電工儀表與測量第五演示文稿

電工儀表與測量第五版演示文稿當前第1頁\共有101頁\編于星期六\9點優(yōu)選電工儀表與測量第五版當前第2頁\共有101頁\編于星期六\9點§2-1直流電流表與電壓表1.掌握磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.熟悉磁電系儀表的優(yōu)缺點。3.掌握直流電流表、電壓表的組成。4.了解檢流計的結(jié)構(gòu)，并熟悉其使用方法。當前第3頁\共有101頁\編于星期六\9點在磁電系測量機構(gòu)的基礎(chǔ)上配上不同的測量線路，就能組成各種不同用途的直流電流表和直流電壓表。演示電表只有一個測量機構(gòu)（俗稱表頭），配合不同的測量板時，就能組成各種不同量程的電流表、電壓表或檢流計。一、磁電系測量機構(gòu)當前第4頁\共有101頁\編于星期六\9點分流電阻演示用電表當前第5頁\共有101頁\編于星期六\9點磁電系測量機構(gòu)中游絲的作用有兩個:一是產(chǎn)生反作用力矩；二是把被測電流導(dǎo)入和導(dǎo)出可動線圈。當前第6頁\共有101頁\編于星期六\9點1、磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

固定部分—磁路系統(tǒng)磁電系測量機構(gòu)可動部分—線圈游絲的作用：1.產(chǎn)生反作用力矩2.引導(dǎo)電流出入線圈當前第7頁\共有101頁\編于星期六\9點游絲磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)當前第8頁\共有101頁\編于星期六\9點磁感應(yīng)阻尼器在動圈中加裝短路線圈，利用短路線圈中產(chǎn)生的感生電流與磁場相互作用產(chǎn)生阻尼力矩。當前第9頁\共有101頁\編于星期六\9點據(jù)磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，又可分為：外磁式：永久磁鐵在可動線圈的外部。內(nèi)磁式：永久磁鐵在可動線圈的內(nèi)部?？晒?jié)約磁性材料，而且體積小、成本低、對外磁泄漏少，近年來被廣泛使用。內(nèi)外磁式：可動線圈的內(nèi)、外部都有永久磁鐵，故磁性更強，結(jié)構(gòu)可以更緊湊。磁電系測量機構(gòu)中的磁路系統(tǒng)當前第10頁\共有101頁\編于星期六\9點

外磁式內(nèi)磁式內(nèi)外磁式磁電系測量機構(gòu)的磁路系統(tǒng)當前第11頁\共有101頁\編于星期六\9點2、磁電系測量機構(gòu)的工作原理磁電系測量機構(gòu)是根據(jù)通電線圈在磁場中受到電磁力矩而發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的。當前第12頁\共有101頁\編于星期六\9點當可動線圈中通入電流時，載流線圈在永久磁鐵的磁場中受到電磁力矩的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于M∝I，即通過線圈的電流越大，線圈受到的轉(zhuǎn)矩越大，儀表指針偏轉(zhuǎn)的角度α也越大；同時，游絲扭得越緊，由于Mf∝α，故反作用力矩也越大。當線圈受到的轉(zhuǎn)動力矩與反作用力矩大小相等時，M＝Mf，線圈就停留在某一平衡位置，此時，指針就指示出被測量的大小。當前第13頁\共有101頁\編于星期六\9點磁電系測量機構(gòu)的工作原理當前第14頁\共有101頁\編于星期六\9點磁電系儀表的特點優(yōu)點：準確度高、靈敏度高。功率消耗小?？潭染鶆?。缺點：過載能力小。只能測量直流。當前第15頁\共有101頁\編于星期六\9點直流電流表的組成二、直流電流表1、直流電流表的組成當前第16頁\共有101頁\編于星期六\9點磁電系測量機構(gòu)的基本參數(shù)包括內(nèi)阻RC(也稱表頭內(nèi)阻)和滿刻度電流IC(也稱表頭靈敏度)。表頭內(nèi)阻是指可動線圈所繞漆包線的直流電阻，嚴格地講還包括上下游絲的直流電阻，其值一般在幾百歐到幾千歐之間。表頭靈敏度是指它的滿刻度電流，一般為幾十到幾百微安。其值越小，說明測量機構(gòu)的靈敏度越高。當前第17頁\共有101頁\編于星期六\9點

設(shè)磁電系測量機構(gòu)的內(nèi)阻為RC，滿刻度電流為IC，被測電流為IX，則分流電阻RA的大小可以按下述步驟進行計算。第一步，先計算電流量程擴大倍數(shù)第二步，計算分流電阻2、分流電阻的計算當前第18頁\共有101頁\編于星期六\9點［例］現(xiàn)有一只內(nèi)阻為200Ω、滿刻度電流為500μA的磁電系測量機構(gòu)，由于生產(chǎn)需要，要將其改制成量程為1A的直流電流表，問應(yīng)并聯(lián)多大的分流電阻?

