继电保护高级工培训讲义.ppt

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1、继电保护高级工培训,广东电网公司韶关供电局张静伟2023/10/17,正弦交流电路基本概念三相交流电路电子电路及微型计算机电力系统短路电流计算一次设备常用仪器仪表,电压和电流均为稳恒直流电，其大小和方向均不随时间变化，称为稳恒直流电，简称直流电。直流电的波形图如下图所示,一、正弦交流电路基本概念,电子通讯技术中通常接触到电压和电流，通常其大小随时间变化，方向不随时间变化，称为脉动直流电，如图所示。,电压或电流的大小和方向均随时间变化时，称为交流电，最常见的交流电是随时间按正弦规律变化正弦电压和正弦电流。表达式为：,正弦量的三要素,1.正弦交流电的周期、频率和角频率,角频率：正弦量单位时间内变化

2、的弧度数。,角频率与周期及频率的关系：,周期T：正弦量完整变化一周所需要的时间。,频率f：正弦量在单位时间内变化的周数。,周期与频率的关系：,2.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值,瞬时值是以解析式表示的：,最大值就是上式中的Im，Im反映了正弦量振荡的幅度。,有效值指与交流电热效应相同的直流电数值。,交流电i 通过电阻R时，在t 时间内产生的热量为Q,直流电I 通过相同电阻R时，在t 时间内产生的热量也为Q,即：热效应相同的直流电流 I 称之为交流电流 i 的有效值。有效值可以确切地反映交流电的作功能力。,理论和实际都可以证明：,3.正弦交流电的相位、初相和相位差,正弦量解析式中随时间变化的

3、电角度(t+)。,相位：,t=0时的相位，它确定了正弦量计时始的位置。,初相：,两个同频率正弦量之间的相位之差。,相位差：,相位,初相,u、i 的相位差为：,显然，相位差实际上等于两个同频率正弦量之间的初相之差。,各种元件电流电压相位关系,电阻元件上电压与电流的相位同相，,电感元件上电压与电流的相位差,感抗与频率成正比，直流情况下f=0，L相当于短路；,高频情况下，由于感抗很大，L相当于开路。,高频情况下，由于容抗近似等于零，C相当于短路。,电容元件上电压与电流的相位差,容抗与频率成反比，直流情况下f=0，C相当于开路；,二、三相交流电路,1、三相交流电动势的产生,1.1对称三相电动势振幅相等

4、、频率相同，在相位上彼此相差 120 的三个电动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为,第一相(U 相)电动势：e1=Emsin t 第二相(V 相)电动势：e2=Emsin(t 120)第三相(W 相)电动势：e3=Emsin(t 120),显然，有 e1 e2 e3=0。波形图与相量图如图所示。,对称三相电动势波形图与相量图,1.2 相序,三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。e1 比 e2 超前 120，e2 比e3 超前 120，而 e3 又比 e1 超前120，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果e1比 e3 超前 120，e3 比 e2 超前 120

5、，e2 比 e1 超前 120，称这种相序为负相序或逆相序。,相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出 U 相，用绿色标出 V 相，用红色标出 W 相。,2、三相电源的连接,三相电源有星形(亦称 Y)接法和三角形(亦称）联结两种。,2.1三相电源的星形(Y 形)联结,将三相发电机三相绕组的末端 U2、V2、W2(相尾)连接在一点，始端 U1、V1、W1(相头)分别与负载相连，这种连接方法叫做星形(Y 形)联结。如图所示。,三相绕组的星形联结,从三相电源三个相头 U1、V1、W1 引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，任意两个火线

6、之间的电压叫做线电压。Y 公共连接点 N 叫作中性点，从中点引出的导线叫做中性线或零线。由三根相线和一根中性线组成的输电方式叫做三相四线制(通常在低压配电中采用)。,每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压，它们的瞬时值用 u1、u2、u3 来表示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值)均为,U1=U2=U3=UP,相电压与线电压的相量图,任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)叫做线电压，它们的瞬时值用 u12、u23、u31 来表示。接法的相量图如图所示。,显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为,线电压比相应的相电压超前 30，如线电压 u1

7、2 比相电压 u1 超前 30，线电压 u2 3 比相电压 u2 超前 30，线电压 u31 比相电压 u3 超前 30。,2.2 三相电源的三角形(形)联结,将三相发电机的第二绕组始端 V1 与第一绕组的末端 U2 相连、第三绕组始端 W1 与第二绕组的末端 V2 相连、第一绕组始端 U1 与第三绕组的末端 W2 相连，并从三个始端 U1、V1、W1 引出三根导线分别与负载相连，这种连接方法叫做三角形(形)联结。显然这时线电压等于相电压，即,UL=UP,这种没有中性线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。,特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线(三相三线制)，那么就都是火线(

