電工儀表與測量

1、第六章第六章 電工儀表與測量電工儀表與測量 第一節(jié) 電工儀表與測量的基本知識一、一、電工儀表的分類電工儀表的分類（1）按測量方法分類： 分為直讀式和比較式兩類。直讀式儀表將測量數值由儀表指針在刻度盤上直接指示出來，如電流表、電壓表等；比較式儀表需將被測量與標準量進行比較后才能得出被測量的數量，如電橋、電位差計等。（2）按被測量的種類分類： 分為電流表、電壓表、功率表、歐姆表、電度表、功率因數表、頻率表、萬用表等。（3）按準確度分類： 按準確度可分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7個等級，數值越小表示準確度越高。（4）按工作原理分類：分有電磁式、磁電式、電動式、感應式、

2、整流式、熱電式、靜電式、電子式等。二、儀表的誤差及分類1.誤差：測量結果與被測量的實際值之間的差值叫誤差。2.準確度：儀表的測量結果與實際值的接近程度。3.按產生的原因不同，儀表的誤差主要分為兩類： a.基本誤差：是儀表本身所固有的，一般無法消除 b.附加誤差：是因為外界工作條件改變而造成的額外誤差，一般可設法消除。工程中，一般采用相對額定誤差來反映儀表的準確程度。相對額定誤差：儀表的最大基本誤差A與儀表最大量程Am的比值。用表示。 %100AmmA實際測量中，不僅要考慮儀表的準確度，還要選擇合適的量程，通常測量時要使儀表指針處在滿刻度的后三分之一段。三、三、電工指示儀表的組成電工指示儀表的組

3、成電工指示儀表的測量原理是通過測量線路把被測量信號轉換成測量機構可以直接測量的電磁量，再轉換成轉動力矩產生偏轉而反映在指示器上。1.磁電系測量機構(1)磁電系測量機構的結構磁電系測量機構主要由固定的磁路系統(tǒng)和可動線圈兩部分組成。(2)磁電系測量機構的工作原理磁電系測量機構可根據通電線圈在磁場中受到電磁力矩而發(fā)生偏轉。(3)磁電系儀表的特點優(yōu)點：準確度高，靈敏度高；功率消耗??；刻度均勻缺點：過載能力小；只能測量直流2.電磁系測量機構的結構(1)電磁系測量機構主要由固定線圈和可動軟磁鐵片組成。 (2)電磁系測量機構的工作原理利用通電流的固定線圈產生磁場，使鐵片磁化。然后利用鐵片與鐵片的相互作用產生

4、轉動力矩，帶動指針偏轉。(3)指針偏轉角與線圈中電流的關系電磁系測量機構的轉動力矩與線圈磁勢的平方成正比.(4)電磁系儀表的特點優(yōu)點：既可測量直流又可測量交流；可直接測量較大電流，過載能力強，結構簡單成本低。缺點：標度尺刻度不均勻，易受外磁場影響。四、電工儀表的產品型號四、電工儀表的產品型號電工儀表的產品型號可以反映出儀表的用途及工作原理，必須按有關規(guī)定的標準編制。 五、電工儀表的選擇和使用五、電工儀表的選擇和使用（1）儀表類型的選擇。按測量對象的性質選擇儀表類型，首先視被測量的是直流還是交流，以便選用直流儀表或交流儀表。如果測量交流量，要注意是正弦波還是非正弦波，還要區(qū)分被測量的是平均值、有

5、效值、瞬時值，還是最大值，對于交流量還要注意信號的頻率。（2）儀表準確度等級和量程的選擇 測量結果的準確程度不僅與準確度有關，且還與量程有關，因此，在考慮準確度的同時必須考慮到量程，要根據待測量的大小，選擇量程合適的儀表，以減小測量誤差。（3）儀表內阻的選擇 按測量對象和測量線路的電阻大小選擇儀表內阻，儀表內阻的大小直接反映儀表本身的功率損耗。對電壓表要并聯(lián)在電路中，對電流表要串聯(lián)在電路中。1、直流電流表的組成磁電系電流表是由磁電系測量機構與分流電阻并聯(lián)組成。a分流電阻的計算 只要配上不同的分流電阻，就能制成不同量程的直流電流表.分流電阻多用電阻率較大、電阻溫度系數很小的錳銅制成。b多量程直流

