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电工测量091108

电工测量专科作业题

（一）答案

一、填空

1．测量方式分为直接，间接，组合和比较四种。

2．2.误差的三种表示方法是绝对误差，相对误差，引用误差。

3.误差从性质上可分为系统误差，随机误差，粗大（过失）误差。

4.用1.5级50Ａ电流表、测得某段电路电流为40Ａ，该电流表最大允许误差是0.75A，可能产生的最大相对误差是1.875%。

5.电测量指示仪表测量机构主要包括产生转动力矩M的驱动装置，产生反作用力矩MΑ的控制装置，产生阻尼力矩Md的阻尼装置。

6.电能表的误差调整主要有相角调整（相角补偿）调整、、轻载调整（摩擦力补偿）调整、潜动的调整调整、满载调整调整。

7.用二表法测三相功率的条件是三相三线制连接（ia+ib+ic=0）7.

8.电压互感器二次端不许短路，电压互感器二次端不许开路。

9.用三相三线制有功电能表测三相三线制无功电能,采用90°跨相接线法,其无功电能（Q）=

电表读数。

10．低频信号频率一般采用周期法测量。

11.31/2位数字万用表的读数范围是-1999-1999。

二、简答每题

1.用公式说明仪表准确度等级的定义

在规定使用条件下，仪表最大引用误差绝对值的百分数，叫做仪表的准确度。

它表示仪表指示值与被测量真值之间接近的程度；即：

其中：

Δm---仪表的最大绝对误差；

K----仪表准确度；

Am----仪表量程上限；

实际应用中将仪表准确度K值划分成不连续的若干数值，叫做仪表准确度等级，取K值落入两等级数值范围内的上限等级值，作为仪表的准确度等级。

例如GB776-76《电测量指示仪表通用技术条件》给仪表规定了7个等级准确度。

0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。

例如：

某电压表经检验算得K值为1.23，落在等级数值1.0-1.5间，则该表的准确度等级为1.5级。

2.绘图说明磁电电流表的温度补偿原理。

串联温度补偿电路

磁电系电流表受温度影响较大。

为了保证准确度，设计时应在测量线路上采取补偿措施，以减少温度引起的附加误差。

串联温度补偿电路：

在线圈支路中串一个锰铜电阻如图所示。

Rt为锰铜电阻，温度系数较小，且Rt的值比Rc大，故Rc的变化不会使这条支路总电阻产生大的变化，电流分配将

因而基本不变，从而起到了补偿作用。

串并联温度补偿电路

串并联温度补偿电路：

图中，Rg和R3为铜电阻；R1、R2为锰铜电阻；Rs是分流器；也用锰铜制成。

当温度升高时，R3和Rg均增大较多，导致Ig下降I2也下降，结点c、d之间的电压Ucd下降，而b、c点之间的电压Ubc上升，因此流过线圈的电流Ig又上升，从而补偿了刚才的下降。

