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电压测量电路设计与优化

【摘要】:利用电压互感器间接测量三相交流电线电压的电路如图2-11所示,如果电压互感器的电压比N1/N2=50,电压表测得的电压值U2为200V,那么电路的实际电压值U1=U2=10000V。

电压测量也有两种方法:直接测量法和间接测量法。低电压适合用直接测量法测量,高电压适合用间接测量法测量。

1.电压直接测量电路

直接测量电压时,需要将电压表直接并联在电路中,测量直流电压要选择直流电压表,测量交流电压则要选择交流电压表。直流电压表和交流电压表如图2-7所示,直流电压和交流电压直接测量电路如图2-8所示,利用交流电压表测量三相交流电的线电压相电压的电路如图2-9a、b所示。图2-9c为利用一台交流电压表测量三相电压。

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图2-7 电压表

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图2-8 电压直接测量电路

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图2-9 利用交流电压表测量交流电压的电路

如果不需要长时间随时监视电路的电压大小,也可以使用万用表的电压挡来直接测量电路中的电压值。

2.电压间接测量电路

间接测量电压法适合测量高电压交流电路中的电压,在间接测量电压时,要用到电压互感器

(1)电压互感器

电压互感器是一种能将交流电压升高或降低的器件,其外形与结构如图2-10a、b所示,其工作原理说明如图2-10c所示。

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图2-10 电压互感器

从图中可以看出,电压互感器由两组线圈绕在铁心上构成,一组线圈(称为一次绕组,其匝数为N1)并接在电源线上,另一组线圈(称为二次绕组,其匝数为N2)接有一个电压表。当电源电压加到一次绕组时,该绕组产生磁场,磁场通过铁心穿过二次绕组,二次绕组两端即产生电压。电压互感器的一次绕组电压U1与二次绕组电压U2有下面的关系:

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图2-11 利用电压互感器间接测量三相交流电线电压的电路

从上面的式子可以看出,电压互感器绕组两端的电压与匝数成正比,即匝数多的绕组两端的电压高,匝数少的绕组两端电压低,N1/N2称为电压比。

(2)电压间接测量电路实例

利用电压互感器与电压表配合,可以间接测量交流电压的大小,由于电压互感器无法对直流进行变压,故不能用电压互感器来间接测量直流电压。使用电压互感器后,被测高压的实际值=电压表的指示值×电压互感器的电压比。

利用电压互感器间接测量三相交流电线电压的电路如图2-11所示,如果电压互感器的电压比N1/N2=50,电压表测得的电压值U2为200V,那么电路的实际电压值U1=U2N2/N1)=10000V。