電工儀表與測量PPT課件

1、常用電工儀表的分類常用電工儀表的分類 在電工測量中，測量各種電量、磁量及電路參數(shù)的儀器儀表統(tǒng)稱為電工儀表。 電工儀表種類很多,按結(jié)構(gòu)和用途不同,主要分為指示儀表、比較儀表、數(shù)字儀表和智能儀表四大類。第1頁/共59頁第2頁/共59頁 模擬模擬 指示指示 儀表儀表按工作原理分按工作原理分磁電系儀表磁電系儀表電磁系儀表電磁系儀表電動系儀表電動系儀表感應(yīng)系儀表感應(yīng)系儀表按使用方法分按使用方法分安裝式和便攜式兩類安裝式和便攜式兩類按準(zhǔn)確度等級分按準(zhǔn)確度等級分有有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0級級按被測量名稱分按被測量名稱分有電流表、電壓表、功率表、電能表等有電流表、電壓表、功率表

2、、電能表等按使用條件分按使用條件分分分A、B、C三組儀表三組儀表第3頁/共59頁常見的安裝式儀表常見的安裝式儀表第4頁/共59頁便攜式儀表第5頁/共59頁比較式儀表 比較式儀表的特點(diǎn)：在測量過程中，通過被測量與同類標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測量的大小。 比較式儀表分類：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計(jì)屬于直流比較儀表，交流電橋?qū)儆诮涣鞅容^儀表。 典型儀表：比較式直流電橋第6頁/共59頁比較式直流電橋第五章 電路參數(shù)的測量中講第7頁/共59頁數(shù)字儀表 數(shù)字儀表的特點(diǎn)：采用數(shù)字測量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測量的大小。 數(shù)字儀表的分類：常用的有數(shù)字式電壓表、數(shù)字

3、式萬用表、數(shù)字式頻率表等。 典型儀表：數(shù)字式電壓表第8頁/共59頁數(shù)字式電壓表第9頁/共59頁智能儀表 智能儀表的特點(diǎn)：利用微處理器的控制和計(jì)算功能，這種儀器可實(shí)現(xiàn)程控、記憶、自動校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算等功能。 智能儀表的分類：智能儀表一般分為兩大類：一類是帶微處理器的智能儀器；另一類是自動測試系統(tǒng)。 典型儀表：數(shù)字式存儲示波器第10頁/共59頁數(shù)字式存儲示波器第11頁/共59頁電工儀表的標(biāo)志電工儀表的標(biāo)志 不同的電工儀表具有不同的技術(shù)特性，為方便選擇和使用儀表，規(guī)定用不同的符號來表示這些技術(shù)特性，并標(biāo)注在儀表的面板上，這些圖形符號叫做儀表的標(biāo)志。第12頁/共59頁第13頁/共5

4、9頁2.儀表工作原理的圖形符號第14頁/共59頁3準(zhǔn)確度等級的符號4端鈕及調(diào)零器的符號第15頁/共59頁6電流種類的符號5工作位置的符號第16頁/共59頁7絕緣強(qiáng)度的符號第17頁/共59頁識別電流表的表盤上的符號上面儀表面板上的型號符號及圖形符號的含義是什么？第18頁/共59頁測量線路測量機(jī)構(gòu)作用是把不同的被測電量按一定比例轉(zhuǎn)換成能被測量機(jī)構(gòu)接受的過渡電量作用是把過渡電量轉(zhuǎn)換成儀表可動部分的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角被測電量x 過渡電量y指針偏轉(zhuǎn)角y=f (x)=F(y)=(x)電工指示儀表的組成第19頁/共59頁測量機(jī)構(gòu)是整個儀表的核心 為使儀表指針的偏轉(zhuǎn)角能夠正確反映被測量的數(shù)值，要求偏轉(zhuǎn)角一定要與被測電

5、量（過渡電量）保持一定的函數(shù)關(guān)系。 第20頁/共59頁轉(zhuǎn)動力矩裝置 反作用力矩裝置 阻尼力矩裝置 讀數(shù)裝置 支撐裝置 二、測量機(jī)構(gòu)的主要裝置第21頁/共59頁轉(zhuǎn)動力矩裝置產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的裝置都由固定部分和可動部分組成。 轉(zhuǎn)動力矩M的大小與被測量x及指針偏轉(zhuǎn)角成某種函數(shù)關(guān)系。 第22頁/共59頁反作用力矩裝置反作用力矩Mf一般由游絲產(chǎn)生。其方向總是與轉(zhuǎn)動力矩的方向相反，大小在游絲的彈性范圍內(nèi)與指針偏轉(zhuǎn)角成正比。 第23頁/共59頁用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置第24頁/共59頁阻尼力矩裝置為了縮短可動部分?jǐn)[動的時(shí)間以利于盡快讀數(shù)，儀表中還必須有產(chǎn)生阻尼力矩的裝置。電工指示儀表

