电工及电气测量技术实训教程 教学课件 ppt 作者 白广新 第3篇4

1、实训20 同名端和互感系数的测定,一、相关知识 1 、同名端的测定 两个磁耦合的线圈，当电流自两同名端流入时，磁通的方向是相同 ，或者说是相互加强的。同名端以“*”或“”标记。测定同名端的方法有： 1）直流通断法。电路如图7-47所示，在开关闭合瞬间，观察直流毫伏表的指针偏转方向。若毫伏表的指针正向偏转，则接电源正端的a与接毫伏表的c端为同名端；若毫伏表的指针反向偏转，则接电源正端的a与接毫伏表负端的d为同名端。,2）交流电压差法。电路如图7-48所示，互感线圈的a、b端接于交流电源，交流电压表所测得的电压为（）的有效值。若a与c为同名端，则读数为 |U1 -U2 |，数值较小。若a与c为异名端，则读数为U1+U2，数值较大。故可根据电压表两种读数的大小来确定同名端。,2.互感系数M的测定 用互感电压法测定互感系数M的电路如图7-49所示，用电压表测取互感 电压U2，当电压表的内阻很大时，U2与I1的关系是 故 同理，将两线圈位置互换，因 故 M12应与M21相等。,二、实训目的 1、掌握测定同名端的方法。 2、掌握测定互感系数的方法。 三、实训仪器设备 1、互感线圈 1只； 2、直流

2、毫伏表 1只； 3、交流电压表 1只 4、万用表 1只； 5、 直流稳压电源 1台； 6、 单相调压器 1台； 7、 交流电流表 1只； 8、 单刀开关 1只。,四、实训内容与步骤 1 、用直流通断法测定互感线圈的同名端。 按图7-47接线，将开关S合上并立即拉开，如果在此瞬间毫伏表指针正向偏转（微动），则同毫伏表正端相接的线圈2的端钮c，与同电源正端相接的线圈1的端钮a为一对同名端，在这两端钮上标上“*”的标记。 注意开关S必须一合即拉开，以免线圈1长时间与直流电源接通。 2 、用交流电压差法校验所测定的同名端。 按图7-48接线，调压器由零逐渐升压，电流表作监视用，使电流限制在额定值以内，先测Uac，再将线圈2的两端对调，测量Uad，将测量结果记录于表7-20-1。 3、用互感电压法测互感系数M。 按图7-49接线，调节调压器的输出电压，使线圈1中的电流I1=1A（不超过线圈1的额定电流），用万用表的交流电压档测量线圈2的开路电压U20，然后将两线圈位置互换（线圈2接电源，线圈1开路），测量U10并记录于表7-20-2中。,五、实训分析与讨论 1 、直流通断法测定同名端时，开关S在

3、合上后再断开的瞬 间，直流毫伏表的指针朝什么方向偏转？ 2 、测量互感系数还有什么其他方法？ 3 、试分析直流通断法测同名端的原理。 六、注意事项 1 、实训中观察互感现象或测定同名端、互感系数时，交流 电流表须用500mA量程。 2 、交流电压差法测定同名端时，应在变压器原边线圈通以 220V交流电，切勿在副边线圈上通电。,第8章 电工及电气测量技术综合实训,综合性实训是建立在基础实训的基础上，学生在老师的指导下，基本上可以独立地分析和解决问题，从而提高思考能力和分析研究能力，以及创新能力。 综合性实训是根据任务和提供的方案、条件，独立完成方案实施、设计计算、分析研究、调试方式、实训装置与仪器仪表的选定、检验和安全措施的制定等。,实训1 RC移相电路的设计与调试,1目的 （1）分析几种常用的RC移相电路的性能。 （2）设计和调试一种RC电路的参数。 2任务 （1）如图8-1所示，利用几个RC移相环节来组成移相电路，分析这种移相电路性能的特点。这里采用三级移相环节，试分析最大的移相范围。若输出电压，计算出时的RC参数，用示波器测量电压数值和移相范围。,提示：用反推法求出的表达式。可设