8、没有中性线)，这时所说的三相电压大小均指线电压 UL；而民用电源则需要引出中性线，所说的电压大小均指相电压 UP。,3.1 三相负载的 Y 联结,在三相四线制电路，线电压 UL 是负载相电压UYP 的 倍，即,负载的相电流 IYP 等于线电流 IYL，即 IYL=IYP,当三相负载对称时，即各相电流(或各线电流)最大值相等、频率相同、相位彼此相差 120，并且中线电流为零。所以中线可以去掉，即形成三相三线制电路。,3、三相负载,3.2 三相负载的 联结,负载做 联结时只能形成三相三线制电路。显然不管负载是否对称(相等)，电路中负载相电压 UP 都等于线电压 UL，即,UP=UL,当三相负载对称

9、时，相电流和线电流也一定对称。负载的相电流为,线电流 IL 等于相电流 IP 的倍，即,IL=IP,4、三相电路的功率,三相负载的有功功率等于各相功率之和，即,P=P1 P2 P3,在对称三相电路中，无论负载是星形联结还是三角形联结，由于各相负载相同、各相电压大小相等、各相电流也相等，所以三相功率为,其中 为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相位差。,三相电路的功率因数为,三、微型计算机,一.进位计数制及其表示方法（一）、进位计数制及其要素：进位计数制：按进位原则进行计数的方法。例：十进制数有:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十种状态。我们说：十进制数基数10，变化范围0（1

10、0-1）,逢十进一。,123456=1 103+2 102+3 101+4 100+5 10-1+6 10-2,二进制,二进制数 B=10011101B=1 27+1 24+1 23+1 22+1 20=（157）10 在计算机里进行运算和处理均是按二进制数处理的。而二进制数写起来麻烦;书写时又以八进制或十六进制表示；日常生活中又常用十进制，因此就有：二 十 八 十 二 八 数制之间转换问题 十六 十 二 十六,二.反码：正数反码表示与原码相同，(最高位“0”表示正，其余位为数值位。)负数的反码表示为负数原码的符号位不变尾数按位取反。例：+4反=0 0000100-4反=1 1111011+1

11、27反=0 1111111-127反=1 0000000+0反=0 0000000-0反=1 1111111,三.补码：正数的补码表示与原码相同，(最高位 用“0”表示正，其余位为数值位.)负数的补码表示为它的反码+1。+127原=0 1111111+0原=0 0000000-127反=1 0000000-0反=1 1111111-127补=1 0000001-0补=0 0000000,1.2.5BCD码及其十进制调整,注意：BCD码与真正的纯二进制是不同的，用于计算机输入输出设备，作为计算机用的二进制与人们日常使用的二进制之间的一种过渡性编码，以简化人机关系。,BCD码只是将每个十进制数用4

12、位二进制数来表示，直接运算结果可能出错。每组4位二进制之间应是逢十进一。,每组4位二进制之间应是逢十进一。为得到正确运算结果，应进行十进制调整。,0100+0011 0111,0111+0110 1101,0111+0110 1101+0110,0001 0011,=,四、电力系统短路电流计算,1、短路概述电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。1.1 短路原因及后果1短路原因（1）短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。（2）误操作及误接。（3）飞禽跨接裸导体。（4）其它原因。2短路后果电力系统发生短路，短路电流数值可达几

13、万安到几十万安。（1）产生很大的热量，很高的温度，从而使故障元件和其它元件损坏。（2）产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形。（3）短路时，电压骤降。（4）短路可造成停电。（5）严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪。（6）单相短路时，对附近通信线路，电子设备产生干扰。,1.2 短路种类,短路形式：,三相短路用 表示，二相短路 表示，单相短路用 表示，两相接地短路用 表示。只有三相短路，属对称短路。,短路的类型a)三相短路 b)两相短路 c)单相短路 d)单相接中心点短路 e)两相接地短路 f)两相短路接地,选择、检验电气设备，以三相短路计算为主。校验继电器保护装置用两相或单相短路电流

14、。,短路电流计算假设条件,（1）电力系统在正常工作时三相是对称的；所有发电机的转速和电势相位在短路过程中保持不变，即发电机无摇摆现象。（2）电力系统各元件的电容和电阻略去不计；各元件的电抗在短路过程中保持不变；即不受铁芯饱和的影响；变压器还略去励磁电流和励磁回路。各电力元件的寄生电容仅在超高压时才考虑；在1kV及以下的低压网络中，或短路回路的总电阻常大于总电抗的1/3(甚至大于电抗)时，应计入电阻。在高压电网中计算短路电流非周期分量的时间常数时，应考虑短路回路中电阻的影响。,2、短路电流计算,2.1短路电流计算方法：在供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑正常运行的情况，而且要考虑短路。短路电流

