電氣自動化測量設備的技術原理與應用

呂東

摘要 電氣自動化是現代先進的科學技術中的核心技術，而電氣自動化測量設備則是電氣自動化技術的重要組成部分。隨著相關技術的不斷發展，尤其是電子信息技術的發展，電氣自動化測量設備向著全數字化、智能化、網絡化、低耗能化、多功能化及集成化方向發展。本文主要對電氣自動化的重要性、電氣自動化測量設備的技術原理及其在電網企業中的應用進行了論述。

關鍵詞 電氣自動化；測量設備；技術原理

中圖分類號TM93 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2015） 153-0094-01

在電氣信息領域中，雖然電氣工程及自動化興起的時間并不是很長，但由于其和工業生產以及人們的日常生活關系比較緊密，因此在發展速度及所取得的成果方面都比較豐碩。電氣自動化已經成為高新技術產業的重要組成部分。電氣自動化的應用范圍較為廣闊，例如農業、工業、經濟、國防等領域。隨著技術的不斷發展和信息時代的到來，電氣自動化也受到信息技術的推動，發展的愈加快速。

1 電氣自動化的重要性

電子自動化的發展是我國高科技產業發展的重要標志。目前隨著自動控制技術、計算機技術及微電子技術在電氣化測量設備中的應用，電氣測量設備不斷朝著更加自動及高精度的方向發展。加上它在其他行業以及實驗室等的應用范圍的廣泛性，其在現代高科技技術發展及眾多行業中扮演著越來越重要的角色。同時它也為我國實現工業化及信息化奠定了良好的基礎。只有首先實現自動化，才能繼續發展，朝著工業化及信息化方向邁進。

2 電氣自動化測量設備的技術原理

2.1 電動系儀表設備的技術原理

電動系儀表設備是一種合成的電氣測量系統，它是由兩種固定線圈及可動線圈合成的。通電后，系統會形成一種根據指針穩定時的數據及狀態計算出可動線圈受到的驅動力矩的能量。當該系統作為電流表或電壓表時，如果兩組線圈檢測的是同一電流或同一電流的一部分，那么被測電壓或電流的平方都隨著指針的偏轉角度而變化，且電壓或電流的平方與指針的偏轉角度之間呈正比關系。此外，指針的偏轉角也隨著互感隨偏轉角的變化率的變化而變化，二者之間也呈正比關系。電動系儀表設備具有的特征是：要實現其大量程電流表的功能，可將固定及可動兩線圈并聯；要實現其小量程電流表的功能，可將兩種線圈串聯；要實現其電壓表的功能，在控制量程方面可串聯不同的附加電阻。

2.2 電磁系儀表設備的技術原理

電磁系儀表設備的結構主要分為兩類：原線圈排斥型及扁線圈吸引型。排斥型線圈在通電后會同時磁化可動鐵心及固定鐵心，且兩鐵心同一側磁化的極性一致導致形成排斥力，促使指針發生偏轉；吸引型線圈則剛好相反，形成吸引力，促使指針發生偏轉。驅動力矩產生的反作用力矩與游絲剛好平衡時，指針會出現停留在固定位置的情況，從而測量出目標數據。電磁系儀表設備具有的特征是：可動鐵心在接入交流電的前提下，瞬時值的變化速度非常快。與此同時指針的偏轉角與被測電流的瞬時值的平方以及交流電路有效值的平方都呈正比關系。由此可見，電磁系儀表設備既能對交流電進行測量，也能對直流電進行測量。

2.3 磁電系檢流計設備的技術原理

磁電系檢流計設備的技術原理是：通電后，檢流計使可動線圈產生力矩并在力矩作用下運動。根據牛頓第二定律，所產生的力矩慣性力矩、阻尼力矩以及所產生的力矩之間具有平衡關系。驅動力矩的變化使得可動線圈也隨之變化。因此磁電系檢流計設備在從靜止到穩定的過程中會受到外電阻所產生的阻尼的影響。

2.4 磁電系儀表設備的技術原理

磁電系儀表設備的技術原理是：通過對可動線圈通電，實現電磁力矩帶動指針轉動的功能。在這種技術原理的前提下，當可動線圈處于穩定狀態之后，驅動力矩與反作用力矩相同，偏轉角也與可動線圈中的電流成正比。如果在交流電路中必須使用磁電系儀表設備，就要安裝整流器。磁電系儀表設備具有的優勢是：指針的偏轉角度隨著可動線圈經過的電流的變化而變化，且兩者之間成正比；標尺刻度也較為均勻，因此在標尺制作方面非常容易；儀表靈敏度及準確性較高。原因是制作儀表所使用的永久磁鐵及鐵心之間的氣隙較小，導致氣隙間對磁的感應能力較強。磁感應能力強時，驅動力矩就會相應增大，指針的穩定性也增加。且內部磁場較強使得受外部磁場的影響較小，保證儀表測量結果的準確性及科學性；功率消耗小。

3 電氣自動化測量設備的應用

電氣自動化測量技術在許多行業都得到廣泛應用。本文主要對其一般應用、典型應用及在電網企業的應用講行介紹。