2、交流电路
(1)正弦量的三要素:
最大值、周期(频率、角频率)、初相位。
(2)正弦量的函数表达式:
u=UMsin(wt+
)
(3)有效值:
Um=
U,Im=
I
(4)纯电阻电路:
①U,I同相
②阻值不随频率而变
③有功功率P=IU=I2R=U2/R
(5)纯电感电路:
①UL超前IL900
②感抗XL=2
fL;f↑,XL↑
③无功功率Q=ULI=UL2/XL=I2XL(乏)
(6)纯电容电路:
①IL超前UL900
②容抗XC=1/2
fC;f↑,XC↓
③无功功率Q=UCI=UC2/XC=I2XC(乏)
(7)三相交流电:
①负载的星形联接UL=
U
IL=I
②负载的三角形联接UL=U
IL=
I
③三相功率表达式P=
U线I线COS
A
=3U相I相COS
A
十、常用电工测量仪表
1.按工作原理分类的各式仪表:
(1)磁电式:
灵敏度和精确度高,但过载能力小,,加上整流器才能测量交流;多用来制作携带式电压表、电流表。
如:
万用表
(2)电磁式:
过载能力强,可测交、直流电,常用来制作配电柜用的电压表、电流表。
(3)电动式:
精度较高,可测交、直流,常用来制作功率表、功率因数表。
(4)感应式:
计量交流电能,灵敏度低,表损耗较大,过载能力强。
电度表
2.万用表:
测量前指针应在机械零位,即
档刻度“∞”处,用完应将档位放至电压最高档。
(1)交流电压(电流)“AC”或“~”
(2)直流电压(电流)“DC”或“”
(3)电阻“
”,用前及换档必须进行电气调零,即将红黑表笔短接,调节电气调零旋钮,指针指在“
”刻度的“0”处。
(4)万用表的使用方法及注意事项:
①测量前应认真检查表笔位置,红表笔应接在“+”号的接线柱,黑表笔应接在“-”号的接线柱。
在测量电压时,应并联接入被测电路;在测量电流时应串联接入被测电路。
在测量直流电流、电压时,红表笔应接被测电路正极,黑表笔应接被测电路负极,否则因极性接反而损坏仪表。
有些万用表还有交、直流2500V测量接入柱,它是专门用来测量较高电压的,使用时黑表笔仍接在“-”接线柱,红表笔则应接在2500V的接线柱处。
②根据测量对象,将转换开关拨到相应档位。
在使用时应先选择测量种类,后选择量程。
注意:
测量种类转换开关一定要选择正确,如果误用电流或电阻档去测量电压,就可能损坏表头,甚至造成短路。
选择量程时,应尽可能使被测量值达到表头量程的1/2至2/3左右,以减少测量误差;若事先不知道被测量值的大小,应先选用最大量程试测,然后再换用适当的量程。
注意:
测量时人体不能触及表笔的金属部分,以保安全。
③读数时,要根据被测量的对象在相应的标尺读取数据。
标尺端标有“DC”或“-”标记为测量直流刻度;标尺端标有“AC”或“~”标记是测量交流刻度。
标有“
”的标记是测量电阻的刻度。
④测量电阻时应注意:
A.必须将被测电路与电源切断,不能带电测量电阻,否则损坏表头。
B.选择合适的倍率档,使指针尽量接近标度尺的中心刻度,以获取较准确的读数。
测量时把标度尺刻度的指示值乘以倍率即为被测电阻值。
C.测量电阻前或换不同电阻档后,都应将红、黑表笔短接,用调零旋钮调整仪表指偏转到零;否则说明电池电压不足,应更换电池。
D.每次测量完毕,应将转换开关拨到交流电压最高档或空档上,以免他人误用,造成仪表损坏。
也可避免由于将量程拨在电阻档时,表笔短路造成电池短路放电。
E.不可用万用表的电阻档去直接测量微安表头、检流计、标准电池等类的仪器仪表。
3.钳表可在不断开电路情况下测量线路电流。
钳表的使用方法和注意事项:
(1)被测量电路电压不能超过钳表的额定电压,否则会有触电危险,甚至会引起线路短路。
T-301型钳表,只适用于测量低压交流电路中的电流。
(2)测量前应检查钳口铁芯的接合面是否光洁,若有尘污应先擦拭干净。
(3)测量前应先估计被测电流的大小,再选择量程。
若无法估计时,可先用最大量程档试测,然后再换到适当的档位测量和读数。
绝对不能用小电流档去测量大电流,以免损坏电流仪表。
(4)每次只能测量一相导线的电流,不可以将多相导线同时钳入钳口内测量。
(5)量程不合适时,必须把导线退出钳口,然后才可换档。
(6)测量大电流后再测小电流时,要把钳口开合几次,消除剩磁。