15、计算结果可作为选择电气设备及供配电设计的依据。短路电流的计算方法有：,=/,2.2 采用标幺制法计算短路电流1标幺制法概念任意一个有名值的物理量与同单位的基准值之比，称为标幺值。无单位的纯数。基准值选择以运算方便、简单为目的。通常标幺值用 表示，参考值用 表示，实际值用 表示，因此,按标幺制法进行短路计算时，一般先选定基准容量 和基准电压。一般取=100MVA。基准电压取元件所在处的短路计算电压，即=。,基准电流按下式计算：基准电抗按下式计算：,在实用计算中，通常选取某一段电路的平均标称电压作为基准电压，也就是说各段电路的基准电压均等于该段电路的平均电压。我国电力系统中常用到的各电压级的平均标

16、称电压如下：,基准电压选取,2电力系统中各元件电抗标幺值的计算（注：取=）,（1）电力系统的电抗标幺值,（2）电力变压器的电抗标幺值,为电力系统的电抗值；为电力系统的容量；,为变压器短路电压百分比；为变压器的电抗；为电力变压器的额定容量。,（3）电力线路的电抗标幺值,（4）三相短路电流周期分量有效值的标幺值：,三相短路电流周期分量有效值：,为线路的电抗；为导线单位长度的电抗；为导线的长度。,三相短路容量的计算公式为：,然后，即可用前面的公式分别求出、和 等。,3标幺制法计算步骤（1）画出计算电路图，并标明各元件的参数（与计算无关的原始数据一概除去）；（2）画出相应的等值电路图（采用电抗的形式）

17、，并注明短路计算点，对各元件进行编号（采用分数符号：）；,4、两相短路,设K（2）点发生B、C两相金属性短路，B、C称为故障相，A相为非故障相 故障相的短路电流绝对值的一般表达式为 当 时，则有,5、单相接地短路,故障相（特殊相）电流的绝对值为,6、两相接地短路,故障相的短路电流绝对值 短路电流入地中的电流为,7、正序等效原则,不对称短路故障时故障支路的正序电流分量，等于故障点每相加上一个附加电抗 后发生三相短路的电流。这就是正序等效定则。故障点故障相电流的绝对值 与故障支路的正序分量 成正比，可表示为：不同短路类型的 和,不同短路类型的 和m(n),五、一次设备,变电站的主要电气设备主变压器

18、、高压断路器、隔离开关、高压熔断器和负荷开关、互感器、避雷器、消弧器、站用变压器、电力电容器、电抗器、母线、继电保护及自动装置、直流系统等。,电力变压器,1、变压器的工作原理 当一次线圈加上电压，流过交流电流时，在铁芯中就产生交变磁通（电生磁）。这些磁通中的大部分，既匝链着本线圈，也匝链着中压、低压线圈，故我们称它为主磁通。在主磁通的作用下，三侧的线圈分别会感应起电势E1、E2和E3（磁生电）。由于二次线圈和一次线圈的匝数不同，感应电势E1和E2、E3的大小也不同。这就是变压器能变压的道理。,变压器的操作规定A、主变压器停电时先停低压侧，后停中压侧，再停高压侧，送电时与此相反，主变送电前应投入

19、冷却装置。B、主变压器送电前，差动、瓦斯保护均应投入运行，运行中不得同时停用。C、变压器重瓦斯保护，当进行下列操作时，将重瓦斯保护由跳闸改接信号：a.在瓦斯继电器或二次回路上工作时；b.变压器除取油样外，其它所有地方打开放气，打开进、出油阀门，热虹吸潜油泵的阀门时；c.开、闭瓦斯继电器连接管上的阀门时；d.当油位计出现假油面，需要打开各个放气阀及呼吸器进行疏通处理或进行其它工作时；e.主变潜油泵检修更换放气时；在上述工作完毕，经2小时试运行后，方可将瓦斯保护改跳闸。,电压互感器 电压互感器实际上是一个降压变压器，它的一次线圈匝数很多，二次线圈匝数很少，一次侧并联地接在电力系统中，二次侧可并接仪

20、表、继电保护和自动装置的电压线圈等负载，由于这些负载阻抗很大，通过的电流很小，因此，电压互感器的工作状态相当于变压器的空载运行。电压互感器一次侧作用着一个恒压源，它不受互感器二次负载的影响（因电压互感器二次线圈阻抗很小，吸取系统功率很小）。,电压互感器二次回路不允许短路，因为其正常运行时二次基本上是开路状态，二次绕组匝数少，阻抗较小。若二次短路后，铁芯中的磁势失去平衡，在二次回路中会产生很大的短路电流，造成继电保护和自动装置误动作，甚至烧毁互感器。电压互感器一次线圈中性点必须接地（工作接地），二次线圈的中性点必须接地（保护接地）。35KV及以下电压互感器一般采用电磁型干式、环氧树脂浇注和油浸式

