电器测试与故障诊断技术大题

电器中基本电磁量的测量方法：（15分）

1、各种电流测量的原理及特点

1.分流器法

工作原理：利用欧姆定理把一个已知的很小的电阻R1串进电路中，电流流过R1时，在电阻两端产生压降u=I R1 ，把此电压降引入仪器记录下来。根据记录的电压u,除以已知电阻R1，可得出欲测得电流值。

特点：分流器一般还存在很小的电感，因此测量存在一定的误差。为减小分流器的测量误差，在结构设计上，应尽量减小分流器的自感，并对外界磁场有较好的屏蔽能力，而且具有一定的动热稳定能力。

分流器主要有同轴式和扁片式两种。扁片式由一片或多片电阻温度系数很低且稳定的薄片材料折叠而成，电感值很低，同轴式由两个同轴圆筒构成，外筒材料为良导电性的铜，内筒为电阻率较大、电阻温度系数较小的猛铜。

2.电流互感器

工作原理：如图，I1≈(N2/N1)I2=KiI2式中Ki为电流互感器的电流比。

接线方式有一相式接线，两相V形接线，两相电流差接线，三相星形接线。

特点：1）电流互感器的一次绕组匝数很少，二次绕组匝数很多2）一次绕组导体粗，二次绕组导体细，二次绕组的额定电流为1A、2A和5A，5A 为优先值3）工作时，一次绕组串联在一次电路中，二次绕组串联在仪表、继电器的电流线圈回路中。二次回路阻抗很小，二次回路接近于短路状态。

3.电子式电流互感器:

电子式电流传感器由于去掉了铁心，则不存在励磁电流引起波形失真，而且还保存了电流互感器测量电路与主电路隔离的优点。

工作原理：空心电流传感器一次侧一般为一匝，通过被测大电流I(t)时,在其周围产生磁场，在二次侧（匝数较多）中产生感应电压U0。当被测电流沿轴线通过线圈时，在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场H。由安培环路定律求出电流。

特点：1）铁盒要用磁旁路开槽4来切断环流路径以防止主磁通在铁盒内产生环流2）用环流开槽来切断磁旁路以防止铁盒形成磁旁路

4.利用霍尔效应测电流

利用磁耦合原理，将霍尔元件的平面与电流的磁场方向相垂直，放置于截流导体附近或放置于开环铁心气隙中间，测量系统与主电路不接触。

5.利用光电效应测量电流

激光器的光束经过偏振光片成为偏振光，进入磁光材料。磁光材料处于一定的磁场中。

当偏振光从磁光材料另一端出来时，因在磁光材料内受被测电流磁场的作用，偏振光转了一个角度θ。θ与磁光材料的长度及磁场强度成正比，即与被测电流大小成正比。然后，光线再经过检偏片检测出偏转角θ。因此，被测电流产生磁场使偏振光旋转θ角，被测电流与θ角成正比，使光和电流联系起来。

2、各种电压测量的原理及特点

低电压：用电压表直接并联于被测电压端。高电压：采用电压互感器或高电压静电压表。

空载电压用光线示波器测量其波形

1.电压互感器

电压互感器的用途是将继电保护装置、测量仪表和计量装置的电压回路与高压一次回路安全隔离，并取得固定的二次标准电压。电压互感器的一次和二次绕组额定电压之比称为电压互感器的额定电压比K N。若已知二次电压U2值，便可算出一次电压U1近似值为U1=K N U2

电压互感器有四种常用接线方式

1）一个单相电压互感器的接线，用于只需测量任意两相间电压对称的三相电路，可接入电压表、频率表和电压互感器等。

2）两个单相互感器可接成不完全三角形的V/V形接线，能测量线电压，但不能测量相电压。

3）三个单相电压互感器接成Y0/Y0形接线，可用于要求测量线电压的仪表和继电器以及要求供给相电压的绝缘监察电压表。

4）一台三相5芯柱电压互感器接成Y0/Y0/开口三角形接线。接成Y0形的二次绕组供电给仪表、继电器及绝缘监察电压表等。辅助二次绕组接成开口三角形，供电给绝缘监察电压继电器。

2.串联高值电阻测量法

在振荡回路等高压装置中，可用高值电阻串联电流表来测量电容器组或高压电源的直流高电压，其被测高电压U=RI，( R为串联的高值电阻；I为电流表的读数)。对高值电阻的要求与电阻分压器高压臂电阻相同，一般采用若干个金属膜电阻串联，安装在一个绝缘管上。电流表可采用高准确度的磁电式毫安表（或微安表）。

3.分压器

分压器是一种将高电压波形转换成低电压波形的转换器，它由高压臂和低压臂两部分组

合。输入电压加到整个装置上，输出电压则取自低压臂，从而可以用低压仪表来测量高压峰值及波形。

分压器本体的对地杂散电容使分压器电压分布产生畸变。对地杂散电容的大小决定于分压器的尺寸。为改善分压器性能，补偿对地分布电容的响应，可采用屏蔽电阻分压器的方法，即在分压器顶端加一个环电极。

分压器可分为电阻分压器，电容分压器和阻容分压器。

3、电路的功率因数测量

稳态过程的测量方法有：

二瓦特计法、功率振子法、平均值相位计法、相位-电压变换式相位计法。

强电流通断试验测量法：

相位关系法、直流分量衰减法、电流比值法、脉冲式相位计法。

1.瓦特表法及功率因数表法

2

只要测出试验电路的有功功率P、空载电压U和试验电流I，即可求得cosφ，此式是瓦

图中，W为测量功率P的瓦特表；V、A为测量U和I的电压表、电流表。由图可知，V和W 的电压线圈都是接在试验变压器的二次侧，当试品触头闭合产生试验电流时，V的所测值不是空载电压，而是比空载电压U小一些的负载电压，W的所测值也不是全电路的功率P，而是变压器低压侧电路中总电阻R ′的消耗功率P ′。实际上只要负载阻抗比变压器和电源阻抗大一个数量级即可采用此法。此法一般需要一定的时间，若试验电流较大，则在通电读数时间内负载阻抗和连接导线发热就很严。因此，本法适用于试验电流较小时，进行控制电器等通断能力试验。

2.相位关系法

测量试验电流I与空载电压U之间的相角差。