(7)测量小电流时,可将被测导线绕若干圈于钳口铁芯再闭合钳口测量,实际电流值为钳表的读数除以导线缠绕的圈数。
(8)测量完后应把量程开关拨到最大量程位置。
4.兆欧表(摇表)测量线路和设备的绝缘电阻。
(1)用前验表:
短路试验,指针指“O”;开路试验,指针指“∞”。
(2)摇速:
120转/分。
(3)测电缆时,将“G”端接至电缆的绝缘层上。
1)兆欧表的选择:
在实际应用中,需根据被测对象来选用不同电压和电阻测量范围的摇表。
按照规定,测量额定电压在1000伏以上的电气设备和线路的绝缘电阻时,应用2500伏摇表;测量额定电压在500伏以下的电气设备或线路的绝缘电阻时,则应用500或1000伏摇表,若选用过高电压的兆欧表可能损坏被测设备的绝缘层。
电阻的测量范围,一般不要使其过多的超出所需要测量的电阻值,以免读数产生较大的误差。
测量低压电气设备或线路绝缘电阻可选用500伏或1000伏、0~250M
的摇表;测量高压电气设备、电缆以及线路可选用2500伏、0~2500M
的摇表。
特殊要求的选用5000伏的兆欧表。
2)在进行测量前要先切断电源,严禁带电测量设备的绝缘。
要将设备引出线对地短路放电(对容性设备更应充分放电,如电容量较大的电机、变压器、电缆、电容器等),并将被测设备表面擦拭干净,以保障人身安全。
测量完毕也应将设备充分放电,放电前切勿用手触及测量部分和兆欧表的接线柱。
3)兆欧表的引线必须使用绝缘良好的单根多股软线,两根引线不能绞缠在一起,应分开单独连接,以免造成测量的数据不准确。
4)测试前先将兆欧表进行一次开路试验和短路试验,检查兆欧表是否良好。
若将连接线(L、E)开路,摇动手柄,指针应指在“∞”处。
将两连接(L、E)短接,缓慢摇动手柄1/3圈,指针应指在“O”处,说明兆欧表是良好的,否则兆欧表有故障,应检修后再用。
5)接线时,“接地(E)”接线柱应接在电气设备外壳或地线上,“线路”(L)接线柱接在被测电机绕组或导体上,若测电缆的绝缘电阻时,还应将“屏蔽”(G)接线柱接到电缆的绝缘层上,以消除绝缘物表面的泄漏电流对所测绝缘电阻值的影响。
6)测量时,兆欧表应放置平稳,避免表身晃动,摇动手柄转速由慢渐快,使转速约保持在120转/分,至表针摆动到稳定处读出数据。
测量结束后,先拆去兆欧表的测量引线,再停止摇动手柄。
注:
当出现指针指零时就不能再继续摇动手柄,以防损坏兆欧表。
5.接地电阻测量仪
测量方法:
(1)测量前,首先将两根探针分别插入地中,使被测接地极E,、电位探针P,和电流探针C,三点在一条直线上,E,至P,的距离为20米,E,至C,的距离为40米。
(2)用专用导线将E,、P,、C,联接于仪表E、P、C相应的接线柱上。
(3)将仪表放置水平位置,检查检流计是否指在中心线上,否则可用调零器将其调整指于中心线。
(4)然后将仪表的“倍率标度”置于中间标位,慢慢转动发电机的手柄,同时旋动“测量刻度盘”,使检流计指针指于中心线。
(5)当检流计的指针接近中心线时,加快摇动手柄的转速,使其达到每分钟120转,微调“测量刻度盘”,使指针指于中心线上,当指针停留在中心线不动,说明检流计中的电桥已平衡,可停止摇动手柄。
(6)当测量刻度盘调至最小刻度时,指针仍不“拉回”中心线,应将“倍率标度”调小一格,重新测量,当测量刻度盘调至最大刻度时指针仍不能“推至”中心线则应将“倍率标度”调大一格,重新测量。
(7)当平衡后用“测量刻度盘”的读数乘以“倍率标度”即为所测的接地电阻值。
注意事项:
(1)当检流计的灵敏度过高时,可将电位探针P,插入土壤中浅一些。
当检流计的灵敏度不够时,可沿电位探针和电流探针注水使其湿润。
(2)测量时,接地线路要与被保护的设备断开,以便得到准确的测量数据。
6.功率表或电力表:
可测量交、直流电的电功率,有W、KW两种表,它属于电动式仪表,主要由一个电压线圈和一个电流线圈组成。
功率表可以反应出电路中电压、电流的大小,以及电压、电流间的相角关系,也就是说,可以直接从表盘上读出电功率的瓦特数。
(1)单相交流电路电功率的测量
在低压测量回路中,若负载所消耗的功率未超过表的量限,功率表可直接接入电路中。
接线时,要注意表的极性。
功率表的电压线圈和电流线圈各有一端的接线柱上注有“※”或“+”符号,有标号的两端须接在一起并接于电源端,注意极性不能接错。