同时由于Ｒ3是铜电阻，故这个支路电阻上升慢，I3和Ig的分配关系将变化，Ig会增加，于是又补偿了一部分Ig的下降。

3.什么叫潜动？

产生潜动原因有哪些？

如何限制潜动？

在负荷电流为零（用户不用电）时，电度表的转表盘仍然连续转动一周以上的现象叫潜动。

产生潜动原因：

是摩擦力补偿力矩过大（轻载补偿过大），电压线圈安装倾斜等。

防止潜动方法：

在铝盘上钻两个对称的小孔，此孔经电压磁极下时，能分散盘上的感生电流，减小驱动

力矩，从而防止了潜动。

在电能表转轴上固接一钢丝，在电压线圈磁极上固定一钢片。

由于钢片被电压铁芯的漏

磁通磁化，当钢丝转过钢片离开时，其间产生电磁力矩阻止转盘转动。

改变钢丝和钢片之

间的距离及钢片面积，就改变了电磁制动力矩大小从而阻止潜动。

4．感应系单相电能表驱动力矩是怎样生产生的？

它的大小和方向是由什么决定？

单相感应系电能表主要由电压线圈，电流线圈和感应铝盘组成。

电压线圈和电路线圈分别产生交变磁通穿过铝盘，这些磁通不但空间位置不同，而且交变的出相角也不同就在铝盘周围形成了所谓”移进磁场”。

可以证明移进磁场的移进方向是从相位超前的磁通位置移向相位滞后的磁通位置，这也是驱动铝盘转动的方向。

5.绘图说明单相电能表的接线图

6.绘图说明两表法测三相功率的原理（负载三角或星形联接）

（１）两只功率表的电流线圈分别串接任意两相，但电流线圈的发电机端必须?

接到电源侧；

（２）两功率表的电压线圈的发电机端，必须分别接到各自电流线圈所在的相?

上，而另一端接在公共相上。

两表法测功适用于三相三线制（ia+ib+ic=0），不论对称或不对称都可以使用。

三相负载总功率P等于两只功率表读数值（W1,W2）的和.

当负载功率因数>0.5时P=W1+W2

当负载功率因数<0.5时，将有一只表的指针反偏（如W2），此时应将该表（W2）电流线圈的两个端钮反接，使指针正向偏转，但该表（W2）的读数应为负值三相总功率P=W1-W2

绘图见图

7.简述在感应系电能表中永久磁铁的作用，可否将永久磁铁按极性相反方向安装？

运动中的铝盘与永久磁铁相互作用切割磁力线，产生阻碍铝盘运动的阻力，产生阻力的方向只与铝盘运动的方向相反，磁铁的极性无关，因此可以将永久磁铁按极性相反方向安装

8.画出兆欧表测量电缆绝缘电阻的原理图，说明屏极（G）的作用原理。

兆欧表的接线柱共三个；"L"（线端），"E"（地端），"G"（屏蔽端也叫保护环）。

在进行一般测量时，只要把被测绝缘电阻接在"L"和"E"端之间即可。

但当被测绝缘物表面不干净或潮湿时（漏电严重），为准确测量绝缘材料的绝缘电阻（即体电阻），就必须使用"G"电极，即将被测物的屏蔽环或不须测量的部分与"G"端相联接。

这样绝缘材料的表面漏电流Ijs，沿绝缘材料表面经屏蔽端"G"直接流回发电机的负端，而不经兆欧表的测量机构（动圈）。

这样就从根本上消除了表面漏电流的影响。

绘图见图

9.说明兆欧结构特点及使用注意事项

一般兆欧表主要是由手摇发电机、比率型磁电系测量机构以及测量电路等组成。

比率型磁电系测量机构的特点是：

可动部分装有两个可动线圈，一个产生转动力矩，另一个产生反作用力矩；

空气隙内的磁场分布不均匀。

如铁心带缺口的结构或椭圆形铁心结构。

使用注意事项：

使用兆表测量设备的绝缘电阻时，须在设备不带电的情况下才能进行测量。

为此，测量之前须先将电源切断，并对被测设备进行充分的放电。

兆欧表在使用前须进行检查。

缓慢摇动手摇发电机的手柄在“Ｌ”、“Ｅ”两个端钮开路时指针应该指在标尺的“∞”刻度处，在“Ｌ”、“Ｅ”短接时指针应指在“０”位上。

测量电解电容器的介质绝缘电阻时，按电容器耐压的高低选用兆欧表。

要注意兆欧表上的正负极性。

正极接（Ｌ），负极接（Ｅ），不可反接。

否则会使电容器击穿。

而测量其它电容器的介质绝缘电阻时，可不考虑这一点。

测量绝缘电阻时，发电机的手柄应由慢渐快的摇动。

若发现指针指零，说明被测绝缘物有短路现象，这时不能继续摇动，以防表内的动圈因发?