4、现要求移相180，因此 应为负实数，整理 式，可得一复数 式，令其虚部为零即可。 由 式可得其实部为 而其虚部为 当虚部为零时，得到角频率与电路参数的关系为 当设定 后可得 值，从而求出 的值。,（2）移相桥电路如图8-2所示，其输出电压 。从相量分析可知，输出电压的有效值等于输入电压有效值的一半，即有 且数值保持不变。用示波器测量移相范围。,（3）图8-3电路的主体部分仍然是桥式移相电路，改变可变电阻可使之间有0180范围连续可调的相位差。如果忽略功率表和功率因数表电压线圈、电流线圈阻抗的影响，可认为所在支路电流和同相。这样，改变就可使之间有0180范围连续可调的相位差。 注意：输入电压的数值取决于移相桥元件的容量及测试仪器的量测范围上限。,（4）具有运放元件的移相电路，如图8-4所示。所给的电路参数已标出，若信号频率为1000Hz，要求移相范围由15到150，计算出的值所调节的范围。 注意：所给信号电压应符合电路的允许范围。,3预习和实训报告要求 （1）预习有关移相的原理，在实训前初步估算各元件参数应考虑的范围以及实训的安全措施。 （2）整理并分析各项任务的数据。 （3）选择以上四

5、个任务中的一个，详细地分析研究其应用可能性。在选定基础上，从设计步骤、理论分析到实用价值进行分析与研究。,实训2 万用表的设计、装配与调试,1目的 （1）学习表头参数的测定方法。 （2）设计、装配和调试一种常用的万用电表。 2任务 （1）测定直流微安表头的参数（内阻、灵敏度、线性 度）。 (2)参考500型万用表的线路，结合给定的表头参数，设计具 有闭合分流电路的万用表线路。要求直流电流三到四挡，直 流电压三到四挡，交流电压三挡，电阻三挡（只用1.5V干电 池一个）。直流挡误差不大于4%。 （3）焊接、装配和调整之后，使最终结果符合设计要求。,3提示 1）测定表头内阻可以采用下列几种方法：电桥法；替代法；半偏法等。每一种方法均需考虑限流安全措施以免表头过载损坏。电桥法应在电源支路上串入一个可变保护电阻，其值约为 一般50A表头，可选约为30k即可。 替代法电路中同样要采取限流措施，所串入的电阻可按上述原则 计算出其最大值。 半偏法原理非常简单。首先使表头满偏到准确的满标度，然后与表头并联位置接入一可变分流电阻，只要总电流维持不变，当分流电阻阻值等于表头内阻时，表头电流减半，指针停留在半

6、满标度处。但应注意测试前指针应准确地处在零位。 以上几种测表头内阻的方法由实训者考虑选用。,2）测表头灵敏度的方法有：标准表法；满量限欧姆定律计算法；固定电流法。 标准表法是用一块灵敏度比被测表头低的标准表，与被测表头串联起来接到具有限流保护的电路上。调节变阻器使被测表的指针指示满标度，此时标准表一的读数即为被测表头的灵敏度。若标准表的灵敏度比被测表高，则标准表满度时，被测表头灵敏度可写为 满量限欧姆定律计算法是将一变阻器与被测表头串联接到一个非常低电压的直流稳压电源上。调节使表头电流达到满量限（满标度）值。然后断开电路，并仔细地用电桥单独地测出变阻器电阻所调定的值，再结合表头内阻及稳压电源电压用欧姆定律计算出表头的灵敏度。 固定电流法的原理也是利用欧姆定律计算，但仅仅是将变阻器用一已知的固定电阻（其值已准确测出）来替代，这样实际上等于将电流固定了，其值可由计算获得。这样，被测表头的灵敏度可写为 以上几种方法由实训者考虑后选择一种。,3）表头的线性度主要由于表头圆柱铁心中心线与动圈的中心线以及极掌圆弧的中心线三者的差异造成。在标尺的主要分度处（带字分格线）应与线性度较好的标准表接近一致