解：先求電流量程擴大倍數(shù)

應(yīng)并聯(lián)的分流電阻為

答：若要將其改制成量程為1A的直流電流表，應(yīng)并聯(lián)一只0.1Ω的分流電阻。當前第19頁\共有101頁\編于星期六\9點分流電阻一般采用電阻率較大、電阻溫度系數(shù)很小的錳銅制成。當被測電流小于30A時，可采用內(nèi)附分流器。當被測電流大于30A時，可采用外附分流器。當前第20頁\共有101頁\編于星期六\9點外附分流器及其接線電流端鈕電位端鈕當前第21頁\共有101頁\編于星期六\9點開路式分流器閉路式分流器3、多量程直流電流表當前第22頁\共有101頁\編于星期六\9點三、直流電壓表直流電壓表的組成1、直流電壓表的組成當前第23頁\共有101頁\編于星期六\9點目前，許多多量程直流電流表都采用了閉路式分流電路。當前第24頁\共有101頁\編于星期六\9點第一步：先計算磁電系測量機構(gòu)的額定電壓

UC=Ic·Rc第二步：計算電壓量程擴大倍數(shù)第三步：計算所需串聯(lián)的分壓電阻2、分壓電阻的計算當前第25頁\共有101頁\編于星期六\9點分壓電阻一般應(yīng)采用電阻率大、電阻溫度系數(shù)小的錳銅絲繞制而成。分壓電阻也分為內(nèi)附式和外附式兩種。通常量程低于600V時，可采用內(nèi)附式；量程高600V時，應(yīng)采用外附式。外附式分壓電阻是單獨制的，并且要與儀表配套使用。當前第26頁\共有101頁\編于星期六\9點［例］現(xiàn)有一只內(nèi)阻為500Ω、滿刻度電流為100μA的磁電系測量機構(gòu)，根據(jù)實際需要，要將其改制成50V量程的直流電壓表，問應(yīng)串聯(lián)多大的分壓電阻？該電壓表的總內(nèi)阻是多少？解：先求出測量機構(gòu)的額定電壓

