電工基礎(chǔ)教程

第8章電工測量8.1電工測量儀表的分類8.2電工測量儀表的型式8.3電流的測量8.4電壓的測量8.5萬用表8.6功率的測量8.7兆歐表退出第8章電工測量本章介紹幾種常用的電工測量儀表的基本構(gòu)造、工作原理和正確的使用方法，以及電壓、電流、電阻和功率的測量方法。8.1電工測量儀表的分類通常用的電工測量儀表按照下列幾個方面分類：1.按照被測量的種類分類2.按照工作原理分類3.按照電流的種類分類4.按照準確度分類1.按照被測量的種類分類符號被測量的種類儀表名稱電流電流表電壓表電壓電功率電能毫安表千伏表功率表千瓦表電度表AkWVWmAkWhkV1.按照被測量的種類分類符號被測量的種類儀表名稱相位差表頻率表歐姆表相位差頻率電阻兆歐表Mf2.按照工作原理分類型式符號被測量的種類電流的種類與頻率磁電式整流式電磁式電動式電流、電壓、電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓、功率、、功率因數(shù)、電能量直流工頻及較高頻率的交流直流及工頻交流直流及工頻與較高頻率的交流3.按照電流的種類分類電工測量儀表可分為直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。4.按照準確度分類準確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準確度與其誤差有關(guān)。一種是基本誤差，另一種是附加誤差。儀表的準確度是根據(jù)儀表的相對額定誤差來分級的。相對額定誤差是指儀表在正常工作條件下進行測量可能產(chǎn)生的最大基本誤差與儀表的最大量程(滿標值)之比，用百分數(shù)表示，則為目前我國直讀式電工測量儀表按準確度分為0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5和5.0七級。例如有一準確度為2.5級的電壓表，其最大量程為50V，則可能產(chǎn)生的最大基本誤差為4.按照準確度分類若用準確度為2.5級、最大量程為50V的電壓表，測量實際為10V的電壓時，則相對測量誤差為而用它測量實際為40V的電壓時，則相對測量誤差為因此，在選用儀表的量程時，應(yīng)使被測量的值接近滿標值。一般應(yīng)使被測量值超過儀表的滿標值一半以上。準確度等級較高的儀表常用來進行精密測量或校正準確度等級較低的儀表。電工測量儀表上的幾種符號符號意義交流直流交直流三相交流儀表絕緣試驗電壓2000V儀表直立位置儀表水平位置儀表傾斜60o放置_~_~或~~~3~2kV60返回8.2電工測量儀表的型式直讀式儀表按照工作原理可分為：磁電式、電磁式和電動式幾種。通常，直讀式儀表主要由產(chǎn)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩部分、產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩的部分和阻尼器等組成。8.2.1磁電式儀表磁電式儀表8.2.2電磁式儀表推斥式電磁式儀表8.2電工測量儀表的型式8.2.3電動式儀表電動式儀表8.3電流的測量通常測量直流電流用磁電式電流表，而測量交流電流主要采用電磁式電流表。電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中。為了使電路的工作不受接入電流表的影響，電流表的內(nèi)阻必須很小。采用磁電式電流表測量電流時，為了擴大它的量程，應(yīng)在測量機構(gòu)上并聯(lián)一個稱為分流器的低值電阻RA。返回AI負載8.3電流的測量II0RA負載R0電流表與分流器圖中I0與I的關(guān)系為即式中R0是測量機構(gòu)的電阻8.3電流的測量

[例

1]

有一磁電式表頭，當無分流器時，表頭的滿標值電流為5mA。表頭電阻為20。今欲使其量程為1A，問分流器的電阻應(yīng)為多大？[解]用電流互感器擴大電磁式電流表的量程，而不用分流器。注意：8.4電壓的測量測量直流電壓常用磁電式電壓表，而測量交流電壓常用電磁式電壓表。電壓表應(yīng)并聯(lián)在欲測電壓的負載、電源或一段電路中。為了使電路的工作不受接入電壓表的影響，電壓表的內(nèi)阻必須很大。返回8.4電壓的測量為了擴大電壓表的量程，應(yīng)在測量機構(gòu)上串聯(lián)一個稱為倍壓器的高值電阻RV。V負載+–URA負載R0U0+–+–U電壓表和倍壓器由圖中可得即8.4電壓的測量

[例

1]

有一電壓表，其量程為50V，內(nèi)阻為2000。今欲使其量程擴大到300V，問還需串聯(lián)多大電阻的倍壓器？[解]8.5

萬用表萬用表可測量多種電量，雖然準確度不高，但是使用簡單，攜帶方便，特別適用于檢查線路和修理電氣設(shè)備。8.5.1磁電式萬用表磁電式萬用表由磁電式微安表、若干分流器和倍壓器、半導(dǎo)體二極管及轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成，可用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等。返回8.5.1磁電式萬用表1.直流電流的測量MF-30型萬用表面板圖測量直流電流原理電路RRA1A500mA50mA5mA0.5mA50ARA2RA3RA4RA5+–+–被測電流從“+”、“–”兩端進出。RA1~RA5是分流器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就可改變電流的量程。8.5.1磁電式萬用表2.直流電壓的測量測量直流電壓原理電路被測電壓加在“+”、“–”兩端。RV1、RV2…是倍壓器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就可改變電壓的量程。量程愈大，倍壓器的電阻也愈大。儀表的靈敏度可以表明這一特征。RAA1V5VRV1RV2RV3+–+–R25V儀表的靈敏度是用儀表總內(nèi)阻除以電壓量程。靈敏度愈高被測電路受儀表的影響愈小。