热而损坏。

当兆欧表没有停止转动和被测物没有放电之前，不可用手去触及被试物的测量部分，或进行拆除导线的工作。

在测量具有大电容设备的绝缘电阻之后，必须先将被测物对地放电，然后再停止兆欧表的发电机手柄的转动。

这主要是为了防止电容器放电，而损坏兆欧表。

10.说明电流互感器使用注意事项

（１）运行中电流互感器二次线圈不许开路；

（２）电流互感器二次侧应可靠地接地，防止一次侧的高电压窜入二次侧。

但只允许有一个接地点，在接近电流互感器端子箱内，经端子接地；

（３）为了保证测量的准确性和电网的安全运行，计量用的电流互感器次级回路必须专用；

（４）注意电流互感器连接极性。

电流互感器一次及二次绕组的端子上有极性标志。

一次绕组出线端首端标为L1，末端为L2；二次绕组出线端标为K1，末端标为K2。

11.说明电压互感器使用注意事项

（１）电压互感器二次侧严禁短路。

（２）电压互感器二次侧应可靠接地，以保证人身及仪表的安全；

（３）按要求的相序进行接线，防止接错极性，否则将引起某一相电压升高倍

12.画出接地电阻测量仪原理图，说明使用方法

将电位探测针Ｐ1插在被测接地电极Ｅ和电流探测针Ｃ1之间，按直线布置彼此相距２０米，再用导线将Ｅ1、Ｐ1、Ｃ1连接在仪表的相应端钮Ｅ、Ｐ、Ｃ上；

．将仪表水平放置，检查检流计的指针是否指在零位上，如果有偏差可调节零位调整器加以校正；

．将“倍率标度”置于最大的倍数，慢慢转动发电机的手柄，同时转动“测量标度盘”，使检流计的指针处于中心线的位置上；

．当检流计的指针接近平衡时，加快发电机的手柄，使其转速达到每分钟120转以上，再转动“测量标度盘”使指针指于中心线上；

．如果“测量标度盘”的读数小于１欧时，应将“倍率标度”置于较小的倍数档，并重新调整“测量标度盘”以得到正确的读数；

在测量接地电阻时，如果检流计的灵敏度过高，可把电位探针插得浅一些；如果检流计灵敏度不够，可沿电位探针和电流探测针注水，使土壤湿润。

13.A/D转换器是什么作用?

常用A/D转换方式有几种？

说明其各自特点。

（给出3重即可）

A/D转换器是将模拟量转换成数字量的器件，即模－数转换器；

1）积分型：

积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间（脉冲宽度信号）或频率（脉冲频率）,然后由定时器/计数器获得数字值.其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。

2）逐次比较型

逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值.其电路规模属于中等.其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率（<12位）时价格便宜,但高精度（>12位）时价格很高.

3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）

并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash（快速）型.由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。

串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为Halfflash（半快速）型.这类AD速度比逐次比较型高,电路规模比并行型小。

4）Σ-Δ（Sigma?

/FONT>delta）调制型（如AD7705）

Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成.原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间（脉冲宽度）信号,用数字滤波器处理后得到数字值.电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率.主要用于音频和测量.

5）压频变换型

压频变换型（Voltage-FrequencyConverter）是通过间接转换方式实现模数转换的.其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量.其优点是分辩率高、功耗低、价格低,但是需要外部计数电路共同完成AD转换.