6、中常用的阻尼力矩有空氣阻尼器和磁感應(yīng)阻尼器兩種。 第25頁/共59頁阻尼力矩特點(diǎn)阻尼力矩Mz只在儀表可動部分運(yùn)動時(shí)才能產(chǎn)生。Mz的大小與運(yùn)動速度成正比，方向與可動部分的運(yùn)動方向相反。當(dāng)可動部分在平衡位置靜止時(shí)，Mz0。 第26頁/共59頁空氣阻尼器磁感應(yīng)阻尼器常見阻尼器第27頁/共59頁讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置由指示器和刻度盤組成。指示器分指針式和光標(biāo)式兩種。指針又分矛形和刀形，如圖所示。指針通常采用鋁合金等材料制成，輕而堅(jiān)固。光標(biāo)式指示器可以完全消除視覺誤差，適用于一些高靈敏度和高準(zhǔn)確度的儀表。第28頁/共59頁儀表的指示器儀表的指示器矛形指針 刀形指針 光標(biāo)指示器第29頁/共59頁安裝反射鏡的表盤

7、反射鏡第30頁/共59頁支撐裝置測量機(jī)構(gòu)中的可動部分要隨被測量大小而偏轉(zhuǎn)，就必須有支撐裝置。常見的支撐方式有以下兩種： 軸尖軸承支撐方式 張絲彈片支撐方式 第31頁/共59頁軸尖軸承支撐方式張絲彈片支撐方式第32頁/共59頁 在測量過程中,由于采用儀器儀表的不同,也就是說度量器是否直接參與,以及測量結(jié)果如何取得等,因而形成了不同的測量方法。 常見的標(biāo)準(zhǔn)度量器 標(biāo)準(zhǔn)電阻 標(biāo)準(zhǔn)電容 標(biāo)準(zhǔn)電感測量方法第33頁/共59頁特點(diǎn)：凡能用直接指示的儀器儀表讀取被測量數(shù)值，而無需度量器直接參與的測量方法，叫做直接測量法。適用范圍：適用于準(zhǔn)確度要求不太高的場合。一、直接測量法第34頁/共59頁直接測量法的優(yōu)缺點(diǎn)

8、 優(yōu)點(diǎn)：方法簡便，讀數(shù)迅速。 缺點(diǎn)：由于儀表接入被測電路后，會使電路工作狀態(tài)發(fā)生變化，因而這種測量方法的準(zhǔn)確度較低。 舉例：電流表測量電流，電壓表測量電壓，功率表測量功率等。第35頁/共59頁 特點(diǎn)：測量時(shí)先測出與被測量有關(guān)的電量，然后通過計(jì)算求得被測量數(shù)值的方法，叫做間接測量法。 適用范圍：在準(zhǔn)確度要求不高的特殊場合。二、間接測量法第36頁/共59頁間接測量法的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：在準(zhǔn)確度要求不高的一些特殊場合應(yīng)用十分方便。 缺點(diǎn)：誤差較大。 舉例：伏安法測量電阻；通過測量晶體三極管發(fā)射極電壓求得放大器靜態(tài)工作點(diǎn)IC的方法。 第37頁/共59頁 特點(diǎn)：凡在測量過程中需要度量器的直接參與，并通過比較

9、儀表來確定被測量數(shù)值的方法叫做比較測量法。 適用范圍：適用于 測量要求準(zhǔn)確度較高 的場合。 三、比較測量法第38頁/共59頁比較測量法的分類 零值法：在測量過程中，通過改變標(biāo)準(zhǔn)量，使其與被測量相等（即兩者差值為零），從而確定被測量數(shù)值的方法叫零值法。如用電橋測量電阻就屬于這種方法。 差值法：利用被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的差值作用于測量儀表，從而確定被測量數(shù)值的方法，叫差值法。如用不平衡電橋測量電阻就屬于這種方法。 代替法：在測量過程中，用已知標(biāo)準(zhǔn)量代替被測量，若維持儀表原來的讀數(shù)不變，則被測量必等于已知標(biāo)準(zhǔn)量，這種測量方法叫做代替法。第39頁/共59頁比較測量法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高。 缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，

