电压、电流和功率的测量 - 电工电子教学实验中心.DOC

电压、电流和功率的测量 1.电工技术实验中电压、电流和功率的测量 （1） 图1.3 用电压互感器测量交流高电压 选择电压表时要考虑：测直流还是交流电压、量程范围和精度。使用直流电压表时还要注意“＋”、“－”极性。 （2）电流的测量 通常测量直流电流用磁电式电流表，测量交流电流用电磁式电流表。电流表与待测电流的负载直接串联，为使电路的工作不因接入电流表而受影响，电流表的内阻应尽可能小，切不可将电流表并联在被测电路中，以免烧毁电表。 测量交流大电流时，多采用电流互感器，其接线示意图如图1.4所示。电流互感器的一次绕组串入待测电路，二次绕组与电流表连接。切记电流互感器的二次侧绕组不得开路，否则在二次绕组两端将感应出数百甚至上千伏电压，危及人身安全，并损坏设备。通常电流互感器二次绕组额定电流为标准值5A，所以测量时只要把电流表的读数乘上互感器变流比就是被测电流I。 图1.4 用电流互感器测交流大电流示意图 选择电流表时要考虑：测直流还是交流电流、量程范围和精度。对于直流电流表还须注意“＋” 、“－”极性，保证电流从标有“＋”的接线端流入仪表。 （3）功率的测量。 ① 直流功率的测量 直流功率的测量可以采用间接测量方法，即用直流电流表和直流电压表的测量值，根据公式P＝U?I 计算得到。图1.5（a）适用于负载电阻小（负载电流大）的功率测量；图1.5（b）适用于负载电阻大（负载电流小）的功率测量。 测量直流功率也可以采用电动式功率表（瓦特计）直接测出功率值。 ②交流有功功率的测量 交流电路中，通常选用电动式功率表测有功功率。电动式功率表的电流线圈与负载相串联，其电压线圈与负载相并联，两个线圈标有”*”的一端称为同名端，它们应接在电源的同一侧。 单相交流电路中，利用单相功率表测功率，如图1.6所示。在三相四线制交流电路中，利用三只单相功率表测各相功率，三相总功率为三个单相功率之和，其接线如图1.7所示。三相三线制电路中有功功率的测量采用两表法，即利用两只单相功率表测三相三线制负载的总功率，其接线如图1.8所示，两表法测得的三相总功率为两个单相功率表读数的代数和，而其中任意一个功率表的读数是没有意义的。 功率表的量程不是按照所测功率值来选，而是根据流过功率表电流线圈的电流和电压线圈两端承受的电压来选择其电流和电压线圈相应的量程。功率表读数时也要根据所选用的电流和电压线圈量程乘以适当的倍率。 2.电子电路中电压的测量 电压是电子电路中基本参数之一，电流、功率、增益、频率特性等物理量都可以通过测量电压来间接得到，许多电子测量仪器也都用电压作指示，因此电压测量是许多电参数测量的基础。 电子电路中的电压有频率范围宽（直流至数百兆赫兹）、存在非正弦电压、交直流电压并存和电压范围宽（几微伏到千伏以上）等特点，并且由于电子电路一般是高阻抗电路，所以要求测量仪器有高输入阻抗，才能减小它对被测电路的影响。 在电压测量中，可根据被测电压的性质、工作频率、波形、被测电路阻抗大小、测量精度等选择测量仪表。 （1）直流电压的测量 用数字万用表的直流电压档测直流电压，可直接显示被测直流电压的数值和极性，测量时尽可能使电压表的量程与被测的电压接近，以提高数据的有效位数。一般数字万用表直流电压档的输入电阻可达10MΩ以上，所以对被测电路的影响 较小。 模拟式万用表直流电压档的输入电阻一般不太大，而且各量程档的内阻不同，因此只适用于被测电路等效内阻很小或信号源内阻很小的情况。 用示波器也可以测直流电压，但首先应将示波器垂直偏转灵敏度的微调置校准位置，否则电压读数不准确；同时将输入耦合开关置GND档，并将时基线与屏幕的某刻度线重合作为参考零电压值，然后将输入耦合开关置DC档，这时输入信号后，时基线即上移或下移，根据偏离值及偏移方向可算出被测直流电压值和极性： 直流电压值＝偏移值（div）×通道灵敏度（V/div） （2）交流电压的测量 交流电压表测交流电压 交流电压表分模拟式和数字式两大类，它们都是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后测量。 模拟式万用表的交流电压档内阻较低，且各量程档的内阻不同，测量时要注意仪表内阻对被测电路的影响；此外其频率范围较窄，一般只能测频率在1kHz以下的交流电压。 数字式万用表的交流电压档输入阻抗较高，对被测电路影响小，但它同样存在测量频率范围小的缺点。例如DT－830型数字万用表交流电压档的输入阻抗为10MΩ，测量交流电压频率范围为40～500Hz正弦波。 晶体管毫伏表（又称交流毫伏表）是实验室中常用的一种模拟式电子电压表，它是将被测信号经放大，检波变换成直流电压，再由微安表头指针指示出被测电压的大小。这类电压表输入阻抗高、量程范围广、频率范围宽。例DA－16型晶体管毫伏表测量电压范围100μV～300V，频率范围20Hz～1MHz，输入