UC=IcRc=100×10－6×500=0.05V

再求出電壓量程擴大倍數(shù)應(yīng)串聯(lián)的分壓電阻為Rv=（m－1)Rc＝（1000－1）×500=499500Ω該電壓表的總電阻為R＝Rc+Rv＝500＋499500＝500000Ω＝500kΩ當前第27頁\共有101頁\編于星期六\9點多量程直流電壓表3、多量程直流電壓表當前第28頁\共有101頁\編于星期六\9點電壓靈敏度電壓靈敏度的作用：（1）表示電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時取自被測電流的電流值。（2）能方便地計算出該電壓表各量程的內(nèi)阻。電壓靈敏度的意義：電壓靈敏度越高，相同量程下電壓表的內(nèi)阻越大，取自被測電路的電流越小，對被測電路的影響越小，測量準確度越高。當前第29頁\共有101頁\編于星期六\9點當前第30頁\共有101頁\編于星期六\9點四、直流磁電系檢流計磁電系檢流計是一種專門用來測量微小電流或電壓的高靈敏度儀表，主要用于以直流電工作的電測儀器中作指零儀使用。當前第31頁\共有101頁\編于星期六\9點為提高檢流計的靈敏度，結(jié)構(gòu)上要采用以下措施：采用張絲或懸絲支撐代替軸尖軸承結(jié)構(gòu)用光標指示裝置代替指針1、直流磁電系檢流計的結(jié)構(gòu)當前第32頁\共有101頁\編于星期六\9點張絲支撐結(jié)構(gòu)懸絲支撐結(jié)構(gòu)當前第33頁\共有101頁\編于星期六\9點光標指示原理復(fù)射式光點檢流計當前第34頁\共有101頁\編于星期六\9點2、使用檢流計的注意事項搬動時必須輕拿輕放。使用時要按正常工作位置放置。有水準儀者，使用前要先調(diào)整好水平；沒有水準儀者也應(yīng)安放在水平位置使用。搬動或使用完畢，應(yīng)將止動器鎖上。無止動器的，要合上短接動圈的開關(guān)，或用導(dǎo)線將兩接線端子短路。禁止用萬用表或電橋直接測量檢流計的內(nèi)阻。檢流計應(yīng)放置在于燥、無塵、無振動的場所使用或保存。當前第35頁\共有101頁\編于星期六\9點思考與練習簡述磁電系測量機構(gòu)的工作原理。磁電系測量機構(gòu)中游絲的作用是什么？磁電系儀表的優(yōu)點和缺點有哪些？計算分流電阻的步驟有哪些？如何連接分流電阻？為什么多量程直流電流表多采用閉路式分流電路？檢流計的特點是什么？主要用途是什么？返回章目錄當前第36頁\共有101頁\編于星期六\9點§2-2交流電流表與電壓表1.熟悉電磁系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理。2.熟悉電磁系儀表的優(yōu)缺點。3.掌握交流電流表、電壓表的組成。4.熟悉整流系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理。當前第37頁\共有101頁\編于星期六\9點配電柜上的交流儀表當前第38頁\共有101頁\編于星期六\9點1T1-A型電磁系電流表當前第39頁\共有101頁\編于星期六\9點一、電磁系測量機構(gòu)電磁系測量機構(gòu)主要由固定線圈和可動軟磁鐵片組成。這里，游絲的作用只是產(chǎn)生反作用力矩，而不通過電流。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為吸引型和排斥型兩類。1、電磁系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)當前第40頁\共有101頁\編于星期六\9點吸引型測量機構(gòu)當前第41頁\共有101頁\編于星期六\9點排斥型測量機構(gòu)當前第42頁\共有101頁\編于星期六\9點磁感應(yīng)阻尼器原理示意圖當前第43頁\共有101頁\編于星期六\9點吸引型測量機構(gòu)工作原理電流正向電流反向當前第44頁\共有101頁\編于星期六\9點排斥型測量機構(gòu)工作原理電流正向電流反向當前第45頁\共有101頁\編于星期六\9點2、電磁系測量機構(gòu)的工作原理利用通電流的固定線圈產(chǎn)生磁場，使鐵心磁化。然后利用線圈與鐵心（吸引型）或鐵心與鐵心（排斥型）相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，帶動指針偏轉(zhuǎn)。當前第46頁\共有101頁\編于星期六\9點指針偏轉(zhuǎn)角與線圈中電流的關(guān)系

