电气测量练习题1答案

一、简答题

1、测量误差分类及其产生原因。

答：测量误差主要分为系统误差、随机误差以及疏忽误差三类。

系统误差是有某个特定原因引起的持续存在的误差。产生原因：1)工作条件（环境）：温度、湿度、外界电场和磁场干扰强度等；2）仪器仪表本身结构：转动部分的摩擦、刻度不准、轴承与轴尖的间隙造成可动部分的倾斜等。

随机误差是有偶发原因引起的一种大小、方向都不确定的误差。产生原因主要有电磁场微变、热起伏、空气扰动、大地微振等。

疏忽误差是由测量人员的粗心疏忽造成的误差。产生原因主要有读数错误、记录错误等。

2、磁电系测量机构的作用力矩、反作用力矩、阻尼力矩分别由什么部件产生

答：作用力矩由磁场中的通电线圈产生；

反作用力矩由游丝产生；

阻尼力矩由线圈铝框架和线圈与外电路结合成回路时产生。

~

3、试对磁电系、电动系、电磁系三种测量机构的结构、工作原理及特性等进行比较。

答：磁电系测量机构是根据通电线圈在磁场中受到电磁力矩作用的原理构成的。磁电系测量机构的准确度和灵敏度高，但过载能力小，而且只能测量直流。

电磁系测量机构是通过电流流经固定线圈产生的磁场对可动铁片产生的转动力矩来实现测量的。电磁系仪表有结构简单、牢固、过载能力强，能够交直流两用等优点，但它的准确度不高，不如磁电系仪表。

电动系测量机构由固定线圈和可动线圈构成。电动系测量机构具有准确度高，交、直流两用的优点，但是它易受外磁场的影响，过载能力差，功率消耗大，电流表、电压表的刻度不均匀。

4、电动系低功率因数功率表有哪两种结构分别消除哪些影响

答：应用补偿线圈的低功率因数功率表：消除了部分表耗功率的影响；

应用补偿电容的低功率因数功率表：消除了电压回路电流滞后电压的相位角θ的影响。

5、简述感应系电能表的工作原理。

答：电能表工作时，电压线圈和电流线圈会分别产生一个交变磁通，交变磁通分别穿过铝盘并在铝盘上感应出涡流．这些涡流会与线圈产生的交变磁场相互作用产生转动力矩，从而驱使铝盘转动。当铝盘转动时，由于永久磁铁的存在，也会在其上产生一个涡流，这个涡流与永久磁铁的磁场相互作用，就会产生一个阻碍铝盘转动的制动力矩。在达到一定转速时，转动力矩和制动力矩相等达到平衡，铝盘记忆稳定的转速转动。

6、为什么电流互感器次级线圈回路严禁开路为什么电压互感器次级线圈回路严禁短路

—

答：电流互感器倘若二次侧发生开路，一次电流将全部用于激磁，使铁芯严重饱和。交变的磁通在二次线圈上将感应出很高的电压，造成绝缘击穿，危及人身安全。所以电流互感器次级线圈回路严禁开路。

电压互感器若发生二次回路短路，此时阻抗无限大，二次电压等于零、磁势也等于零，一次电

压就将全部作用于激磁，使铁心严重饱和，二次绕组将感应较大的电流。所以电压互感器次级线圈回路严禁短路。

二、 分析计算题

1、用伏安法测量某电阻R 的功耗。所用电流表为级，量限0～1A 。电流表指示值为。所用电压表为级，量程0～5V 。电压表指示值为。求对电阻R 的功耗及测量结果的最大可能相对误差。 解：电阻R 的功耗 2.50.57.5(W)P UI ==⨯=

电压表的最大绝对误差% 1.0%50.05(V)U U m K U ∆=±⋅=±⨯=± 电压表的最大相对误差0.05100%100%2%2.5U U x U γ∆±=⨯=⨯=± 电流表的最大绝对误差%0.5%10.005(A)I I m K I ∆=±⋅=±⨯=±

电流表的最大相对误差0.005100%100%1%0.5

I I x U γ∆±=⨯=⨯=± 由P UI =知电阻R 的功耗的最大可能相对误差为：2%13%P U I γγγ=+=+=

…

2、如图所示多量程电流表，已知150mA 挡的总分流电阻为4 Ω ，而15mA 量程时表头支路总电阻为5960 Ω 。试求：(1)表头的满偏电流；(2) 15mA 挡的总分流电阻。

解：设表头的满偏电流为c I

15mA 量程：

量程放大倍数：1515c

n I = 表头支路总电阻（等效内阻）：154=5960c g R R R =+Ω

总分流电阻：15123sh R R R R =++

由表头支路总电阻与总分流电阻关系有：1515151c sh R R n =

- 150 mA 量程：

量程放大倍数：150150c n I =

>

表头支路总电阻（等效内阻）：15043c g R R R R =++

总分流电阻：15012=4sh R R R =+Ω

由表头支路总电阻与总分流电阻关系有：1501501501

c sh R R n =-

由上解得：30.1mA 36c I R ==Ω

15mA 挡的总分流电阻 1512340sh R R R R =++=Ω

3、在电动系功率表的电流线圈中通以频率为50 Hz 、有效值为5A 的正弦交流电流，在电压线圈上加频率为150 Hz 、有效值为150V 的正弦交流电压，功率表的示值是多少 解：电动系功率表的转动力矩为：12120d 1d d T CP M M i i t T α

=⎰，12M 为可动线圈与固定线圈间的互感，通常12d d M α

为常数。 电流线圈中通以频率为50 Hz 、有效值为5A 的正弦交流电流，则可认为11=sin m i I t ω；

电压线圈上加频率为150 Hz 、有效值为150V 的正弦交流电压，则可认为22=sin 3m i I t ω； 则电动系功率表的转动力矩为：

{

121201212012120d 1sin sin 3d d d 1sin sin 3d d d 1cos 2cos 4d d 20

T CP m m T m m T m m M M I t I t t T M I I t t t T M t t I I t T ωωα

ωωαωωα=⋅⋅=⋅⋅-⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭

=⎰⎰⎰

转动力矩在一个周期内的平均值为0，故功率表的读数为0.

4、有一磁电系表头，内阻为150Ω，额定压降为45mV ，现将它改成150mA 量程的电流表，问应接多大的分流器若将它改成15V 的电压表，则应接多大的附加电阻 解：测量机构的满偏电流为：450.3mA 150

c c c U I R =

== 改成150mA 的电流表 扩大倍数：1505000.3c I n I === 分流电阻：1500.300615001

c sh R R n ===Ω-- 改成15V 的电压表 扩大倍数：151000333.345c U m U ⨯=

== 附加电阻：()()1333.3115049850ad c R m R =-=-⨯=Ω