第四節(jié) 課件

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1、電測(cè)量指示儀表及檢定裝置第四節(jié)電測(cè)量變送器的工作原理貴州安順供電局韋玉祥2007年10月制作Email:w__yx@163.com電測(cè)量變送器是將被測(cè)電量（電流、電壓、有功功率和無(wú)功功率、頻率、相角和功率因數(shù)等）變換成與之成比例的直流輸出信號(hào)的測(cè)量?jī)x器，它實(shí)質(zhì)上是一種測(cè)量值變換器，它輸出的直流信號(hào)可與系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)、測(cè)量顯示儀表的輸入匹配，組成自動(dòng)化測(cè)量和監(jiān)控系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍極為廣泛。電測(cè)量變送器在電力系統(tǒng)中測(cè)量的應(yīng)用如下圖所示，它表示的是變送器的輸出與記錄儀表或與從多外圍測(cè)量?jī)x表相連接的情況。~－ABC

2、功率變送器至A/D轉(zhuǎn)換器指示儀表電測(cè)量變送器和其他一些二次測(cè)量?jī)x表一樣，它不能直接測(cè)量高電壓和大電流，高電壓和大電流應(yīng)首先經(jīng)電壓互感器和電流互感器降壓和降流以后才能加到變送器的測(cè)量輸入端。變送器的輸出端信號(hào)可用作測(cè)量信號(hào)和遠(yuǎn)動(dòng)控制信號(hào)。當(dāng)用作測(cè)量信號(hào)時(shí)，它可以通過(guò)電纜線直接與測(cè)量?jī)x表相連；當(dāng)用作控制信號(hào)時(shí)，一般與計(jì)算機(jī)相連。在與計(jì)算機(jī)相連前，尚需經(jīng)過(guò)“?！獢?shù)”轉(zhuǎn)換裝置，將變送器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)所能接收的數(shù)字量。因此就要求電測(cè)量變送器的輸出電壓（電流）應(yīng)在很大范圍內(nèi)不隨負(fù)載阻抗而變化，也就是說(shuō)要求電測(cè)量變送

3、器的輸出量具有接近恒壓（或恒流）的特性，使其輸出信號(hào)僅反應(yīng)輸入量的大小而與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)。為了使變送器具有一定的通用性及準(zhǔn)確性，必須要求其輸入量與輸出量之間保持比例關(guān)系。在發(fā)供電部門(mén)使用的與各制造廠家所生產(chǎn)的變送器等級(jí)一般為0.2、0.5級(jí)。變送器的基本誤差是以基準(zhǔn)值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的。目前應(yīng)用最廣泛的交流電壓、電流變送器、三相有功功率變送器、三相無(wú)功功率變送器、頻率、相角和功率因數(shù)變送器。下面對(duì)各種變送器的原理作簡(jiǎn)要介紹。一、交流電流、電壓變送器交流電流、電壓變送器是將被測(cè)的交流電流、電壓變換成與之成比例的直流電流

4、或直流電壓，以測(cè)量電力系統(tǒng)中的工頻電流和電壓。交流電流變送器輸入交流電流的量程一般為：0～1A和0～5A，使用較普遍的是0～5A。交流電壓變送器輸人交流電壓的量程一般為：0～1OOV、0～240V，0～400V；使用較普遍的則是0～10OV，這是因?yàn)榻涣麟妷夯ジ衅鞯亩坞妷簽?00V．交流電流、電壓變送器一般均能同時(shí)輸出直流電流信號(hào)和直流電壓信號(hào)。輸出直流電流范圍有0～lmA、0～5mA和4～20mA等；輸出直流電壓范圍有0～5V、0～10V等。負(fù)載及傳輸能力，對(duì)于電壓輸出，其驅(qū)動(dòng)電流一般應(yīng)小于5mA；對(duì)于電流輸

5、出，其輸出電壓一般為10V或15V。(制造廠另有規(guī)定的除外)。（一）交流信號(hào)的有效值、平均值和峰值在電網(wǎng)中，交流電壓和交流電流中最有意義的值是其有效值(rms)。而對(duì)于交流有效值的測(cè)量則有各種不同的方法。交流信號(hào)的有效值與其平均值、整流值、峰值都有一定的關(guān)系。與之相應(yīng)，交流信號(hào)、有效值的測(cè)量則有平均值轉(zhuǎn)換、有效值轉(zhuǎn)換和峰值轉(zhuǎn)換之分。最適用的是有效值轉(zhuǎn)換，但是這種轉(zhuǎn)換原理比較復(fù)雜、制作困難，價(jià)格成本較高。近年來(lái)，由于電子式轉(zhuǎn)換原理的出現(xiàn)，有效值轉(zhuǎn)換器的集成片越來(lái)越多。平均值轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本低，容易實(shí)現(xiàn)，但準(zhǔn)

6、確度與波形有關(guān)。由于大多數(shù)交流電壓、電流變送器都是在近似正弦信號(hào)下測(cè)試的，因批在電網(wǎng)信號(hào)失真不大的正弦信號(hào)情況下它仍被廣泛地采用。1．交流信號(hào)：平均值的數(shù)學(xué)定義如下式所示。對(duì)于正，負(fù)半周對(duì)稱響應(yīng)的正弦信號(hào)，整個(gè)周期的平均值實(shí)際上是零，然而，在平均值響應(yīng)的交流電壓，電流變送器中，通常講的平均值是指交流信號(hào)絕對(duì)值的平均，其絕對(duì)值是通過(guò)二極管全波整流來(lái)得到的，而平均過(guò)程則是靠濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)整流以后的正弦信號(hào)在這里我們叫它為整流信號(hào)，其波形如右圖所示。瞬時(shí)值公式為為正弦信號(hào)的峰值。交流正弦整流信號(hào)2．整流信號(hào)的平均

7、值計(jì)算如下：3．交流信號(hào)有效值的數(shù)字定義如下：對(duì)于正弦信號(hào)則有，代入平均值數(shù)學(xué)定義可得：mUmsU

8、

9、U0tw有效值峰值)(整流值平均值)(tu交流信號(hào)的峰值、平均值和有效值的關(guān)系交流信號(hào)的峰值也叫最大值，它是交流量在某一周期內(nèi)所能達(dá)到的最大瞬時(shí)值，也稱作振幅值，如以上所給定的正弦函數(shù)，其中就是峰值。對(duì)于一個(gè)對(duì)稱的波形，正和負(fù)的幅值是相等的。上圖表示了交流信號(hào)的峰值、平均值和有效值的關(guān)系。交流信號(hào)的峰值也叫最大值，它是交流量在某一周期內(nèi)所能達(dá)到的最大瞬時(shí)值，也稱作振幅值，如以上所給定的正弦函數(shù)，其中就是峰值。對(duì)于

10、一個(gè)對(duì)稱的波形，正和負(fù)的幅值是相等的。通常所講的波形系數(shù)和峰值系數(shù)是用來(lái)表征它們?nèi)咧g關(guān)系的物理量。波形系數(shù)規(guī)定為有效值與平均值之比(平均值即整流值)，峰值系數(shù)規(guī)定為峰值與有效值之比。對(duì)于正弦信號(hào)其波形系數(shù)為1．11，峰值系數(shù)為1．414。波形不同，其波形系數(shù)與峰值系數(shù)也各不相同。由于正弦信號(hào)的有效值與平均值之間有一定的線性關(guān)系，因此測(cè)量交流正弦電壓、電流信號(hào)的有效值就