21、三种。35KV采用JDJJ型或JDJ型，三个单相一次星形接线，二次线圈两套，其一主线圈接保护和表计，辅助线圈接成开口三角形用来反映系统接地零序电压的变化。,电流互感器,电流互感器工作原理：电流互感器是在闭合铁芯上绕上几个绕组所组成的,如图所示。一次绕组匝数(1)较少,串接在需要测量电流的回路中,一次绕组流过的电流(I1)就是被测回路的电流，它随着负荷大小而变化，电流的变化范围很大。二次绕组的匝数(2)较多,串接在测量仪表或继电保护回路里。因测量仪表、继电保护回路的阻抗很小,所以电流互感器二次绕组回路在正常工作时接近于短路状态。一次电流流经一次绕组产生磁势（I11）,总是被二次绕组感应产生的磁势

22、（I22）所平衡。故有：I11=I22此磁势平衡关系式表明,电流互感器的一、二次电流与它们的匝数成反比。,电流互感器工作原理特点A、电流互感器工作时二次绕组不能开路。电流互感器正常工作时,二次绕组所串接的负载(电流线圈)阻抗很小,接近于工作在短路状态下,所以在二次绕组中产生的电势也不大。这表明电流互感器正常工作时铁芯内的主磁通量是很小的。当电流互感器二次绕组开路时,相当于负载阻抗变为无限大,二次电流及二次去磁的磁势均为零,而一次电流的大小又不随二次开路而变小,则很大的一次磁势将在铁芯内产生很大的主磁通量,使二次绕组中产生很高的电势,可有几千伏。二次回路出现高电压将威胁人身安全,造成仪表、保护装

23、置、电流互感器二次绕组等绝缘的损坏。,B、电流互感器的一次电流变化范围很大。因为一次绕组串接在被测回路中,所以一次电流可在零至额定电流之间大范围内变动。在短路情况下,电流互感器还需变换比额定电流大数倍甚至数十倍的短路电流。一次电流在很大范围内变化时,互感器仍要保持测量所需的准确度。C、电流互感器的结构应满足热稳定和电动稳定的要求。由于电流互感器是串联在一次系统的电路中,当电网发生短路时,短路电流要通过相应电流互感器的一次绕组,因此,电流互感器的结构应能满足热稳定和电动稳定的要求。,高压断路器与隔离开关,一、对高压断路器的要求1、在正常情况下能开断和关合负载电流，能开断和关合空载长线或电容器组等

24、电容性负荷电流，以及能开断空载变压器或高压电动机等电感性小负荷电流。2、在电网发生故障时能将故障从电网上切除。3、要尽可能缩短断路器切除故障的时间，以减轻电力设备的损坏和提高电网的稳定性。4、能配合自动重合闸进行多次合闸和断开。,隔离开关1、隔离开关的用途与结构 隔离开关又名隔离刀闸(简称刀闸),是高压开关的一种。它与断路器最根本的区别在于它没有专用的灭弧装置，因此,不能用来切断负荷电流和短路电流，但它具有明显的电路断开点。使用时应与断路器配合，只有断路器断开电源后才能进行操作。隔离开关使需停电工作的设备与带电部分实现可靠隔离(有明显断开点),且随电压的等级的不同，其断口的绝缘距离按要求有所增

25、加，因而可确保工作人员的安全。,系统无功补偿并联电容器组,电容器的无功功率与电压平方成正比,因此电压变动时对电容器容量会有影响。此外,运行电压升高,会使电容器温度增加,寿命缩短,电压过高会造成电容器损坏。电容器运行时的电压允许范围为:电容器必须能在1.05倍额定电压下长期运行,并在一昼夜中,在最高不超过1.1倍额定电压下允许运行时间不超过6h。但当周围空气温度24小时平均最高值低于标准10时,电容器能在1.1倍额定电压下长期运行。,六、常用仪器仪表,6.1.1 常用名词术语电工仪表与电气测量常用名词术语见下表。,电工仪表与电气测量常用名词术语,6.1.2 常用电工仪表的种类、特点及用途1.电工

26、仪表概述电气设备的安装、调试及检修过程中，要借助各种电工仪器仪表对电流、电压、电阻、电能、电功率等进行测量，称之为电工测量。,2.电工仪表的分类电工仪表的种类繁多，分类方法也各有不同。按照电工仪表的结构和用途，大体上可以分为以下五类。（1）指示仪表类：直接从仪表指示的读数来确定被测量的大小。（2）比较仪器类：需在测量过程中将被测量与某一标准量比较后才能确定其大小。（3）数字式仪表类：直接以数字形式显示测量结果，如数字万用表、数字频率计。（4）记录仪表和示波器类：如X-Y记录仪、光线示波器。（5）扩大量程装置和变换器：如分流器、附加电阻、电流互感器、电压互感器。,常用的指示仪表可按以下方法分类：