MF-30萬用表在直流電壓25V擋上儀表的總內(nèi)阻為500k，則這擋的靈敏度為3.交流電壓的測量測量交流電壓原理電路被測電壓加在“+”、“–”兩端。在正半周時，設(shè)電流從“+”流進，經(jīng)二極管D1，部分電流經(jīng)微安表流出。在負半周時，電流直接經(jīng)D2從“+”端流出?？梢姡ㄟ^微安表的是半波電流，讀數(shù)為該電流的平均值。為此，表中加一600交流調(diào)整電8.5.1磁電式萬用表100V10VRV1RV2+–+–RAD1D2600萬用表交流電壓擋的靈敏度一般較直流電壓擋低。MF-30萬用表交流電壓擋的靈敏度為5k/V。位器，用來改變表盤刻度；RV1、RV2，是倍壓電阻，用以改變電壓量程。4.電阻的測量測量電阻原理電路被測電阻加在“+”、“–”兩端。測量前應(yīng)將“+”、“–”兩端短接，看指針是否偏轉(zhuǎn)最大而指在零，否則應(yīng)轉(zhuǎn)動零歐姆調(diào)節(jié)電位器進行校正。

注意：使用電阻擋絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到高電壓擋。8.5.1磁電式萬用表+–+–R×1kA1.7k×10×100+–1.5V調(diào)零1.測量范圍8.5.2數(shù)字式萬用表DT-830型萬用表面板圖以DT-830型數(shù)字萬用表為例說明它的測量范圍和使用方法。

(1)直流電壓分五擋：200mV，2V，20V，200V，1000V。輸入電阻為10M。

(2)交流電壓分五擋：200mV，2V，20V，200V，750V。輸入阻抗為10M。頻率范圍40Hz~500Hz。

(3)直流電流分五擋：200μA，2mA，20mA，200mA，10A。

(4)交流電流分五擋：200μA，2mA，20mA，200mA，10A。8.5.2數(shù)字式萬用表

(5)電阻分六擋：200，2

k，20k，200k，2M，20M。此外，還可檢查二極管的導(dǎo)電性能，并能測量晶體管的電流放大系數(shù)和檢查線路通斷。2.面板說明

(1)顯示器顯示四位數(shù)字，最高位只能顯示1或不顯示數(shù)字，算半位，故稱三位半。最大指示值為1999或–1

999。當被測量超過最大指示值時，顯示“1”或“–1”。

(3)轉(zhuǎn)換開關(guān)根據(jù)被測的電量選擇相應(yīng)的功能位；按被測量的大小選擇適當?shù)牧砍獭?2)電源開關(guān)使用時置于“ON”；使用完畢置于“OFF”。8.5.2數(shù)字式萬用表

(4)輸入插座將黑色測試筆插入“COM”插座；紅色測試筆在測量電壓和電阻時，插入“V·”插座，測量小于200mA

電流時，插入“mA”插座，測量大于200mA電流時，插入“10A”插座。8.6功率的測量電路中的功率與電壓和電流的乘積有關(guān)，因此常用電動式儀表來測量功率。在線圈通入交流時，電動式儀表指針偏轉(zhuǎn)的角度負載+_**可動線圈固定線圈8.6.1單相交流和直流功率的測量返回由于在功率表中，并聯(lián)線圈電路串有高阻值的倍壓器，它的感抗與電阻相比可以忽略不計，故可以認為其中電流i2與u同相。負載+_**因此可以寫成可見，電動式功率表中指針偏轉(zhuǎn)角

與電路的平均功率P成正比。使用時，功率表兩個線圈的始端(標以“”或“”號)均應(yīng)聯(lián)在電源的同一端。電動式功率表也可以測量直流功率。8.6.1單相交流和直流功率的測量8.6.2三相功率的測量三相三線制電路中，廣泛采用兩功率表法測量三相功率。iAiBiCABC***W1*W2圖中，三相瞬時功率為因為所以8.6.2三相功率的測量第一個功率表W1的讀數(shù)為式中

為uAC

和iA

之間的相位差。式中

為uBC

和iB

之間的相位差。兩功率表的讀數(shù)P1與P2之和即為三相功率當負載對稱時第二個功率表W2的讀數(shù)為8.6.2三相功率的測量因此，兩功率表讀數(shù)之和為當相電壓與相電流同相時，兩個功率表的讀數(shù)相等。當相電流比相電壓滯后的角度60時，P2為負值，因此必須將功率表的電流線圈反接。這時三相功率等于第一個功率表的讀數(shù)減去第二個功率表的讀數(shù)，即三相功率應(yīng)是兩個功率表讀數(shù)的代數(shù)和。其中任何一個功率表的讀數(shù)是沒有意義的。返回8.7兆歐表兆歐表是一種利用磁電式流比計線路來測量高電阻