电工仪表与电气测量 第八章 转速和功率因子

1、转速表又称为测速仪，实际生产中主要用来测量物体旋转的速度。 分类：按使用方式不同，可分为接触式转速表和非接触式转速表；按工作原理，分为离心式和数字式。,功率因数是交流电路的重要技术参数之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。 因此，功率因数表在供配电系统中使用较广。,8-1离心式转速表和光电式转速表,8-2变换器式功率因数表,返回目录,8-1 离心式转速表和光电式转速表,1了解离心式转速表的构造及工作原理。,2掌握离心式转速表的使用方法。,3熟悉光电式转速表的结构和工作原理。,4掌握光电式转速表的使用方法。,一、离心式转速表,离心式转速表属于典型

2、的接触式转速表，使用时必须将探头与被测物体相接触才能进行测量。,由于离心式转速表具有成本低、坚固耐用等优点，故在维修电工中使用较多。,1离心式转速表的组成,离心式转速表主要由离心器、变速器和指示器3部分组成。,为使转速表与被测轴能够可靠接触，转速表都配有不同的探头。使用时可根据被测对象选择合适的探头安装在转速表输入轴上。,离心式转速表结构示意图,2离心式转速表的工作原理,当离心器旋转时，重锤随着旋转所产生的离心力通过联杆使活动套环向上移动并压缩弹簧。 当转速一定时，活动套环向上的作用力与弹簧的反作用力相平衡，套环将停在相应位置。同时，活动套环的移动通过传动机构的扇形齿轮传递给指针，在表盘上指示

3、出被测转速值。 转速表指针的偏转与被测轴旋转方向无关。,3离心式转速表的使用方法,（1）选择合适的探头，并套在转速表的输入轴上。,（2）要合理选择调速盘的挡位。,（3）转速表轴上的探头与被测转轴接触时，应使两轴心对准，动作要缓慢，以两轴接触时不产生相对滑动为准。同时尽量使两轴保持在一条直线上。,（4）正确读数。若调速盘的位置在I、V挡，测得的转速应为分度盘外圈数值再分别乘以10、100、1000；若调速盘的位置在、挡，测得的转速应为分度盘内圈数值再分别乘以10、100即可。,二、光电式转速表,光电式转速表的核心是光电式传感器，它是一种能将光信号的变化转换为电信号的传感器。 优点：结构简单、无需

4、接触、反应快、精度高、不容易受电磁干扰等。 缺点：易受外界光干扰，对光信号的检测处理比较困难，不能用于高温环境等。,1光电式传感器的基本原理,光电式传感器依据的是光电效应原理。 当光照射到物体上时，物体吸收了光的能量而产生电的物理现象，称为光电效应。 利用光电效应可制成各种光电转换器件，即光电式传感器。,光电式传感器的工作过程是：首先将被测的非电量（如转速、浑浊度等）转换成光信号的变化，然后通过光电器件将相应的光信号转换成电量后再进行测量。 光电器件是光电传感器的核心部件。,（1）光敏电阻,光敏电阻的工作原理是基于光电导效应，即当光照射在某些物体上时，其电导率发生变化的现象。,在半导体光敏材料

5、两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成了光敏电阻。,当光敏电阻受到光照时，其电阻率变小，光照愈强，阻值愈低。,图形符号 原理图 光敏电阻,常见的光敏电阻,（2）光敏二极管,光敏二极管是一种利用PN结单向导电性的光电器件，与一般半导体二极管不同之处在于其PN结装在透明管壳的顶部，可直接接受光照。光敏二极管在电路中一般是处于反向偏置状态。,常见的光敏二极管,图形符号 应用电路 光敏二极管结构,（3）光敏三极管,光敏三极管的结构与一般三极管一样，也有两个PN结，其基本原理与光电二极管相同，但是它在把光信号转变成电信号的同时，还放大了信号电流，因此具有更高的灵敏度。,符号 应用电路 3D

6、U7型光敏三极管,光敏二极管和光敏三极管习惯上统称为光敏管。光敏管也分为硅管和锗管两种。 在使用光敏管时，不能从外形上来区别是二极管还是三极管，只能由其型号来判定，如2AU（二极管）、3AU（三极管）等是锗管；2CU、2DU、3CU、3DU是硅管。,2光电式数字转速表的工作原理,光电式数字转速表工作原理图,当电机转轴转动时，黑色与白色交替出现，所以光电元件间断的接收光的反射信号，输出电脉冲。再经过放大整形电路，输出整齐的方波信号，由数字式频率计测量出电机的转速。 电机的转速 n 与频率 f 的关系为： 式中：N 为白色条纹或调制盘孔数。,光电脉冲放大整形电路,3光电式数字转速表的使用方法,HY

7、441441L型光电式数字转速表是非接触性的手持式转速测试仪器。 使用时只要在被测旋转物体上贴一块反射片，将本仪器射出的红光对准反射片就可进行测量。 该表显示部分采用LCD显示器，具有测量迅速，无需接触电动机、安全可靠的优点。,HY441441L型 光电式数字转速表,光电式非接触式转速表采用直接光束投射式测量，即只需将光电头对准电动机的转动部分（最好在转动部分上贴一白纸条），就能测出其转速。有效测量距离为50200mm，测量范围10100 000r/min （转分）。,接触式的数字转速表采用单片CMOS微处理器。 和使用离心式转速表的方法相似，使用时只要手握转速表，将探头轻轻接触电动机转轴，即

8、可读取电动机转速值。,本节小结,1离心式转速表主要由离心器、变速器和指示器三部分组成。离心式转速表指针的偏转与被测轴旋转方向无关。 2光电式传感器依据的是光电效应原理. 3光敏电阻的工作原理是基于光电导效应，即当光照射在某些物体上时，其电导率发生变化的现象。 4光敏三极管的原理与光电二极管相同，但是它在把光信号转变成电信号的同时，还放大了信号电流，因此具有更高的灵敏度。,返回目录,8-2 变换器式功率因数表,1了解变换器式功率因数表的组成及原理。,2掌握功率因数表的使用方法。,一、变换器式功率因数表的组成,变换器式功率因数表主要由半导体变换器线路和磁电系微安表组成。,目前，安装式功率因数表多采

9、用铁磁电动系测量机构和变换器式结构。其中，变换器式功率因数表具有体积小、质量轻、结构简单、成本低等优点，所以应用较为广泛。,三相变换器式功率因数表,原理电路图 相量图,二、变换器式功率因数表的工作原理,三相功率因数表是根据U相电流与WV相电压在功率因数cosj1时呈90的原理制成的。,变换器式功率因数表工作波形图,断开电流回路，接入uWV,断开uWV, ，接通电流回路,接入三相对称感性负载,同时接入uWV和iU,由图d中可以看出，UV5产生的Il只与（90j）成正比，UV6产生的I2只与（90j）成正比，而流过微安表的平均电流为,IIlI2K（90j）（90j）K2 j,说明:流过微安表的平均电流与被测三相电路的功率因数角j 成正比。 仪表指针的偏转角可以反映j的变化。 当标度尺以j刻度时，就构成相位表；当标度尺按cosj 刻度时，即可直接读出被测功率因数的大小。,三、变换器式功率因数表的使用方法,1.负载的额定值不得超过仪表的额定值。 2.接线时要遵守发电机端守则，并注意相序，不得接反。,3. 对6L2-cosj三相功率因数表，其功率因数的量程是0.5（滞后）10.5（超前）。 cosj1的刻度在标度尺的中间位置，此时j0。 当负载为感性时，IlI2，I为正值，指针顺时针偏转；负载为容性时IlI2，I为