14.简述磁电系，电磁系，电动系，感应系电测量仪表结构特点。

磁电系仪表结构特点：

可动线圈+固定永久磁铁

电磁系仪表结构特点：

可动铁心+固定线圈

电动系仪表结构特点：

可动线圈+固定线圈

感应系仪表结构特点：

可动铝盘+固定电流线圈+固定电压线圈

16.简述测量仪表量程的选择原则。

在选用仪表时，应根据被测量的大小，兼顾仪表的等级和量程或测量上限，合理地选择仪表。

为充分利用仪表的准确度，被测量的值应在仪表量程上限的７０%-9０%为好。

例如：

某待测电压约90Ｖ，现有0.5级0－300Ｖ和1.0级０－100Ｖ两个电压表。

经计算用0.5级0－300Ｖ电压表测这个电压，最大可能相对误差是1.5%；用1.0级０－100Ｖ电压表测这个电压，最大可能相对误差是1.0%。

因此尽管100V量程电压表准确度等级低，由于量程适合，测量此电压误差比用等级高的300Ｖ量程电压表还要小。

18.根据误的性质，可以把误差分为几类？

误差差从性质上可分为：

系统误差、随机误差（偶然误差）、过失误差（粗大误差）

系统误差又叫做规律误差。

它是在一定的测量条件下，对同一个被测量进行多次重复测量时，误差值的大小和符号保持不变；或者在条件变化时，按一定规律变化的误差。

系统误差通常在测试之前就已经存在，它不能依靠增加测量次数来加以消除，一般可通过试验分析方法掌握其变化规律，并按照相应规律采取补偿或修正的方法加以消减。

随机误差（偶然误差）：

在同一条件下，对某一量多次重复测量时，各次的大小和符号均以不可预定的规律变化的误差，谓之随机误差或偶然误差。

它的产生是由测量过程中出现的各种各样不显著而又难于控制的随机因素综合影响所造成。

一般以被测量进行多次重复测量的算术平均值来减少随机误差的影响。

22.仪表的好坏为什么不能用相对误差的数值来表示？

通常仪表的绝对误差在仪表标尺的全长上基本保持恒定，因而相对误差会随着被测量的减小逐渐增大，所以相对误差的数值并不能说明仪器的优劣，只能说明测量结果的准确程度。

引用误差则由于式中的分子、分母都由仪表本身性能所决定，不随被测量变化，所以用其来表示仪表的准确程度。

三、计算

1.用量限为300V的电压表去测量电压为250V的某电路上的电压，要求测量的相对误差不大于±1.5%,问应该选用哪一个准确度等级的电压表?

若改用量限为500V电压表则又如何选择准确度等级。

答：

对300V电压表

a.Δm=A×γ%=250×（±1.5%）=±3.75V

b.由K%=

；则：

K%≤（±3.75V/300V）×100%=1.25%

c.参照仪表准确度分级标准，所以应选用不低于1.0级准确度的电压表

换用500V电压表

a.由K%=

；则：

K%≤（±3.75V/500V）×100%=0.75%

b.参照仪表准确度分级标准，所以应选用不低于0.5级准确度的电压表

2.当利用电能A=IRt来测量直流电能时,所选用的电流表是0.5级的,上量限是100A,电流表的读数是70A;所用电阻是0.1级的,电阻值R=0.5Ω;时间是50S,误差为±0.1%,试求:

（1）总电能是多少?

（2）最大可能相对误差?

（3）最大误差。

答：

总电能：

A=I2Rt=702×0.5×50=122.5KJ

最大可能相对误差:

γAm=∣2×γI∣+∣1×γR∣+∣1×γt∣=2×0.714%+0.5%+0.1%≈±2.03%；

其中：

γI=K%×Am/A=±0.5%×100/70≈±0.714%；

γR=±0.5%；γt=±0.1%

最大误差：

Δ=A×γAm=122.5×（±2.03%）≈±2.49KJ

3.某功率表的准确度等级是0.5级,分格有150个。

试问:

（1）该表的最大可能误差是多少格?

（2）当读数为120分格和40分格时的最大可能相对误差是多少？

答：

（1）由仪表准确度等级定义：

K%=

，

则：

Δm=Am×K%=150×0.5%=±0.75V；

（2）由最大可能相对误差：

γ%=

，

则当读数为120分格时：

γ%=

则当读数为120分格时：

γ%=

4.用电压表测量两串联电阻R1，Ｒ2两端压,测得数据如下U1=20V，γ1=±3％;U2=40V,γ2=±2％求:

（1）总电压为多少伏?

（2）其可以产生的最大相对误差。

（1）总电压：

U=U1+U2=20+40=60V

（2）最大相对误差：

5.某一磁电系电流表满刻度电流IC=100μA，内阻ＲC=100Ω，测量线路如图所示。

要制成能测量电流为１Ａ，５Ａ两量限电流表，试求分流器电阻Ｒsh1和Rsh2?

