电气测量技术总结和试卷及答案上课讲义

电气测量总结一、课程的目的掌握基本电量（电压、电流、功率、电能、频率、相位差、功率因数）和电路参数（直流电阻、交流阻抗，包括电感的品质因数、电容的介质损耗）的测量方法。

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。

为从事电气方面的工作和科研奠定工程测量方面的基础。

二、学习方法掌握原理，理解特点，能够正确使用。

主要资料：教材，课件，习题。

辅助资料：电路，电磁场。

三、主要内容u，i。

直流，交流，大，中，小。

功率。

直流，交流；单相，三相；有功，无功。

f Tϕϕ。

数字测量方法。

,,,cos直流电阻，交流阻抗。

大，中，小。

附件：采样电阻，分流器，分压器。

互感器。

误差分析及传递。

重点：各量的模拟测量方法、数字测量方法、间接测量方法、其它测量方法。

各方法的适用情况、原理、特点、误差分析。

四、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着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转换和处理。

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。

数字法测量频率和周期不需要A/D转换。

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不用A/D转换。

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。

重点。

4、工程上最大测量误差的估计（系统误差）重点。

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1、磁电系测量机构的基本测量量是1Tidt T ⎰，反映电流的平均值，刻度均匀。

上式中，i 可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。

但通过正弦电流是指针指示为零，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，测量正弦量。

2、电磁系测量机构的基本测量量是201T i dt T⎰，反映电流的有效值，刻度不均匀。

上式中，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。

3、电动系测量机构的基本测量量是1201Ti i dt T ⎰，式中1i 表示固定线圈电流，2i 表示可动线圈电流，T 为基波周期。

上式中，1i 和2i 可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。

若1i 和2i 为正弦量，则基本测量量表达式可简化为12cos I I ϕ，式中1I 表示固定线圈电流1i 的有效值，2I 表示可动线圈电流2i 的有效值，ϕ为1i 、2i 的夹角。

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。

4、测量用互感器分电压互感器和电流互感器。

主要用于降低交流高电压和大电流，为一次和二次提供可靠的电气隔离，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 。

需要掌握互感器的正确使用方法。

了解互感器的误差与负载有关。

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） 功率电能的测量1、 电动系功率表可用于测量交直流功率，因电动系测量机构的基本测量量是1201Ti i dt T ⎰，配合外电路后，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。

需注意功率表的正确使用。

2、 功率表的角误差。

什么时候需使用低功率因数功率表。

3、 牢固掌握单相有功、无功的测量方法。

看书、课件。

4、 牢固掌握三相有功、无功的测量方法。

看书、课件。

5、 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。

硬件计数和软件计数只是计数的方法不同，其测量频率/周期的原理是相同的。

相位可转化为时间进行测量，相位差取余弦即为功率因数。

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。

（五）电路参数的测量1、掌握直流单电桥、双电桥、交流电桥、兆欧表、接地电阻测量仪。

基本原理、适用情况、正确使用。

2、掌握电路参数的常用间接测量方法。

如伏安法，三表法等。

（六）数字直流电压表的基本知识掌握数字表的一些主要技术指标：显示位数，分辨力和分辨率，准确度（误差）。

含义，计算。

（七）应用示波器测量频率和相位差主要掌握示波器的x-y方式（李沙育图形法）测量频率和相位。

理解基本原理，能根据李沙育图形确定待测的频率和相位。

测量技术在日新月异地发展，在理解基础原理，掌握基本方法的前提下，还要不断掌握新技术、新方法，甚至是利用已有知识创造新方法，才能适应和完成不断出现的新任务。

学院电子电气工程学院班级_ 姓名__________ 学号___________《电气测量技术》A（一）课程试卷B参考答案（本卷考试时间90 分钟）一、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分）请选择以下答案：（正确√）（错误╳）1．在他励直流发电机的实验中，为了使发电机电枢回路输出电压提高，可以采用以下方法：（1）可将励磁电流调大（√），（2）可将励磁电流调小（╳），（3）可将发电机的速度增高（√）。