6、電流表一般采用并聯(lián)不同阻值分流電阻的方法來擴大電流量程。100IIRRA第二節(jié) 電流的測量二、交流電流表1、電磁系交流電流表由電磁系測量機構組成，制造不同量程電流表時，只要改變線圈的線徑和匝數即可。2、安裝式電磁系電流表一般制成單量程，但最大量程不得超過200A。3、擴大量程:電流互感器(1)電流互感器的構造與原理電流互感器實際上是一個降流變壓器，它能把一次側的大電流變換成二次側的小電流。 結 構：一次側只有一匝到幾匝，使用時與被測電路串聯(lián)正常工作狀態(tài) 接近于變壓器的短路狀態(tài)。 原理： I1=KT2I2(2)電流互感器的正確使用（a）電流互感器的二次側在運行中絕對不允許開路。嚴禁加裝熔斷器。（

7、b）電流互感器的鐵心和二次側的一端必須可靠接地，以確保人身和設備的安全。（c）接在同一互感器上儀表不能太多，以免導致測量誤差增大。三、鉗形電流表v鉗形電流表是一種攜帶方便、可以在不斷開電路時直接測量電流的儀表。v1 1鉗形電流表的工作原理及結構鉗形電流表的工作原理及結構v鉗形電流表由電流互感器和磁電系表頭組成，其外形結構如圖所示。1-可開合鉗口；2-手柄；3-被測載流導線；4-鐵芯；5-表盤；6-量程轉換開關v使用鉗形表測量時，將量程開關轉到合適位置，捏緊鉗形電流表的扳手，其電流互感器的鐵心便可張開，被測電流的導線穿過鐵心張開的缺口，放松扳手，鐵心閉合，被測電流產生的感應磁場使電流表互感器產生

8、感應電流，帶動表頭指針發(fā)生偏轉，指示出被測電流的數值。第三節(jié) 電壓的測量一、直流電壓表的組成 1.磁電系直流電壓表是由磁電系測量機構與分壓電阻串聯(lián)組成的。 分壓電阻的計算) 1(00UURRV2.多量程直流電壓表多量程直流電壓表由磁電系測量機構與不同阻值的分壓電阻串聯(lián)組成。二、交流電壓表 電磁系交流電壓表由電磁系測量機構與分壓電阻串聯(lián)組成。 安裝式交流電壓表一般都做成單量程，但最大量程不超過600V。擴大量程:電壓互感器1.電壓互感器的構造與原理（1）結構：一次側匝數遠多于二次側匝數。正常工作狀態(tài)接近于變壓器的開路狀態(tài)。（2）原理：電壓互感器實際上就是一個降壓變壓器。UUKNNTV21 U1=

9、KTVU22.電壓互感器的正確使用（1）要正確接線（2）電壓互感器的一次側和二次側運行中絕對不允許短路，所以應加裝熔斷器（3）電壓互感器的鐵心和二次側的一端必須可靠接地。 第四節(jié) 電阻的測量一、伏安法 分別測電流電壓，載用歐姆定理計算。二、電阻表法v歐姆表法1.萬用表法萬用表v萬用表是一種多用途、多量程、便攜式電量測量儀表，可以用于測量交直流電流、交直流電壓、電阻以及音頻信號電平、三極管共發(fā)射極直流電流放大系數等參數。v1 1萬用表的使用方法萬用表的使用方法v（1）電壓、電流檔使用v 測量電壓時應使儀表與被測元件并聯(lián)，測量電流時應使儀表與被測元件串聯(lián)。表筆接插與檔位適應，直流檔還應注意被測量的

10、極性，嚴禁以電流檔測量電壓。v 測量前根據需要對指針的位置進行機械調零，對被測量有大致的估計，粗選量程檔位應按由高到低順序進行，以指針偏轉接近于2/3滿刻度為參照。v 刻度盤提供兩組換算比例刻線，涵蓋了各檔換算比例關系。讀數時應根據指針相對于最小刻線之間的位置進行估計，并結合檔位與刻線進行換算。v 交流電壓擋測量結果以正弦波電壓為基礎，頻率范圍為451000Hz，v 測量2500V高壓時應嚴格遵守安全操作規(guī)程。v（2）電阻檔使用v 測量前以及換擋時均應對電阻檔進行調零，具體做法：將表筆短接，調節(jié)使指針到達電阻刻線零位置。v 嚴禁帶電測量元件電阻值，儲能元件（電容）放電后測量；避免雙手同時觸及表

