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电工测量基本知识

更新时间:2017年03月01日 所属类别:知识百科 阅读量:

电力工业的主要产品是电能,众所周知,电能是人们的感觉器官所不能直接感觉和反应的,在电能的生产、传输、分配和使用等各环节中,只有通过各种仪表的测量才能对电能质量、负荷情况等加以监视,才能保证生产的案例和经济运行,所以人们常把测量仪表称为电力工业的“眼睛”。

电工测量的基础知识

电工测量的概念

测量,通常是指通过试验的方法,去测定一个未知量大小的过程,这个未知量称为被测量。为了确定被测量,就要把它与作为测量单位的同类标准量进行比较,以确定被测量是这个测量单位的多少倍或多少分之一,从而得出这个被测量的大小(包括数值和单位)。电工测量就是借助于测量设备,把未知的电量或磁量与作为测量单位的同类标准电量或标准磁量进行比较,从而确定这个未知电量或磁量大小(包括单位和数值)的过程。

一个完整的测量过程,通常包含如下三个方面:

1、测量对象

电工测量的对象主要有三类:

a、反映电和磁特征的物理量,如电流i,电压u,电功率p,电能w及磁感应强度b等。

b、反映电路特征的物理量,如电阻r、电容c、电感l等;

c、反映电和磁变化规律的非电量,如频率f,相位φ,功率因数cosφ等。

2、测量方法

根据测量的目的和被测量的性质,可选择不同的测量方法。

3、测量设备

将被测量与标准量进行比较的测量设备,包括测量仪器和作为测量单位参与测量的度量器。在测量中实际使用的是测量单位的复制体,称为度量器。度量器是电气测量重要组成部分,它不仅作为标准量参与测量过程,而且是维持电磁学单位统一,保证量值准确传递的器具。基准度量器是现代技术水平所能达到的精度最高度量器,由国际和各国的最高计量部门保存。为保证测量仪器的准确一致,还要建立不同等级的标准度量器,以用来检定低一级的测量仪器,把量值准确地传递到生产第一线。电工测量方面常用度量器有标准电池、标准电阻、标准电感、标准电容等。进行电量或磁量测量所用的仪器仪表,统称为电工仪表。电工仪表是根据被测量电量或磁量的性质,按照一定原理构成。

除了以上三个方面外,测量过程中还必须建立测量设备必需的工作条件,慎重地进行操作,认真记录测量数据,并考虑测量条件的实际情况,进行数据处理,以确定测量结果和测量误差。

测量方法分类

1、按测量方式分类

 a、直接测量。在测量过程中,能够直接将被测量与同类标准量进行比较,或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量,从而直接获得被测量数值的测量方式,称为直接测量。例如:用电压表测量电压、用电能表测量电能以及用直接虬枝测量电阻等,都是直接测量。直接测量方式广泛用于工程测量中。

 b、间接测量。当被测量由于某种原因不能直接测量时,可以通过直接测量 与被测量有一定函数关系的物理量,然后按函数关系计算出被测量的数值,这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。例如,用伏安法测量电阻,是利用电压表和电流表分别测量出电阻两端的电压u和通过该电阻的电流i,然后根据欧姆定律i=u/r计算出被测电阻r的大小。

间接测量的误差比直接测量大,而且还要进行计算,所以通常只在直接测量有困难时才采用,常用于科研、试验室及工程测量中。

2、按度量器参与测量过程的方式分类

在测量过程中,作为测量单位的度量器可以直接参与,也可以间接参与。当用天平测量质量,时,就必须有天平砝码作为度量器,而用弹簧秤测质量时,就没有度量器的直接参与;当用电桥测量电阻时,就必须有标准电阻器,而用欧姆表测电阻时,就没有标准电阻的直接参与。没有度量器直接参与的仪器设备之所以也能用来进行测量,是因为它们的刻度已经事先用标准量具进行了检定。根据度量器参与测量过程的方式,可以把测量方法分为走读法和比较法。

a、直读法:在电工测量中,凡是可以用直接示意的仪器仪表读取被测量数值,而无需度量器的直接参与的方法,称为直读法,用直读法测量时,度量器不直接参与测量过程,而是间接地参与测量过程,例如,用欧姆表测量电阻时,从指针在标度尺上指示的刻度事先用标准电阻进行了校验,标准电阻已将它的量值和单位传递给欧姆表,间接地参与了测量过程。直读法测量的过程简单,操作容易,读数迅速,因此应用很广,但其测量的准确度不高。

b、比较法:凡是在测量过程中需要度量器的直接参与,并通过比较仪器来确定被测量数值的方法,称为比较法。在电工测量中,比较法由于有了标准度量器的直接参与,因此比直读法有更高的准确度。但是,比较法对测量仪器和试验条件的要求较高。相应的测量设备也比较昂贵,而且操作也比较复杂,所以通常只在高准确度测量时采用。

根据被测量与度量器进行比较时的不同特点,又可将比较法分为零值法、差值法和替代法三种:

a、零值法又称平衡法,是在测量过程中改变标准量,使之与被测量相等,即使它们的差值为零,从而确定被测量数值的方法,零差值由指零仪判断,此时电路处平衡状态,所以又称为平衡法。此时按一定的关系可以计算出测量的数值。例如用电位差计测量电热,用电桥测电阻等都属于这种方法,显然,零值法测量的准确度主要取决于度量器和指零仪表的灵敏度。

b、差值法是测出被测量与标准量的差值 或正比于该差值的量,从而根据标准量来确定被测量数值的方法,如用不平衡电桥测电阻。采用差值法可以达到较高的测量准确度。

c、替代法是分别把被测量和标准量接入同一测量仪器,在用标准量替代被测量时,调节标准量,使仪器的工作状态在替代前后保持一致,然后根据标准量来确定被测量的数值,用替代法测量时,由于替代前后仪器的工作状态是一样的,仪器本身性能和外界因素对替代前后的影响几乎是相同的,因而有效地克服了所有外界因素对测量结果的影响,使用替代法测量的准确度主要取决于替代的标准量。

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