电器仪表的正确选择_电压表论文

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在电器测量过程中,为了获取表征被研究对象的特征的定量信息,必须准确地进行测量。为了准确地测量某个参数的大小,首先要选用合适的测量仪表,以获取准确地测量数据。在测量过程中,由于各种原因。测量结果(测量值)与待测量的真实值之间总存在一定的差别,即测量误差。误差产生的原因是多方面的,如果仪表选择不当,不仅会造成测量误差,而且还关系到仪表的使用寿命及人身安全。因此,如何使测量结果更加准确,必须明确测量任务的前提下结合实际情况,正确合理地选择电工仪表。

一、量程和准确度的选择

准确度是电工测量仪表的主要特性之一,仪表的准确度越高,测量结果越准确,测量误差越小。仪表的准确度是根据相对额定误差来分级的。所谓相对额定误差就是仪表在正常工作条件下进行测量时,可能产生的最大基本误差ΔA与仪表的最大量程(满标值)之比,如用百分数表示则为

附图

由定义可知,在考虑准确度的同时必须考虑到量程。例如:有一准确度为2.5级、量程为50V的电压表,可能产生的最大基本误差

附图

在正常工作条件下,可以认为最大基本误差是不变的,所以被测量值比满标值越小,则相对误差就越大。例如用上述电压表测量实际值为10V的电压时,则相对误差为

附图

而用它来测量实际值为40V的电压时,其相对误差为

附图

再例如,如果用准确度为1.0级、量程为250V的电压表测量40V电压时,其最大基本误差为:

附图

相对误差为

附图

由此可见,测量结果的准确程度不仅与准确度有关,且还与量程有关,如果只考虑仪表的准确度而不考虑量程,则测量误差可能较大。例如上述第2例,测40V电压时;准确度为1.0级/量程为250V的表与准确度为2.5级、量程为50V的表相比,准确度高的表反而测量误差大,其原因就是用大量程测小电压。同一只表,准确度一定,待测量越接近满量程、相对误差就越小(如第1例)。因此,要根据待测量的大小,选择量程合适的仪表,以减小测量误差。

二、仪表内阻的选择

仪表内阻的大小直接反映仪表本身的功率损耗,测量中为使仪表接入电路后,不致影响电路的工作状态,减小仪表的功率损耗,对电压表要并联在电路中,相当于在原电路中并联了一只电阻,起到了分流的作用,电压表的内阻越大,分流作用就越小。一般电压表的内阻大于与之并联的电阻100倍时,电压表内阻的影响就可忽略不计。对电流表要串联在电路中,相当于在电路中串联了一只电阻,起到了分压的作用,电流表的内阻越小,分压作用就越小。一般电流表的内阻小于与之串联的电阻1/100倍时,电流表内阻的影响就可忽略不计。在实际测量中,应根据被测电路的具体情况尽可能地采取相应措施以减小仪表内阻造成的误差。例如,在使用单相功率表测量功率时,若负载电阻远比功率表电流线圈电阻大很多,则应采用电压线圈前接的方式,若负载电阻远比功率表电压支路电阻小很多,则应采用电压线圈后接的方式。

三、仪表类型的选择

1.电磁式仪表

电磁式仪表的指针的偏转角与线圈内通入电流的有效值的平方成正比,即

附图

式中α为指针的偏转角,K为仪表常数,I为仪表线圈中通入电流的有效值。可见,偏转角α与电流的方向无关。用电磁式仪表测量非正弦电流时,设非正弦电流的有效值为,则

附图

式中为各次谐波电流有效值的平方和,所以,测量结果为总电流的有效值。用电磁式仪表测量非正弦电压,由于电压线圈匝数较多、电感量较大,故流经线圈的高次谐波电流不大,所以测量结果近似为基波值。

2.磁电式仪表

磁电式仪表的偏转角

α=KI

式中α为指针的偏转角,K为仪表常数,I为仪表线圈内通入电流的有效值。偏转角α与电流的方向有关。因此只能测直流电。

3.整流式仪表

整流式仪表是将被测的交流量变为直流量,再用磁电式仪表来进行测量。在测量非正弦时就平均值而言,测量结果是正确的。但因非正弦量的波形因数与正弦量不同,故其指针读数不一定正确。

4.电动式仪表

电动式仪表主要测量电功率,它有两个线圈:电流线圈、电压线圈。指针偏转角

附图

其特性与电磁式仪表基本相同。可见,电磁式仪表和电动式仪表可测正弦和非正弦量有效值,磁电式仪表可测平均值而且有极性。

四、其他因素

除上述因素外,在选择仪表时还有许多因素需要考虑,例如使用环境、经济性、可靠性、过载能力、维修是否方便等,必须结合实际情况,综合考虑各种因素,才能选出合适的仪表,从而得到准确度较高的测量结果。

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