27、（1）按仪表的工作原理分类，主要有电磁式、电动式和磁电式指示仪表，其他还有感应式、振动式、热电式、热线式、静电式、整流式、光电式和电解式等类型的指示仪表。（2）按测量对象的种类分类，主要有电流表（又分安培表、毫安表、微安表）、电压表（又分为伏特表、毫伏表等）、功率表、频率表、欧姆表、电度表等。,（3）按被测电流种类分类，有直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表。（4）按使用方式分类，有安装式仪表和可携式仪表。（5）按仪表的准确度分类，指示仪表的准确度可分为 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。仪表的级别即仪表准确度的等级。,（6）按使用环境条件分类，指示仪表可分为 A、

28、B、C三组。A组：工作环境为0+40，相对湿度在85%以下。B组：工作环境为-20+50，相对湿度在85%以下。C组：工作环境为-40+60，相对湿度在98%以下。(7)按对外界磁场的防御能力分类，指示仪表有、4个等级。,6.1.3 测量的准确性及误差分析 1.绝对误差和相对误差 绝对误差是指仪表的指示值与被测量的实际值之间的差值。相对误差是指绝对误差和被测量的实际值之比的百分数值。2.仪表的准确度 规定以最大的引用误差表示仪表的准确度，即,表 仪表的准确度和基本误差,3.测量的准确性 衡量测量的准确性，通常采用相对误差表示，即,式中，A为绝对误差，即仪表的指示值与被测量实际值之差；A0为被测

29、量实际值。,6.2 电气参数的测量,6.2.1 测量仪表的结构及工作原理 1.磁电式仪表的工作原理 磁电式仪表的结构如图所示。磁电式仪表的工作原理是永久磁铁的磁场与通有直流电流的可动线圈相互作用而产生偏转力矩，使可动线圈发生偏转。,图 磁电式仪表的结构,（1）磁电式仪表有以下优点：标度均匀,灵敏度和准确度较高,读数受外界磁场的影响小。（2）磁电式仪表的缺点如下：表头本身只能用来测量直流量（当采用整流装置后也可用来测量交流量），过载能力差。（3）使用磁电式仪表的注意事项有：测量时，电流表要串联在被测的支路中，电压表要并联在被测电路中；使用直流表，电流必须从“+”极性端进入，否则指针将反向偏转;一

30、般的直流电表不能用来测量交流电，仪表误接交流电时，指针虽无指示，但可动线圈内仍有电流通过，若电流过大，将损坏仪表;磁电式仪表过载能力较低，注意不要过载。,2.电磁式仪表的工作原理 电磁式仪表的结构如图所示。（1）电磁式仪表有以下优点：适用于交直流测量,过载能力强,可无需辅助设备而直接测量大电流，可用来测量非正弦量的有效值。（2）电磁式仪表的缺点如下：标度不均匀,准确度不高,读数受外磁场影响。,图 电磁式仪表的结构,3.电动式仪表的工作原理 电动式仪表的结构如图所示。电动式仪表的工作原理是:仪表由固定线圈（电流线圈与负载串联，以反映负载电流）和可动线圈（电压线圈串联一定的附加电阻后与负载并联，以

31、反映负载电压）所组成，当它们通有电流后，由于载流导体磁场间的相互作用而产生转动力矩使活动线圈偏转，当转动力矩与弹簧反作用力矩平衡时,便获得读数。,图 电动式仪表的结构,（1）电动式仪表的优点：适用于交直流测量,灵敏度和准确度比用于交流的其他仪表高,可用来测量非正弦量的有效值。（2）电动式仪表的缺点：标度不均匀,过载能力差,读数受外磁场影响大。,6.2.2 测量仪表的选用 1.电流的测量 电流表是用来测量电路中的电流值的，按所测电流性质可分为直流电流表、交流电流表和交直流两用电流表。就其测量范围而言，电流表又分为微安表、毫安表和安培表。,图 电流表扩大量程电路,1）电流表(1)电流表的工作原理。

32、电流表有磁电式、电磁式、电动式等类型，它们被串接在被测电路中使用。仪表线圈通过被测电路的电流使仪表指针发生偏转，用指针偏转的角度来反映被测电流的大小。并联电阻起分流作用，称为分流电阻或分流器，如图所示。,(2)电流表的选择。测量直流电流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，其中磁电式仪表使用较为普遍。,(3)电流表的使用。在测量电路电流时，一定要将电流表串联在被测电路中。磁电式仪表一般只用于测量直流电流，测量时要注意电流接线端的“+”、“-”极性标记，不可接错，以免指针反打，损坏仪表。对于有两个量程的电流表，它具有三个接线端，使用时要看清楚接线端量程标记，根据被测电流大小选择合适的量程，将公共

