电气测量第6版陈立周电子课件4章节.ppt

本章要点 本章主要介绍测量频率的方法，以及传统使用的电动式频率计、变换式频率计的结构与原理。由于数字频率计是今后测量频率的主要手段，也是频率计的发展方向。学习传统的频率计，只是为了扩大与增强测量中的变换概念。 相位计和整步表是电力系统运行中常用仪表，本章对其作一般性介绍，以供相关专业使用。 一、工频的测量 1、电动系频率表：这种频率表采用比率表型的结构，例如D3-Hz型，它的标尺特点是额定频率位于标尺中央，当标尺位置偏离中心时，表示频率值产生偏移。 2、变换式频率表：变换式频率表由磁电系测量机构和变换电路组成，变换电路包含方波形成、微分、整流、指示和偏置五个环节，通过变换电路，被测频率转换为一定大小的直流电流，然后通过磁电系测量机构进行测量 。 变换式频率表工作原理 被测电压经稳压管双向限幅并经微分转换为尖脉冲，由于电容小充电时间短，可形成尖脉冲波，若用 表示充电电流，则电流脉冲波形可用下式表示 通过磁电系测量机构的电流平均值为 由于电路中 很小故上式可简化为 按式可知，通过磁电系测量机构的电流可以反映被测频率的大小。 变换式电动系频率表标尺特性 工频频率表所测量的频率范围并不要求从0开始，标尺一般为45～55Hz、900～1100Hz等等。变换式频率表可通过调节偏置电阻，改变机械零点的频率读数。得到相应标尺。以45～65Hz的频率表为例，被测输入信号经微分得到的电流方向是从上到下，经过偏置电路的电流是从下到上，调节偏置电路使偏置电流平均值等于45Hz时输入尖脉冲电流的平均值，则机械零点的频率值就等于45Hz。选择指示电表的灵敏度使满度为65Hz。 3、数字频率表： 4、振簧式频率表 早期还常用振簧式频率表测量工频频率，振簧式频率表是利用交流电磁铁吸引一排机械振动频率不同的簧片，簧片固有振动频率与电源频率相同时，产生共振的簧片振幅最大，从窗口看，好像簧片顶端被拉长。可以从产生共振的簧片位置读出频率值。 二、低频和高频的测量 1.比较法 将被测频率与标准频率相比较，通过检测差拍、李沙育图形或混频后的频率求得被测频率。 2.无源测量法 无源测量法是指测量电路不需要另加电源，直接用被测信号进行测量如文氏电桥测频率 和谐振回路测频率。 相位含义 相位一般是指两个同频率波形，过零点的时间差。而在工业供电系统中通常指电压、电流两波形过零点的时间差。因为一个电压、电流过零点的时间差角，对应一个该角的余弦即功率因数，所以工业上测量相位角，与测量功率因数都可称为相位测量。 测量相位方法 1.直接法：可用指示仪表，例如变换式、电动式或数字式相位表进行测量。 2.间接法：通过测量电压、电流、功率求得I、U间的 相位角。 3.比较法：可以用示波器测量两个波形间的相位差。 一、用指示仪表测量相位 相位指示仪表有数字式相位表、电动系相位表、变换式相位表等几种类型。其中变换式相位表由电压回路、电流回路和指示电路三部分构成，通过检流计的电流 式中 值与u、i相位差有关。因此可根据检流计的电流值测得相位差。 当 u、i 同相时变换式相位表波形 当 u、i 相位差为 90°时变换式相位表波形 通过表头的电流可反映 u、i间的相位 u、i 同相时： 通过电表的电流平均值为零。在整个周期内，指针都停在零点。 u、i 相位差为90°时： 通过电表的电流平均值最大，电表指针将停在最大位置。 u、i 相位差不同： 电表指针将停在不同位置。 二、用数字式相位表测量相位 数字式相位表是通过测量两个波形通过零点时的时间差，并用数字形式显示相位值的。 应该注意，指示仪表测量的相位，一般指工频电路中电压与电流之间的相位差角或cos。但广义地说相位也可以指任何两个波形(包括两个电流波形、两个电压波形或电压与电流波形)之间的相位差。不一定专指电压波形与电流波形，数字式相位表就可用来测量任意两个波之间的相位差。 三、用比较法测量相位差 比较法测量相位差可用示波器测其李沙育图形， 四、间接法测相位 即根据功率公式间接求出， 对于三