7、。要求偏差不大于满标度的（12）%。若大于规定偏差，可调正蝴蝶形支架在磁场17内的位置，直至符合要求为止。,4设计举例闭式分流器的计算方法示例。 一个内阻为1.65k，灵敏度为81A的表头，计算出直流电流挡量限为1000,100,10和1mA的各挡闭式分流电阻。首先把表头量限扩大到极限灵敏度（即将表头灵敏度扩展到最接近的常用整数值），在此，可取100A（或0.1mA），然后计算出总的分流电阻值，即 (k) 式中， 为表头灵敏度， 为取整的极限灵敏度， 为表头内阻。 计算得分流电阻后，先取整（按增大方向），如取 ，然后再反算出 值，可得 。但实际表头内阻只有1.65k，则不足之数可以串联一个可变线绕电阻 来补足，参阅图8-5所示。,此时，直流电流在闭合回路中的电压降为 。 因此，各挡的分流电阻和相应的各串联电阻值可计算如下： 直流电压挡可以从极限灵敏度抽头处引出串接倍压电阻。从上面结果可 计算（极限灵敏度抽头）处的等效内阻，即 抽头相当电压灵敏度为 ，由此可计算各挡倍压电阻。,若要计算出10,50,250,500V各挡直流电压的倍压电阻，可写为 R7=R50V1.52K=500K1.52

8、K500K,对于交流电压挡的计算，现代万用表大多采用半波整流电路，如图8-6所示，是其接法之一。 交流倍压电阻可按下列步骤计算：首先计算整流电路效率 式中，P为整流因数，全波为1，半波为0.5； 是整流元件的整流效率；K为正弦交流的均绝值与有效值之比，应为0.9。这样，当 时，可得 。因为整流电路的工作效率为0.44，所以只有当正弦交流有效值达到 时，才能得到的 直流电流。故相当于交流电压灵敏度为直流电压灵敏度的0.44倍，即为 。由此可计算得各挡倍压电阻，当假定与直流电压挡取相同量程时，则有,欧姆挡设计较为复杂，请参阅有关欧姆表设计书籍。这里仅简单介绍一下设计时一些主要的考虑。首先是中心值的确定，这主要取决于电源电压、表头灵敏度和满偏时从测量端看 进去的等效内阻等。通常中心值采用12或它的整数倍，如24，48，60等。电源一般采用干电池，它的电压范围从全新到必须更换时约从1.6V到1.2V变动，平均内阻约0.6,为了调正欧姆挡的零，必须配备调零电位器（或电阻） 。为了使调零电位器接入电路不影响万用表的其它项目测量，可以将 作为直流电流挡分流电阻 的一部分，如图8-2-3,考虑到电源电

9、压变动的下降幅度约为新状态下电压的1/4，即0.4V。故要求 也为 的1/4即可。图（a）是电池已用尽，必须更换时的电位器触头处在A的位置；图（b）则当电池电压是最高时的电位器触头处在B的位置。以直流电流挡为例子， ，则 可定为 ，即2k。因此，在设计直流分流挡时，可将 （即7.2k）分为两部分，一部分为5.2k，另一部分为2k电位器电阻值。 确定后，然后求表头回路的平均阻值（电位器在A位置和B位置时的平均阻值），最后求出限流电阻 的平均值（均先按中心值 是12k为准来计算或称R1k挡作为中心值）。方法如下： 当 的触头在A处时，即 当 的触头在B处时， 则表头回路平均阻值为 此时，限流电阻的平均值为 当干电池电压由1.6V降到1.2V过程中，等效内阻 变化幅度为 10.06k+2.36k10.06k+1.52k 即12.42k11.58k 偏离12k（R1k挡中心值）最大可达到0.45k，所引起的相对误差为,其它各挡，由于并联（如R100挡、R1挡）了其它分流电阻，误差可被压缩。经计算R100挡相对误差只有0.33%，可参考后面的计算。 其它各欧姆挡计算可结合图8-8所示的各分流电阻的实际位置进行。 R100挡：在R1k挡基础上，并联一个分流电阻 ，使其等效内阻（即中心阻值）变为1.2k就可以了，写为 或 当 的触头由B点移向A点的过程中，此挡的综合内阻变

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