电流的值，电流表的内阻与被测电流回路无关，不影响测量结果的准确度，测量结果的准确度仅取决于电流表的准确度等级。,电路补偿法测量电流的电路,电位差计测量标准电阻两端的电压，最后，再根据测得的电压计算出被测电流。,项目二 电流和电压的测量,任务三直流电流和电压的间接测量,六、直流电流互感器,直流电流互感器分为磁饱和式、光电式和霍尔磁平式，其中磁饱和式直流电流互感器的电路如图。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,一、绝缘监察装置 绝缘监察装置：用来测量直流系统泄漏电流，由“信号部分”和“测量部分”组成。,R1,R2,R+,R-,+_,XJ,R1,R2,R+,R-,+_,1,1,2,2,V,R,S,信号部分 测量部分,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,总绝缘电阻正母线绝缘电阻负母线绝缘电阻,用绝缘监察装置测量直流系统泄漏电流存在的问题：（1）只能判断母线发生泄漏，不能判断支路发生泄漏；（2）正负母线绝缘电阻同时且等幅下降，不能准确判断 泄漏情况；（3）不能判断多点泄漏；（4）求泄漏电流的大小需要复杂的计算。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,二、变频探测法,在直流系统交替注入幅值相等频率不同的低频交流信号，通过测量注入电流来判断系统是否存在泄漏，电路如图。一般注入的交流信号幅值为20V30V，频率为10Hz35Hz。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,首先注入频率为f1、有效值为U的信号，测量注入电流的有效值为I1；然后注入频率为f2、有效值为U 的信号，测量注入电流的有效值为I2。在正常情况下：注入信号的回路由电源、母线和母线对地电容构成，因此有,两式相比,可见，两电流的有效值之比等于电频率之比。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,在异常情况下：注入信号的回路由电源、母线、母线对地电容和接地电阻构成，因此有,两式相比,可见，两电流的有效值之比不等于电频率之比。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,变频探测法存在的问题：,（1）在直流系统中注入交流信号，影响直流电能质 量。而且，目前所有这类装置注入的交流信号 幅值严重超标。（2）当母线对地电容较大时，式,不再成立。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,三、差流法1.霍尔电流互感器,霍尔电流互感器是采用霍尔元件根据磁平衡原理制成的，结构如图。,霍尔电流互感器的结构示意图,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,霍尔电流互感器的特点：（1）频带宽(0100kHz)；（2）灵敏度高；（3）准确度高；（4）一次侧和二次侧完全绝缘；（5）一次侧和二次侧波形完全相同；（6）过载能力强，过载进入饱和。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,2泄漏电流的测量,将直流系统各支路的两根线一起穿入霍尔电流互感器，如图。,项目二 电流和电压的测量-工程案例,任务四工程案例-直流系统泄漏电流的测量,在正常情况下即没有泄漏电流时，由于穿入霍尔电流互感器的两根线的电流大小相等方向相反，互感器输出电流为零；在异常情况下即有泄漏电流时，穿入霍尔电流互感器的两根线的电流方向相反但大小不相等，互感器有电流输出，而且输出电流就是泄漏电流。3特点（1）不需在直流系统中注入交流信号；（2）母线对地电容不影响测量结果的准确度；（3）测量系统与被测系统没有电的联系，只有磁的联系，实现了自动隔离。,