2．在进行三相变压器不对称运行实验中，接法为Y，y0，副边接单相负载，其原副边的电流为：（1）原边由正序、负序和零序电流组成（╳）。

（2）副边由正序、负序和零序电流组成（√）。

（3）原边由正序、负序电流组成（√）。

3．在他励直流发电机调节特性的实验中，为了使发电机输出电压不变，可以采用以下方法：（1）调节电枢回路的串联电阻（╳），（2）调节励磁回路的串联电阻（╳），（3）调节电枢回路的电流同时，来调节励磁回路的电流（√）4．三相变压器空载与短路实验中，空载测量时电流表接于以下两种情况。

（1）接于电源一侧（╳），（2）接于变压器一侧（√）。

短路测量时电压表接于以下两种情况。

接于电源一侧（╳），（2）接于变压器一侧（√）二、填空题（本题共4小题，每小题5分，共20分）1. 他励直流电机在稳定运行时，电枢回路外串电阻后，电阻减小，电枢电流（增大），电磁转矩（增大）而（大于）负载转矩，电机转速上升。

2. 在进行直流发电机实验时，原动机为电动机的输入功率为（电功率），其表达式为（P1= U D I aD），输出功率为（机械功率），其表达式为（P2=TΩ）。

发电机的输入功率为（电动机输出的机械功率），其表达式为（P1= TΩ），输出功率为（电功率），其表达式为（P2= U F I aF）。

3. 在三相变压器空载和短路实验中，计算空载参数是在（额定电压）下，测到的数据进行（Z m）、（r m）、（x m）计算。

计算短路参数是在（额定电流）下，测到的数据进行（Z K）、（r k）、（x k）计算。

4．并联运行的三相变压器必须满足以下三个条件：1、（额定电压）和（变比）相等，2、（连接组别）相同，3、（短路电压）的标么值相等。

三、问答题（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、在测量三相变压器空载和短路功率时，线路良好，出现一瓦特表读数为零，是否有此可能？如有此可能试说明原因？答：在测量三相变压器空载和短路功率时，采用两瓦特表，在线路良好时，有可能出现一瓦特表读数为零，因为两瓦特表读数分别为：P I=UICOS（300+Ф）、P II=UICOS（300-Ф），当Ф=600时，P I=UICOS（300+600）= UICOS900=0、即此表读数为零，P II=UICOS（300-600）= UICOS（-300>0。

2、在测量三相变压器空载和短路功率时，采用两瓦特计法时，在空载测量时，为什么会出现两瓦特表极性相反的现象？答：在测量三相变压器空载和短路功率时，采用两瓦特计法时，在空载测量时，因为两瓦特表读数分别为：P I=UICOS（300+Ф）、P II=UICOS（300-Ф），当Ф>600时，P I=UICOS（300+Ф）<0、P II=UICOS （300-Ф）>0即出现两瓦特表极性相反的现象。

3、三相变压器在Y，y n情况下，副边a相带负载不对称运行时，为什么会引起副边电压偏移和原边三相电流不对称，试从物理概念上分析其原因。

答：三相变压器在Y，y n情况下带单相负载不对称运行时，为了补偿二次侧电流I a的去磁作用，一次侧A相必须经由B、C两相流回，但B、C相的二次侧并无电流，因此二次侧不会产生磁势来抵消一次侧磁势的影响，所以电流I B、I C的存在增加了B、C相的激磁电流，因而使这两相的电压升高。

不过向变压器供电的电网电压并不决定于变压器的运行情况，变压器的线电压（也就是电网的电压）不应改变，即电压三角形A、B、C三点的位置已被固定。

根据推论在B、C两相电压升高的同时，A相电压降低，使变压器的中点由原来的o点移到o/的位置，这就是变压器的中点移动。

4、三相变压器不对称运行时，原副边为星形接法Y，yo，副边c相接单相负载，原边A、B、C三相之间的电流有何关系，为什么？答：三相变压器不对称运行时，原副边为星形接法Y，yo，副边c相接单相负载，则I c=I、I a=I b=0，c相I+c=1/3I、I-c=1/3I、I0c=1/3I系统，在一次侧（原边）也将产生与它大小相等，方向相反的三个电流系统，以产生相应的磁势来抵消。