若负载消耗的功率很大,超过表的量限时,就要通过电流互感器来测量。
此时,为了使功率表的电流线圈和电压线圈的电源端处在同一电位,应把电流互感器的二次绕组K1和一次绕组L1连接在一起。
(2)三相交流电路电功率的测
A.三相二元件功率表的接线方法:
在高压线路上测量功率,通常采用三相二元件功率表。
因为电路电压很高,功率表不能直接测量,应通过电压互感谢器和电流表互感器再接入电路中。
接线时除了注意功率表的极性外,还应注意电压互感器和电流互感器的极性;电压互感器一次绕组接线柱上注有大写字母A、X,二次绕组接线柱上注有小写字母a、x。
电流互感器一次绕组接线柱上注有大写字母L1、L2,二次绕组接线柱上注有小写字母k1k2。
接线时要对准标号,否则功率表指针也会反转。
B.在三相四线制电路中,若各相负载对称,则可用一只单相功率表测量功率;若各相负载不对称,则必须使用三只单相功率表来测量功率。
注意事项:
1)正确选择功率表的量程:
功率表的量程包括电流量程和电压量程,选择时,既要使电流量程能承受负载电流的大小,还要使电压量程能承受负载电压的大小,而不能仅从功率量程来考虑。
一般在测量功率前,应先测出负载的电压和电流,然后再选择适当量程的功率表。
如:
有两个功率表,量程分别为300V、5A和150V、10A;而要测量一个电压为220V,电流为4.5A的负载功率。
2)正确读出功率表的读数。
可携式表一般都是多量程的,标度尺上只标出分度格数,不标瓦特数。
读数时,应先根据所选的电压量程、电流量程以及标度尺满度时的格数,求出每格的瓦特数(又称功率表常数),然后再乘上指针偏转的格数,即得所测的功率的瓦特数。
3)注意正确接线。
极性不能接错。
7.电能表(感应式)
它是用来测量某一时间段内,发电机发出的电能或负载消耗的电能的仪表,测量交流电路的有功电能是一种感应式仪表。
常用的仪表有:
单相有功电度表、三相三线有功电度表和三相四线有功电度表。
(1)电度表的接线方法:
单相电度表的接法,三相电度表的接法;有直接接通式,也有经过电压互感器和电流互感器接通式。
总的来说,只有两种回路,即电压回路和电流回路。
规则:
要求电度表的电流线圈与负载串联,电压线圈与负载并联,两个线圈的“※”端接电源的同一端。
测量时,若被测电路是低电压、小电流的单相交流电中,可将电度表按接线规则直接接入电路中;若负载电流超过电度表电流线圈的额定值,则要通过电流互感器再接入电度表,使电流互感器初级与负载串联,次级与电度表的的电流线圈串联;若负载电压超过电度表电压线圈的额定电压值时,则要通过电压互感器再接入电度表的电压线圈,使电压互感器的初级与负载并联,次级与电度表的电压线圈并联。
注意:
凡经过互感器的电度表,其读数要乘以互感器的变比才是实际的数值。
例如:
若电流互感器的变比是(100/5)A,读数就应乘以20;若电压互感器的变比是(6000/100)V,则读数就应乘以60,所乘的数值,称为电度表的倍率。
(2)电度表使用时的注意事项:
1)选择电度表时注意电度表的额定电压、额定电流是否合适。
一般家庭用电度表额定电流不宜大于10A。
电度表容量的选择,应使用电器在电度表额定电流的20~120%之间,单相220V照明装置以每千瓦5A,三相380V动力用电以每千伏1.5A或每千伏2A计算。
2)电度表安装场所应选择在干燥、清洁、明亮、不易损坏、无振动、无腐蚀性气体,不受强磁场影响及便于装拆表和抄表的地方。
电度表应垂直安装,安装时表箱底部对地面的垂直距离一般为1.7~1.9米,若上下两列布置、上列表箱对地面高度不应超过2.1米。
3)接线时应注意分清接线端子及其首尾端,三相电度表应按正相序接线;经电流互感器接线者必须正确;电压线圈连接线应采用1.5㎜2铜芯绝缘导线,电流线圈连接线接入者应采用与线路导电能力相当的铜芯绝缘导线;若经电流互感器接入者应采用2.5㎜2铜芯绝缘导线,互感器的二次线圈和外壳应当接地.
4)凡经互感器接入的电度表,其读数要乘以互感器的变比才是实际读数值。
8、直流单臂电桥:
在测量时,首先选取一定的比率臂,然后调节比较臂使电桥平衡,则比率臂倍率和比较臂读数值的乘积就是被测电阻的数值。
注意:
精密的测量仪器,若使用不当,会影响测量结果及损坏仪器。
用电桥测量电阻时,不准带电测量。