33、接线端一个量程接线端串联在被测电路中。,2）钳形电流表 通常，当用电流表测量负载电流时，必须把电流表串联在电路中。但当在施工现场需要临时检查电气设备的负载情况或线路流过的电流时，如果先把线路断开，然后把电流表串联到电路中，就会很不方便。此时应采用钳形电流表测量电流，这样就不必把线路断开，可以直接测量负载电流的大小了。,图 钳形电流表,(1)钳形电流表的工作原理。钳形电流表是根据电流互感器的原理制成的，其外形像钳子一样，如 图所示。(2)使用钳形电流表的注意事项。,2.电压的测量 电压表是用来测量电路中的电压值的，按所测电压的性质分为直流电压表、交流电压表和交直两用电压表。就其测量范围而言，电压

34、表又分为毫伏表、伏特表。1）电压表的工作原理 磁电式、电磁式、电动式仪表是电压表的主要形式。,2）电压表的选择 电压表的选择原则和方法与电流表的选择相同，主要从测量对象、测量范围、要求精度和仪表价格等方面考虑。3）电压表的使用 用电压表测量电路电压时，一定要使电压表与被测电压的两端并联，电压表指针所示为被测电路两点间的电压。,）电压表的选择和使用注意事项 电压表及其量程的选择方法与电流表相同，量程和仪表的等级要合适。电压表必须与被测电路并联。直流电压表还要注意仪表的极性，表头的“+”端接高电位，“-”端接低电位。电压互感器的二次侧绝对不允许短路；二次侧必须接地。,3.功率的测量 功率使用功率表

35、进行测量。1）功率表的工作原理 多数功率表是根据电动式仪表的工作原理来测量电路功率的。2）功率表的选择 在选择功率表时，首先要考虑的是功率表的量程,必须使其电流量程能允许通过负载电流,电压量程能承受负载电压。,3）功率表的使用(1)功率表的正确接线。电动式功率表指针的偏转方向是由通过电流线圈的电流方向决定的，如果改变其中一个线圈中电流的方向，指针就将反转。,图 功率表的连接,(2)三相平衡负载电路总功率的测量。三相平衡负载的每相负载所消耗的功率相同，只需用一只功率表测量一相负载的功率，然后乘以3即可得三相总功率。(3)三相四线制电路总功率的测量。在三相四线制电路中，三相负载不平衡，要测量其总功

36、率需使用三只功率表。,4.电能的测量 电度表是计量电能的仪表，即能测量某一段时间内所消耗的电能。电度表按用途分为有功电度表和无功电度表两种，它们分别计量有功功率和无功功率；按结构分为单相表和三相表两种。1）电度表的结构电度表的种类虽不同，但其结构是一样的。它由两部分组成：一部分是固定的电磁铁，另一部分是活动的铝盘。电度表都有驱动元件、转动元件、制动元件、计数机构等部件。单相电度表的结构如图所示。,图 单相电度表的结构示意图,(1)驱动元件。驱动元件由电压元件(电压线圈及其铁心)和电流元件(电流线圈及其铁心)组成。(2)转动元件。转动元件由可动铝盘和转轴组成。(3)制动元件。制动元件是一块永久磁

37、铁，在转盘转动时产生制动力矩，使转盘转动的转速与用电器的功率大小成正比。(4)计算机构。计算机构又叫计算器，它由蜗杆、蜗轮、齿轮和字轮组成。,2）电度表的工作原理 当通入交流电，电压元件和电流元件两种交变的磁通穿过铝盘时，在铝盘内感应产生涡流，涡流与电磁铁的磁通相互作用，产生一个转动力矩，使铝盘转动。,3）电度表的安装和使用要求(1)电度表应按设计装配图规定的位置进行安装，应注意不能安装在高温、潮湿、多尘及有腐蚀气体的地方。(2)电度表应安装在不易受震动的墙上或开关板上，墙面上的安装位置以不低于1.8 m为宜。(3)为了保证电度表工作的准确性，必须严格垂直装设。(4)电度表的导线中间不应有接头

38、。,(5)电度表在额定电压下，当电流线圈无电流通过时，铝盘的转动不超过1转，功率消耗不超过1.5 W。(6)电度表装好后，开亮电灯，电度表的铝盘应从左向右转动。(7)单相电度表的选用必须与用电器总瓦数相适应。(8)电度表在使用时，电路不容许短路及用电器超过额定值的125%。(9)电度表不允许安装在10%额定负载以下的电路中使用。,5.万用表 万用表又叫多用表、复用电表，它是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使用和携带方便，价格低等优点，因而常用来检验电源或仪器的好坏，检查线路的故障，判别元器件的好坏及数值等，应用十分广泛。,下面分别讲述指针式、数字式万用表

