第四节 课件

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1、电测量指示仪表及检定装置第四节电测量变送器的工作原理贵州安顺供电局韦玉祥2007年10月制作Email:w__yx@163.com电测量变送器是将被测电量（电流、电压、有功功率和无功功率、频率、相角和功率因数等）变换成与之成比例的直流输出信号的测量仪器，它实质上是一种测量值变换器，它输出的直流信号可与系统的远动装置、计算机、测量显示仪表的输入匹配，组成自动化测量和监控系统，其应用范围极为广泛。电测量变送器在电力系统中测量的应用如下图所示，它表示的是变送器的输出与记录仪表或与从多外围测量仪表相连接的情况。~－ABC

2、功率变送器至A/D转换器指示仪表电测量变送器和其他一些二次测量仪表一样，它不能直接测量高电压和大电流，高电压和大电流应首先经电压互感器和电流互感器降压和降流以后才能加到变送器的测量输入端。变送器的输出端信号可用作测量信号和远动控制信号。当用作测量信号时，它可以通过电缆线直接与测量仪表相连；当用作控制信号时，一般与计算机相连。在与计算机相连前，尚需经过“模—数”转换装置，将变送器的输出信号转换成为计算机所能接收的数字量。因此就要求电测量变送器的输出电压（电流）应在很大范围内不随负载阻抗而变化，也就是说要求电测量变送

3、器的输出量具有接近恒压（或恒流）的特性，使其输出信号仅反应输入量的大小而与负载阻抗无关。为了使变送器具有一定的通用性及准确性，必须要求其输入量与输出量之间保持比例关系。在发供电部门使用的与各制造厂家所生产的变送器等级一般为0.2、0.5级。变送器的基本误差是以基准值的百分数来表示的。目前应用最广泛的交流电压、电流变送器、三相有功功率变送器、三相无功功率变送器、频率、相角和功率因数变送器。下面对各种变送器的原理作简要介绍。一、交流电流、电压变送器交流电流、电压变送器是将被测的交流电流、电压变换成与之成比例的直流电流

4、或直流电压，以测量电力系统中的工频电流和电压。交流电流变送器输入交流电流的量程一般为：0～1A和0～5A，使用较普遍的是0～5A。交流电压变送器输人交流电压的量程一般为：0～1OOV、0～240V，0～400V；使用较普遍的则是0～10OV，这是因为交流电压互感器的二次电压为100V．交流电流、电压变送器一般均能同时输出直流电流信号和直流电压信号。输出直流电流范围有0～lmA、0～5mA和4～20mA等；输出直流电压范围有0～5V、0～10V等。负载及传输能力，对于电压输出，其驱动电流一般应小于5mA；对于电流输

5、出，其输出电压一般为10V或15V。(制造厂另有规定的除外)。（一）交流信号的有效值、平均值和峰值在电网中，交流电压和交流电流中最有意义的值是其有效值(rms)。而对于交流有效值的测量则有各种不同的方法。交流信号的有效值与其平均值、整流值、峰值都有一定的关系。与之相应，交流信号、有效值的测量则有平均值转换、有效值转换和峰值转换之分。最适用的是有效值转换，但是这种转换原理比较复杂、制作困难，价格成本较高。近年来，由于电子式转换原理的出现，有效值转换器的集成片越来越多。平均值转换器结构比较简单，成本低，容易实现，但准

6、确度与波形有关。由于大多数交流电压、电流变送器都是在近似正弦信号下测试的，因批在电网信号失真不大的正弦信号情况下它仍被广泛地采用。1．交流信号：平均值的数学定义如下式所示。对于正，负半周对称响应的正弦信号，整个周期的平均值实际上是零，然而，在平均值响应的交流电压，电流变送器中，通常讲的平均值是指交流信号绝对值的平均，其绝对值是通过二极管全波整流来得到的，而平均过程则是靠滤波器来实现的。经过整流以后的正弦信号在这里我们叫它为整流信号，其波形如右图所示。瞬时值公式为为正弦信号的峰值。交流正弦整流信号2．整流信号的平均

7、值计算如下：3．交流信号有效值的数字定义如下：对于正弦信号则有，代入平均值数学定义可得：mUmsU

8、

9、U0tw有效值峰值)(整流值平均值)(tu交流信号的峰值、平均值和有效值的关系交流信号的峰值也叫最大值，它是交流量在某一周期内所能达到的最大瞬时值，也称作振幅值，如以上所给定的正弦函数，其中就是峰值。对于一个对称的波形，正和负的幅值是相等的。上图表示了交流信号的峰值、平均值和有效值的关系。交流信号的峰值也叫最大值，它是交流量在某一周期内所能达到的最大瞬时值，也称作振幅值，如以上所给定的正弦函数，其中就是峰值。对于

10、一个对称的波形，正和负的幅值是相等的。通常所讲的波形系数和峰值系数是用来表征它们三者之间关系的物理量。波形系数规定为有效值与平均值之比(平均值即整流值)，峰值系数规定为峰值与有效值之比。对于正弦信号其波形系数为1．11，峰值系数为1．414。波形不同，其波形系数与峰值系数也各不相同。由于正弦信号的有效值与平均值之间有一定的线性关系，因此测量交流正弦电压、电流信号的有效值就