11、筆與元件的連接點，防止產生較大的測量誤差。v 在判別某些電子元件的偏置狀態(tài)時應注意：電阻檔測量時，紅表筆接內部電池負極，黑表筆接正極。三、兆歐表v兆歐表是用來檢測電氣設備、供電線路的絕緣電阻的種可攜式儀表，俗稱搖表，也叫絕緣電阻表。v使用兆歐表測量時，以120轉/分速度均勻搖動手柄，表內的直流發(fā)電機發(fā)電輸出額定電壓，在可動線圈1與被測電阻間產生電流I1；在可動線圈2與表內附加電阻R2間產生電流I2，兩種電流與磁場作用產生相反的力矩。當兩個力矩平衡時，指針靜止，即指針指在被測電阻的數值。 圖2-4 兆歐表外形v2 2兆歐表的選擇兆歐表的選擇v選用兆歐表時，主要是選擇絕緣電阻表的電壓及測量范圍。其

12、額定電壓一定要與被測電氣設備或線路的工作電壓相適應，兆歐表的測量范圍也應與被測絕緣電阻的范圍相適應，以免讀數時產生較大的誤差。 v3 3兆歐表的使用方法兆歐表的使用方法v在測量時，用表夾夾住被測物體上選出的兩個極點，以不低于規(guī)定的速度搖動手柄，表內的手搖直流發(fā)電機能發(fā)出較高的電壓，測量出被測物體在規(guī)定電壓下的絕緣性。四、直流電橋1.直流單臂電橋的工作原理 直流單臂電橋原理圖如圖所示。電阻R1、R2、R3、Rx組成電橋的四個橋臂，其中，Rx稱為被測臂，R1、R2構成比例臂，R3稱為比較臂，A、C兩端接直流電源E，B、D之間有一檢流計G。xRRRR231測量電阻時，接通按鈕開關SE和SG，調節(jié)R1

13、、R2、R3，使檢流計的指示為零，這時電橋達到平衡，根據電橋平衡的條件：可求得被測電阻的阻值3321KRRRRRx式中，Rx為待測電阻，R3為標準比較電阻，KR1/R2。一般情況下，惠斯登電橋的K有0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000等。根據待測電阻大小，選擇K后，只要調節(jié)R3，使電橋平衡，得到待測電阻Rx之值。第五節(jié) 功率表 功率表又稱瓦特表，用于測量直流電路和交流電路中的電功率。1 1功率表的工作原理和結構功率表的工作原理和結構 電功率由電路中的電壓和電流決定，因此功率表的測量結構主要由固定線圈和可動線圈組成。固定線圈導線較粗、匝數較少，稱為電流線圈，與被測負載串聯(lián)；可

14、動線圈導線較細、匝數較多，并串有一定的分壓電阻，稱為電壓線圈，與被測負載并聯(lián)。 功率表結構原理如圖1所示，外形如圖2所示。圖1 功率表結構原理圖圖2 功率表的外形2 2功率表的使用功率表的使用（1）單相電路的功率測量用功率表測量功率時，需使用四個接線柱，兩個電壓線圈接線柱和兩個電流線圈接線柱；電壓線圈并聯(lián)接入被測電路，電流線圈串聯(lián)接入被測電路。 “前接法”的連接如圖（a）所示?！扒敖臃ā苯泳€的電流線圈中流過的電流是負載電流，但電壓線圈兩端電壓包含負載電壓和電流線圈的電壓降，使得功率表的讀數中多出了電流線圈的損耗。因此，“前接法”適用于負載電阻遠大于電流線圈電阻的測量。 “后接法”的連接如圖（b）所示?！昂蠼臃ā钡碾妷壕€圈上的電壓等于負載電壓，但電流線圈中的電流包含負載電流和電壓線圈的電流，即功率表的讀數中多出了電壓線圈的損耗。因此，“后接法”比較適用于負載電阻遠小于電壓線圈電阻及大電流、大功率負載的測量。圖2-7 功率表的兩種接線方式（2）三相電路功率的測量三相電路功率的測量可以采取一表法、二表法和三表法。 一表法的接線如圖所示，此方法用于對稱三相電路，即用一只功率表測出其中一相的功率，則三相功率P3P1。圖 一表法接線圖 二表法接線如圖（a）