39、的结构和使用方法。1）指针式万用表 下面以电工测量中常用的500型万用表为例，说明其工作原理及使用方法。500型万用表的表头灵敏度为40 A，表头内阻为3000，其主要性能见表，外形如图所示，电路原理图如图所示。,表 500-B型万用表的性能,图 500型万用表外形,(1)直流电流挡。万用表的直流电流挡实质上是一个多量程的直流电流表。由于其表头的满量程电流值很小，因而采用内附分流器的方法来扩大电流量程。量程越大，配置的分流电阻越小。多量程分流器有开路式和闭路式两种，500型万用表电路采用闭路式分流器，如图所示。,这种分流器的特点是:整个闭合电路的电阻不变，分流器电阻减少的同时，表头支路的电阻增

40、大。这种形式的分流器与开路式分流器相比较更适合于万用表，因为万用表转换开关经常转动，若开关触点接触不好，开路式分流器就会断开，若此时通电就会造成表头损坏。而在闭路式分流器中，接触不好只不过使该挡电路不通，不会造成表头的损坏。开路式分流器如图所示。,图 500型万用表直流电流测量电路,图 开路式分流器,(2)直流电压挡。万用表的直流电压挡实质上是一个多量程的直流电压表。它采用多个附加电阻与表头串联的方法来扩大电压量程。量程越大，配置的串联电阻也越大。串联附加电阻的方式有单独式和共用式两种，500型万用表电路采用共用式。与图 所示的单独式附加电阻串联方式相比，共用式具有电阻总值小的优点，若用电阻丝

41、绕制还可以节省材料；其缺点是低量程电阻如烧断，则高量程也不能使用。,图 500型万用表的直流电压测量电路,图 单独式附加电阻串联方式,(3)交流电压挡。用万用表测量交流电压时，先要将交流电压经整流器变换成直流后再送给磁电式表头，即万用表的交流测量部分实际上是整流式仪表，其标尺刻度是按正弦交流电压的有效值标出的。由于整流器在小信号时具有非线性，因而交流电压低挡位的标尺刻度起始的一小段不均匀。500型万用表的交流电压测量电路如图所示。,图 500型万用表的交流电压测量电路,图 500型万用表的直流电阻测量电路,(4)直流电阻挡。万用表的直流电阻挡实际上是一个多量程的欧姆表，其测量电路如图所示，可简

42、化为：,图 直流电阻测量电路的简化电路,(5)指针式万用表的使用方法。使用前的准备。电流的测量。电压的测量。电阻的测量。,使用万用表有以下注意事项：量程转换开关必须正确选择被测量电量的挡位，不能放错;禁止带电转换量程开关;切忌用电流挡或电阻挡测量电压。在测量电流或电压时，如果对于被测量电流、电压的大小心中无数，则应先选最大量程，然后再换到合适的量程上测量。,测量直流电压或直流电流时，必须注意极性。测量电流时，应特别注意必须把电路断开，将表串接于电路之中。测量电阻时不可带电测量，必须将被测电阻与电路断开;使用欧姆挡时换挡后要重新调零。每次使用完后，应将转换开关拨到空挡或交流电压最高挡，以免造成仪

43、表损坏;长期不使用时，应将万用表中的电池取出。,图 DT890D型数字式万用表的外形,2）数字式万用表 下面以DT890D型数字式万用表为例进行介绍。DT890D型数字式万用表属中低档普及型万用表，其面板如图2.21所示，由液晶显示屏、量程转换开关、表笔插孔等组成。液晶显示屏直接以数字形式显示测量结果，并且还能自动显示被测数值的单位和符号（如、k、M、mV、A、F等），最大显示数字为1999。,(1)数字式万用表使用的注意事项。使用数字式万用表前，应先估计一下被测量值的范围，尽可能选用接近满刻度的量程，这样可提高测量精度。数字式万用表在刚测量时，显示屏的数值会有跳数现象，这是正常的（类似指针式

44、表的表针摆动），应当待显示数值稳定后（不超过12 s），才能读数。数字万用表的功能多，量程挡位也多。,用数字万用表测试一些连续变化的电量和过程，不如用指针式万用表方便直观。测10 以下的精密小电阻时（200 挡），先将两表笔短接，测出表笔线电阻（约0.2），然后在测量中减去这一数值。,尽管数字式万用表内部有比较完善的各种保护电路，使用时仍应力求避免误操作，如用电阻挡去测220 V交流电压等，以免带来不必要的损失。为了节省用电，数字万用表设置了15 min自动断电电路，自动断电后若要重新开启电源，可连续按动电源开关两次。,(2)参数测量。电阻的测量。二极管的测量。hFE的测量。交直流电压和电流的