10、價(jià)格較高，操作麻煩。舉例：電橋測量電阻。返回章目錄第40頁/共59頁測量誤差分類 系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差：偶發(fā)原因引起大小方向都不確定的誤差疏忽誤差：測量人員疏忽造成根據(jù)測量誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，可分為： 是指測量的結(jié)果與被測量的真實(shí)值（實(shí)際值）之間存在的差異 。測量誤差第41頁/共59頁系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 遵循一定的規(guī)律，在測量過程中保持不變的誤差。 系統(tǒng)誤差 基本誤差：由儀表結(jié)構(gòu)造成的誤差附加誤差：偏離規(guī)定的工作條件造成的誤差第42頁/共59頁隨機(jī)誤差（偶然誤差）隨機(jī)誤差（偶然誤差） 由一些偶發(fā)原因引起的誤差，例如電磁場微變、熱起伏、空氣擾動、大地微振等。 一般都比較小，工程上的測量可以不予考慮

11、。只有 在精密實(shí)驗(yàn)時(shí)才需要進(jìn)行計(jì)算。第43頁/共59頁疏忽誤差（粗大誤差疏忽誤差（粗大誤差 疏失誤差）疏失誤差） 是由于測量者在測量過程中的粗心和疏忽造成的。如讀數(shù)錯誤或記錄錯誤等。這樣的測量結(jié)果是不可取的。第44頁/共59頁絕對誤差相對誤差引用誤差二、測量誤差的表示方法第45頁/共59頁 儀表的指示值A(chǔ)x與被測量實(shí)際值A(chǔ)0之間的差值，叫做絕對誤差。 AxA0在計(jì)算值時(shí)，通常可用標(biāo)準(zhǔn)表的指示值作為被測量的實(shí)際值。 將上式變形可得 A0AxAx+（）Ax +C 上式中的C稱為儀表的校正值。絕對誤差第46頁/共59頁例 用一只標(biāo)準(zhǔn)電壓表來校驗(yàn)甲、乙兩只電壓表，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表的指示值為220V時(shí)，甲、乙兩

12、表的讀數(shù)分別為220.5V和219V，求甲、乙兩表的絕對誤差。 解：代入絕對誤差的定義式得 甲表的絕對誤差 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的絕對誤差 2Ax2A0 2192201V第47頁/共59頁 絕對誤差與被測量實(shí)際值A(chǔ)0比值的百分?jǐn)?shù)，叫做相對誤差，即 一般情況下實(shí)際值A(chǔ)0難以確定，而儀表的指示值A(chǔ)xA0，故可用以下公式計(jì)算%100 xA%1000A相對誤差第48頁/共59頁例 已知甲表測量200V電壓時(shí)l+2V，乙表測量10V電壓時(shí)2+1V，試比較兩表的相對誤差。解：甲表相對誤差為 乙表相對誤差為%1%1002002%1000111A%10%100101%1000222A第

13、49頁/共59頁 絕對誤差與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分?jǐn)?shù)，叫做引用誤差m，即 %100mmA 工程中，一般采用引用誤差來反映儀表的準(zhǔn)確程度。引用誤差第50頁/共59頁 引用誤差實(shí)際上就是儀表在最大讀數(shù)時(shí)的相對誤差，即滿度相對誤差。在使用上方便多了。 然而，實(shí)踐證明，在儀表測量范圍內(nèi)的每個示值的絕對誤差都是不同的。 為此，又引入最大引用誤差的概念，它既能克服上述的不足，又更好地說明了誤差的測量精度。所以常被用來確定儀表的精度等級。 第51頁/共59頁國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準(zhǔn)確度。三、儀表的準(zhǔn)確度三、儀表的準(zhǔn)確度第52頁/共59頁 儀表的準(zhǔn)確度：儀表的最大絕對誤差m與儀表

14、量程Am比值的百分?jǐn)?shù)，叫做儀表的準(zhǔn)確度（K）。即 %100%mmAK K表示儀表的準(zhǔn)確度等級，它的百分?jǐn)?shù)表示儀表在規(guī)定條件下的最大引用誤差。 最大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準(zhǔn)確度越高。 第53頁/共59頁準(zhǔn)確度等級0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差（%）0.10.20.51.01.52.55.0電工儀表的基本誤差 若已知儀表量程，可求出不同準(zhǔn)確度等級儀表所允許的最大絕對誤差m，即100mmAK 第54頁/共59頁例用準(zhǔn)確度等級為5.0級、量程為500V的電壓表，分別測量50V和500V的電壓。求其相對誤差各為多少?解：先求出該表的最大絕對誤差 測量50V電流時(shí)產(chǎn)生的相對誤差為 測量500V電流時(shí)產(chǎn)生的相對誤差為 V251005000.5100mmAK%50%1005025%1000111A%5%10050025%1000222A第55頁/共59頁 由以上計(jì)算結(jié)果可以看出: 一般情況下,測量結(jié)果的準(zhǔn)確度并不等于儀表的準(zhǔn)確度，只有當(dāng)被