电流、电压和功率的测量

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1、1动圈式磁电系仪表———为何不能测量交流电？如何可动线圈通入交流电，转矩的方向也会随之变化。如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将会随电流变化左右摇摆，如果电流变化的频率大于可动部分的固有频率，指针偏转交将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，指针将停在原处不动，所以动圈式磁电系仪表不能测量交流，只有配上整流器组成整流系仪表才能用于测量交流电。2整流式交流电流表电路二、交流电流表直流电流表配接半波整流电路或全波整流电路即构成交流电流表。3三、测量误差　　（用电流表测

2、量电流引起的误差）测量电流值：实际电流值：相对误差：结论：电流表内阻越小越好。41.1.2间接测量电流在串入电流表不方便或没有合适量程的电流表时，就要采用间接测量电流法。把被测电流转换成电压、频率、磁场强度等物理量进行测量，再根据对应的转换关系求得电流。下面简单介绍几种间接测量电流的方法：1、电流－电压转换法:取样电阻法:在被测电流回路中串入很小的标准电阻r，将被测电流转换为电压U。2、电流－磁场转换法:在不允许切断电路或被测电流太大的情况下，采用通过测量电流所产生的磁场的方法来间接测得该电流的值。霍尔

3、式钳形电流表，依据霍尔效应，通过测量电流产生的磁场来间接测量电流，在5.5节介绍。３、电流互感器法5钳形表（钳形互感式电流表）钳形表（钳形互感式电流表）6电流互感器的结构如图所示，它是在磁环上绕一对线圈而构成的，假设被测电流（原边电流）为　，原边匝数为　，副边匝数为　　，则副边电流为：可见，只要测得副边电流就可得知被测电流的大小。71.2电压的测量测电压时，测量仪表并接在被测电路上，比测电流时的串联更直接方便，电压测量是不可缺少的基本测量。1.2.1直流电压的测量一、普通直流电压表8（1）工作原理：可见

4、θ与被测直流电压U成线性正比关系基本参数：量程扩大为n倍，需要串联多大的分压电阻？9（2）电压表的灵敏度：定义：把内阻RV与量程Um之比（每伏欧姆Ω/V数）定义为电压表的电压灵敏度，即“Ω/V”数越大，表明灵敏度越高。“Ω/V”数一般标明在磁电式电压表表盘上，依据它可推算出不同量程所对应的电压表内阻。例如：某电压表的“Ω/V”数为20kΩ/V，，则5V量程和25V量程时，电压表的内阻分别为100kΩ和500kΩ。10（3）测量误差分析R0为被测电路输出电阻，E0为被测电压实际值，电压表内阻为RV测量值：

5、相对误差：图a用直流电压表测量高输出电阻电路的直流电压直流电压表的内阻越大，误差越小，也即相同灵敏度，量程越大，误差越小。结论：电压表内阻越大越好。11为了消除这一影响1.使RV>>R02.采用二量程两次测量法使用两个不同的量程U1和U2分别进行测量，将两次读数U01和U02代入下式，计算被测电压的近似值式中：12例1（习题2）已知电压表的灵敏度为20KΩ/V，先后用5V和25V量程测量图a中端电压U0的读数值分别为多少？怎样从两次测量读数计算出E0的精确值？13例1（习题2）已知电压表的灵敏度为20K

6、Ω/V，先后用5V和25V量程测量图a中端电压U0的读数值分别为多少？怎样从两次测量读数计算出E0的精确值？解：根据KV=20Ω/V可知5V和25V量程所对应的内阻分别为：RV1=KVU1=20×5=100(KΩ)RV2=KVU2=20×25=500(KΩ)那么14代入公式得：15二、直流电子电压表和数字电压表将直流电子电压表的模拟表头用A/D转换器及与之相连的数字显示器代替，即构成直流数字电压表。直流数字电压表框图分压器表头分压器改变量程，跟随器提高输入阻抗，放大器提高灵敏度电子电压表框图161.2.

7、2交流电压的测量一、交流电压的表征交流电压的表征17交流电压可用峰值、平均值、有效值、波形因数、波峰因数来表征。周期性交流电在一个周期内达到的最大值。正负峰值不等时分别用Up+和Up-表示1．峰值2．平均值：就是被测电压的直流分量U0，图中虚线所示。数学定义为：保持面积不变对应的直线，例如Up+=5V，Up-＝3V,它的直流分量为4V.在电子测量中，平均值通常指交流电压整流后的平均值，又可分为半波整流平均值和全波整流平均值。全波整流平均值定义为：若不另加说明，平均值通常指全波整流平均值185.波形因数6

8、.波峰因数有效值与平均值之比峰值与有效值之比4．有效值（均方根值）指在同一电阻R上，与交流电压产生相同热量的直流电压U。3.幅值或振幅：交流电压在一个周期内偏离直流分量的最大值Um19表1不同波形交流电压的参数20例题：已知正弦波的峰值为A，求其平均值、有效值、波形因数和波峰因数。解：平均值：有效值：21作业：已知正弦波的峰值为A，求半波整流后的有效值、平均值、波形因数和波峰因数。波形因数：波峰因数：22