45、测量。电容量的测量。,6.兆欧表 兆欧表（又叫摇表）是一种简便、常用的测量高电阻的仪表，主要用来检测供电线路、电机绕组、电缆、电器设备等的绝缘电阻，以便检验其绝缘程度的好坏。常见的兆欧表主要由作为电源的高压手摇发电机和磁电式流比计两部分组成，兆欧表的外形与工作原理如图所示。,图 兆欧表的外形与工作原理(a)外形；(b)工作原理,在使用兆欧表前应进行以下准备工作：（1）检查兆欧表是否正常。（2）检查被测电气设备和线路，看其是否已全部切断电源。（3）测量前应对设备和线路先行放电，以免设备或线路的电容放电危及人身安全和损坏兆欧表，同时还可以减少测量误差。,兆欧表的正确使用要点如下：（1）兆欧表必须水

46、平放置于平稳、牢固的地方，以免在摇动时因抖动和倾斜产生测量误差。（2）接线必须正确无误，接线柱“E”（接地）、“L”（线路）和“G”（保护环或称屏蔽端子）与被测物的连接线必须用单根线，要求绝缘良好，不得绞合，表面不得与被测物体接触。（3）摇动手柄的转速要均匀，一般规定为120 r/min，允许有20%的变化，但不应超过25%。通常要摇动1 min待指针稳定后再读数。,（4）测量完毕，应对设备充分放电，否则容易引起触电事故。（5）严禁在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘电阻，只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电的情况下才可进行测量。（6）兆欧表未停止转动之前，切勿用手去触及设备的测量

47、部分或兆欧表接线柱。（7）兆欧表应定期校验，其方法是直接测量有确定值的标准电阻，检查其测量误差是否在允许范围之内。,7.电桥 电桥在电磁测量中应用广泛，其特点是灵敏度和准确度都比较高。在需要精确测量中值电阻和低值电阻时往往采用电桥。1）电桥的种类及用途 电桥可分为交流电桥和直流电桥。2）直流单臂电桥(1)直流单臂电桥的工作原理。,图 直流单臂电桥的电路原理,直流单臂电桥的电路原理如图所示。它由四个电阻连接成一个封闭的环形电路，每个电阻支路均称为桥臂。电桥的两个顶点a、b为输入端，接供桥直流电源；另两个顶点c、d为输出端，接电流检流计（指零仪）。,(3)使用直流单臂电桥时的注意事项如下：为了测量

48、准确，在测量时选择的倍率应使比较桥臂电阻的四个读数盘都有读数。测量时，电桥必须放置平稳；被测电阻应单独测量，不能带电测试。由于接头处接触电阻和连接导线电阻的影响，直流单臂电桥不宜测量电阻值小于 1 的电阻。,测量时，连接导线应尽量用截面较大、较短的导线，以减小误差；接线必须拧紧，如有松脱，电桥会极端不平衡，使检流计损坏。电池电压不足会影响电桥的灵敏度，当发现电池不足时应调换。测量完毕，应先打开检流计按钮，再打开电源按钮，特别当被测电阻具有电感时，一定要遵守上述规则，否则会损坏检流计。测量结束不再使用时，应将检流计锁扣锁上，以免检流计受震损坏。,3）直流双臂电桥 直流双臂电桥又称为凯尔文电桥，它

49、主要用于测量1 以下的小电阻，如测量电流表的分流器电阻、电动机或变压器绕组的电阻以及其他不能用单臂直流电桥测量的小电阻。它可以消除接线电阻和接触电阻的影响。(1)直流双臂电桥的工作原理。(2)直流双臂电桥的使用方法。,图 直流双臂电桥电路原理,图 QJ103型直流双臂电桥电路,QJ103型直流双臂电桥的比较电阻采用滑线电阻结构，其阻值可在0.010.11 之间调节，测量时可根据转盘位置直接从面板刻度上读数。使用 QJ103型双臂电桥测量电阻的步骤如下：先将被测电阻的电流接头和电位接头分别与接线柱C1、C2和P1、P2连接，其连接导线应尽量短而粗，以减小接触电阻。根据被测电阻范围，选择适当的倍率挡，然后接通电源和检流计。,调节读数盘，使检流计指示为零，则电桥处于平衡状态，此时即可读取被测电阻值。(3)使用直流双臂电桥时的注意事项如下：被测电阻的每一端必须有两个接头线，电位接头应比电流接头更靠近电阻本身，且两对接头线不能绞在一起。,测量时，接线头要除尽污物并接紧，尽量减少接触电阻，以提高测量准确度。直流双臂电桥的工作电流很大，如使用电池测量时操作速度要快，以免耗电过多。测量结束后，应立即切断电源。,谢 谢,