电气测试技术：第三章 电参数的测量

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1、1第三章第三章 电参数的测量电参数的测量3.1 电压的测量v稳态低电压的测量：电压表v稳态高电压的测量：电压互感器+电压表v瞬态低电压的波形的测量：记忆示波器v瞬态高电压的波形的测量：分压器+记忆示波器 23.2 电流的测量v稳态小电流的测量：电流表v稳态大电流的测量：分流器或电流互感器+电压表v瞬态小电流的波形的测量：记忆示波器v瞬态大电流的波形的测量：低感分流器或空心电流互感器或霍尔电流互感器+记忆示波器3一、低感分流器1、工作原理将一个RFL（很小，微欧级或毫欧级）串入电路中，产生电压降u，测小电压u。iu同相若分流器本身存在较大电感LFL，则在测瞬态大电流时，iu不同相，产生误差FLi

2、Ru dtdiLiRuFLFL42、性能要求v尽量减小分流器本体的自感。v对外界磁场有良好的屏蔽能力，以减小与其他回路的互感。v测试系统的引线应采用屏蔽线，以减小互感。v由于被测电流直接通过分流器，所有分流器受到被测电流热效应和电动效应的作用，因此分流器应具有较高的电动稳定性，其电阻值尽量稳定不变。53、结构形式1）扁片式v由一片或多片电阻温度系数很小且稳定的薄片材料折叠而成，带间夹以绝缘材料，用于 10kA6782）圆桶式v外筒：导电性良好，如Cuv内筒：电阻率较大，电阻温度系统小，如锰铜；v阻值由内筒决定，其信号电压由内筒引出。用于10 kA；v承受电动力作用的性能强。91011二、电流互

3、感器1、工作原理v能将测量电流和主电路隔离开。电流互感器是二次绕组绕在铁心上，当被测电流i1流过一次绕组时，在二次绕组中感生电动势e，经负载电阻产生电流i2，i1和i2成正比，电流i2的变化反应被测电流i2的变化。2、优缺点v优点：1）主电路与测量电路隔离 2）适合于稳态电流测量v缺点：1）由于铁心励磁电流的影响，线性度差 2）不适合于瞬态电流的测量n 测量瞬态试验电流的原理电路测量瞬态试验电流的原理电路 1213141、工作原理v铁心非磁性材料2、优缺点v优点：（1）不存在磁饱和问题，线性度好 （2）适合于大的瞬态电流测量v缺点：靠磁感应测电流，易受外界磁场干扰，需屏蔽三、空心电流互感器罗柯

4、夫斯基线圈151617四、霍尔电流传感器 1、原理、原理 v利用磁耦合原理v测量系统和主电路不直接接触，具有电气隔离的优点v且不受强电流效应和电动力效应的影响。1、载流元件 2、开环铁心 3、气隙 4、霍尔元件18vab通电流ik，在单晶薄片（霍尔元件）的平面法线方向施加磁场B，则在cd上产生电动势EH，EH=k1ikB 而B由被测电流i产生，B=k2i 则EH=k1k2iki=kiiki 根据EH（信号小，需放大）求iab控制极 cd霍尔电动势极192、电路图、电路图v被测电流为IN，原边的安匝数为IN 1安匝；v设补偿线圈为N匝，补偿电流为IM，则有：IN 1=IMNvIM可通过测量电阻R

5、L转换成电压输出，则RL两端电压U0为：U0=IMRL=IN RL/NvU0与被测电流IN成正比，只要测得U0即可换算得IN。3、应用应用n使用时需要外接12V稳压直流电源，M端外接取样电阻，一般为几十欧。HBS200-YSA实物图 接线示意图 20213.3 3.3 功率因数的测量功率因数的测量v功率因数是指被测电器电源空载电压与稳态试验电流之间相位差的余弦。v测量方法：五种：直流分量法、冲击系数法、相角差法、测量全阻抗法、直读法。22一、直流分量法1、原理：短路初始过程全电流波形22221122112)fT()fL(RRzRcos)IIln(ttTdd电流衰减曲线：TtddeII0232、

6、优缺点：v优点：所测得的cos是全电路功率因数，即包括负载阻抗、变压器内阻抗和电源阻抗。v缺点：1）仅适用于cos 0.35的场合 2）每相必须拍一张示波图。24二、冲击系数法1、测量过程：（1）拍摄电压过零瞬间合闸的示波图。（2）从全电流波形上量取第一个半波峰值电流Ia1和稳态电流峰值Im，计算冲击系数K=Ia1/Im。（3）查表得cos。2、优缺点：v优点：所测得的cos是全电路功率因数。v缺点：1）应配备选相合闸开关，以观测在电源电压过零之前进行合闸。精度取决于选相合闸开关。2）仅适合于cos0.35的场合。3）三相必须拍摄三张示波图。25三、相角差法1、原理v通过测定空载电压与电流的周

7、期分量（预期电流的稳态电流）的相角差来确定cos。2、优缺点：v优点：电路的功率因数在很大范围内都可用。cos=0.20.9。v缺点：未计入电网部分的阻抗对功率因数的影响，不是全电路的功率因数。26在稳态电流曲线上从某个过零点A取AB=BC=CD=DE,得到E点，在电压曲线上取零点G点，在电流曲线上得到F点。ABEF27四、测量全阻抗法1、原理v变压器原边施加低电压，用仪表直接测量功率因数。v用电压表、电流表和瓦特表测量，测得的是三相功率因数平均值:IUPcosav3I,U21PPPavPav三相有功功率,三相平均线电压和线电流 28三相总功率等于两表测得数据之和。三相总功率等于两表测得数据之

8、和。三相三线制的电路中，用二表法测功率：三相三线制的电路中，用二表法测功率：12PPP=+29五、直读法a)两相试验 b)单相试验将全阻抗法的测量仪表全部移到变压器副边，忽略电源阻抗等的影响，适用于试验电流不大的场合。只适用于负载阻抗远大于电源阻抗、变压器阻抗的情况下，测得的是负载电路的阻抗。用电压表、电流表和瓦特表测量功率因数IUPcos303.4 直流电路时间常数的测量直接测量电路中L和R很困难，因此根据试验中的预期电流示波图测定。RLT)e(RU)e(IiTtTt1131v方法一：测稳态直流电流Id，当电流上升至0.632Id时的时间t，即为直流电路的时间常数T。v方法二：测电流初始上升率tgITtgdtdidv根据电流上升的过渡过程波形测量v当电抗器铁心饱和时，电流的上升不再呈现指数关系，改用T0.95表征，为电流上升到稳态值Id的95%所需要的时间，如果电感恒值的话，T0.95=3T