解：

扩成倍数：

n=I/Ic=5/100×10-6=5×104

分流电阻：

Rsh=Rc/（n-1）=100/（5×104-1）≈2×10-3Ω

绘图见图

6.现场测量某一用户的用电负荷及功率因数，该用户装有有功电能表三相四线ＤＴ８型、３×５Ａ，３×３８０Ｖ，电度常数４５０Ｒ／ｋｗ•ｈ一只；三相四线无功电能表一只Ｄ×８型、３×５Ａ、３×３８０Ｖ，电度常数４５０Ｒ／ｋｖａｒ•ｈ，ＣＴ变流比２００／５Ａ，现测得有功电能表转１０转，时间是３２Ｓ，无功电能表转１０转，时间是70Ｓ，负荷保持不变，试求该用户：

（1）有功功率;

（2）无功功率;（3）功率因素。

7.用两表法测三相三线制负载有功公率,W1表电流线圈串入A相,W2表电流线圈串入B相,W1=300W　,W2=400W;问:

（1）三线电路总功率,

（2）负载功率因数.

解：

有功功率

有功电能：

A=CT×n/C=200/5×10/450=8/9kwh

有功功率：

P=A/t=8/9×3600/32=100kw

有功功率为100kw

无功功率：

A=CT×n/C=200/5×1/450=8/9kvar.h

Q=A/t=8/9×3600/60=480/9=53.333kvar

无功功率为53.33kvar

功率因数：

cosø=

P/

=100/

≈0.88

答：

功率因数为0.88

7.用1.5级，30A电流表，测得某段电路中的电流为20A。

求：

（1）该电流表最大允许的基本误差；

（2）测量结果可能产生的最大相对误差。

解：

由仪表准确度定义：

K%=

（1）最大允许的基本误差:

=±30×1.5%=±0.45A

（2）最大相对误差:

γ%=

8.有一电流为10A的电路，用电流表甲测量时，其指示值为10.3A；另一电流为50A的电路，用电流表乙测量时，其指示值为49.1A，试求：

（1）甲、乙两只电流表测量的绝对误差和相对误差各为多少？

（2）能不能说甲表比乙表测量更准确，为什么？

（1）甲表绝对误差：

乙表绝对误差：

甲表测量相对误差：

甲表测量相对误差：

（2）不能；因为从绝对误差分析甲表测量误差小，但从相对误差分析甲表测量相对误差为3%，大于乙表；不同量值的测量应该用相对误差比较；此例从测量角度讲，乙表的测量误差小。

四.绘图说明

1.画出三元件三相四线有功电能表经电流互感器接入的接线图，标出图中各线圈极性。

2.画出用三相三线制有功电能表测对称的三相三线制无功电能原理图，并绘制相量图。

电工测量专科作业题

（二）

一、填空题：

1、表示测量误差通常可用绝对误差和相对误差，在衡量对同一被测量进行的多次测量中，哪次测量结果更准确些，可用绝对误差；而在衡量对不同值的被测量所进行的测量中，哪个结果更准确些，可用相对误差。

6、仪表误差通常分为基本误差和附加误差，通过引入校正值可以消除基本

误差；而让仪表工作于规定的正常条件下可消除附加误差。

7、仪表误差通常用最大引用误差表示。

仪表的准确度等级是指最大引用误差的百分数，即仪表量程范围内的最大绝对误差与量程上限之比的百分数。

在我国，仪表的准确度等级共有7级，即0.1级，0.2级，0.5级，1.0级，1.5级，2.5级，5.0级。

其中准确度最高的是0.1级，最低的是5.0级。

8、用0.5级，量程为250V的电压表测量200V电压，则其最大相对误差为0.625%。

判断题：

1、用电桥法测量电阻属于比较测量法。

（√）

2、用伏安法测量电阻属于直接测量法。

（×）

3、测量误差可以通过选用精密的仪表和科学完善的方法来消除。

（×）

4、零值法的准确度主要取决于标准量的准确度和测量装置的灵敏度。

（√）

5、随机误差决定了测量的精密度，随机误差越小，测量结果的精密度就越高。

（√）

6、采取认真负责的工作态度，是根本上消除疏失误差的最好方法。

（√）

7、测量误差实际上就是仪表误差。

（×）

8、系统误差决定了测量的准确度。

（√）

9、仪表的准确度越高，测量结果的误差就越小。

（√）

10、测100V的电压，电压表的指示值为101V，测20V的电压时电压表的指示值为19.7V。

可以判定测量20V的电压时精确程度高些。

（×）

二、选择题：

1、在相同条件下多次测量同一量时，保持恒定不变或按照一定规律变化的测量的测量误差称为D。

A、偶然误差；B、疏失误差；C、粗大误差；D、系统误差。

2、在下列度量器中，准确度最高的是A。

A、基准器；B、标准器；C、工作量具。

3、减小偶然误差可以采用D。

A、对测量仪表进行校正；B、正负误差补偿法；

C、替代法；D、增加重复测量次数，求其平均值。

4、由电源电压、频率的突变所引起的误差叫B。

A、系统误差；B、偶然误差；C、疏失误差；D、绝对误差。

5、仪表的标度尺刻度不准所造成的误差是A。

A、基本误差；B、附加误差；C、相对误差；D、引用误差。

6、用下列三个电压表测量20V的电压，测量结果的相对误差最小的是A。

A、准确度1.5级，量程30V；B、准确度0.5级，量程150V；

C、准确度1.0级，量程50V。

7、用量限为300V的电压表测电压为250V的电压，要求测量的相对误差不大于+1.5%，则电压表准确度等级应为A。

A、1.0；B、1.25；C、1.3；D、1.5。

8、用准确度为2.5级、量程为10A的电流表在正常条件下测得电路的电流为5A时，可能产生的最大相对误差为B。

A、2.5%；B、5%；C、10%。

三、问答计算题：

1.用一只0.5级量限为0～100V和一只1.5级量限为0～15V的电压表，分别测量10V电压时，问哪只仪表的测量误差小？

解：

用100V电压表

Δm=Am×K%=100×（±0.5%）=±0.5V

用500V电压表

Δm=Am×K%=15×（±1.5%）=±0.225V

所以用1.5级量限为0～15V的电压表测量误差小

2.用标准表对一只1.0级量限100mA的电流表进行校准，在电流表80mA的刻度处，标准表的指示值为79mA，则电流表在该刻度处绝对误差、修正值、相对误差及引用误差各为多少？

解：

测量对误差：

修正值：

相对误差：

引用误差：

3.按度量器参与测量的方式分类，测量方法有哪些种类？

各自的优缺点？

直接测量：

直接测量指的是被测量与度量器直接进行比较，或者采用事先刻好刻度数的仪器进行测量，从而在测量过程中直接求出被测量的数值。

这种方式称为直接测量。

这种方法简便迅速，但它的准确程度受所用仪表误差的限制。

间接测量：

如被测量不便于直接测定，或直接测量该被测量的仪器不够准确，那么就可以利用被测量与某种中间量之间的函数关系，先测出中间量，然后通过计算公式，算出被测量的值，这种方式称为间接测量。

如测长、宽求面积；测电流电压求功率等。

4.减小系统误差的方法有哪些？

修正法：

如果知道测量仪表的校正值或校正曲线或校正表格，那么就可以用校正值对读数值予以修正求得被测量的真值。

交换法：

即在正反两种情况下对同一被测量测量两次，取其平均值，便可消除系统误差。

例如为消除外磁场对电流表读数的影响，可在一次测量后，将电流表位置调转180°，重新测量一次，取前后两次测量结果的算术平均值，可以消除外磁场带来的系统误差。

又如，为了消除天平不等臂误差，可采用“交换法”，即交换被测物和砝码的位置再测一次，取两次结果的几何平均值。

电工测量专科作业题（三）

一、填空题

1、电动系测量机构是利用可动线圈与固定线圈