吸引型測量機構(gòu)：轉(zhuǎn)動力矩取決于固定線圈的磁場和可動鐵片被磁化后的磁場強弱，而它們磁場的強弱又都與被測電流有關(guān)。轉(zhuǎn)動力矩的大小應(yīng)與線圈磁勢的平方成正比。排斥型測量機構(gòu)：轉(zhuǎn)動力矩取決于固定鐵片和可動鐵片被磁化后磁場的強弱，而它們的磁場也都與被測電流有關(guān)。排斥型測量機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩的大小也應(yīng)與線圈產(chǎn)生磁勢的平方成正比。當前第47頁\共有101頁\編于星期六\9點顯然，電磁系測量機構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩與線圈磁勢的平方成正比，即M＝K1（NI）2上式說明，電磁系測量機構(gòu)指針的偏轉(zhuǎn)角α與被測電流的平方成正比，因此可用來測量被測電流的大小。當前第48頁\共有101頁\編于星期六\9點電磁系儀表的特點優(yōu)點：既可測量直流，又可測量交流。過載能力強，制造成本低。缺點：標度尺刻度不均勻。易受外磁場影響。當前第49頁\共有101頁\編于星期六\9點電磁系電流表的刻度不均勻當前第50頁\共有101頁\編于星期六\9點磁屏蔽的原理無定位結(jié)構(gòu)當前第51頁\共有101頁\編于星期六\9點二、電磁系交流電流表電磁系交流電流表通常由電磁系測量機構(gòu)組成。由于電磁系電流表的固定線圈直接串聯(lián)在被測電路中，所以，要制造不同量程的電流表時，只要改變線圈的線徑和匝數(shù)即可。當前第52頁\共有101頁\編于星期六\9點電磁系電流表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。在測量較大的交流電流時，儀表須與電流互感器配合使用。便攜式電磁系電流表：一般都制成多量程的。但它不能采用并聯(lián)分流電阻的方法擴大量程。而是采用將固定線圈分段，然后利用分段線圈的串、并聯(lián)來實現(xiàn)。當前第53頁\共有101頁\編于星期六\9點雙量程電磁系電流表原理線圈串聯(lián)線圈并聯(lián)當前第54頁\共有101頁\編于星期六\9點三、電磁系交流電壓表電磁系交流電壓表由電磁系測量機構(gòu)與分壓電阻串聯(lián)組成。安裝式交流電壓表:一般都做成單量程的，且最大量程不超過600V。要測量更高的交流電壓時，儀表要與電壓互感器配合使用。便攜式交流電壓表:一般都做成多量程的，并采用了共用式分壓電路。當前第55頁\共有101頁\編于星期六\9點雙量程電磁系電壓表當前第56頁\共有101頁\編于星期六\9點為保證足夠的勵磁磁動勢，要求電磁系電壓表固定線圈的匝數(shù)盡量多。但是線圈匝數(shù)總是有限的，因此電流就不能太小，這就意味著分壓電阻不能太大。所以，電磁系電壓表的內(nèi)阻較小，一般只有幾十到幾百Ω/V，而其功耗較大，靈敏度較低，故一般不適宜制造低量程的電磁系電壓表。當前第57頁\共有101頁\編于星期六\9點四、整流系交流電壓表整流系電流表和電壓表當前第58頁\共有101頁\編于星期六\9點整流系交流電壓表的組成磁電系測量機構(gòu)和整流裝置組成的儀表稱為整流系儀表。整流系交流電壓表是在整流系儀表的基礎(chǔ)上串聯(lián)分壓電阻而成的。其中，整流系測量機構(gòu)是整個儀表的核心。當前第59頁\共有101頁\編于星期六\9點整流系交流電壓表中的整流電路半波整流電路全波整流電路當前第60頁\共有101頁\編于星期六\9點交流電的大小習慣上是指交流電的有效值。為此，我們可根據(jù)交流電有效值與平均值之間的關(guān)系來刻度標度尺。對于半波整流I有效＝1.11I平均對于全波整流I有效＝2.22I平均

這樣一來，交流電壓表的標度尺就可以直接按交流電的有效值來進行刻度，即整流系交流電壓表的讀數(shù)是正弦交流電壓的有效值。當前第61頁\共有101頁\編于星期六\9點思考與練習簡述電磁系儀表的結(jié)構(gòu)。為什么電磁系儀表可以交直流兩用？磁電系儀表和電磁系儀表的標度尺有什么不同？為什么？電磁系儀表的過載能力為什么比較強？如何減小外磁場對電磁系儀表的影響？便攜式電磁系電流表是如何擴大量程的？整流系交流電壓表有哪些優(yōu)缺點？返回章目錄當前第62頁\共有101頁\編于星期六\9點§2-3儀用互感器1.熟悉儀用互感器的用途。2.掌握電流互感器的組成及使用。3.了解電壓互感器的組成及使用。當前第63頁\共有101頁\編于星期六\9點儀用互感器是用來按比例變換交流電壓或交流電流的儀器，它包括變換交流電壓的電壓互感器和變換交流電流的電流互感器。當前第64頁\共有101頁\編于星期六\9點一、儀用互感器的用途

擴大交流儀表的量程。測量高電壓時保證工作人員和儀表的安全。有利于儀表生產(chǎn)的標準化，降低生產(chǎn)成本。當前第65頁\共有101頁\編于星期六\9點二、電流互感器電流互感器實際上是一個降流變壓器，能把一次側(cè)的大電流變換成二次側(cè)的小電流。一般電流互感器二次側(cè)的額定電流為5A。電流互感器的一次側(cè)額定電流I1N與二次側(cè)額定電流I2N之比，叫做電流互感器的額定變流比，用KTA表示，即當前第66頁\共有101頁\編于星期六\9點電流互感器的符號電流互感器的接線圖當前第67頁\共有101頁\編于星期六\9點與電流互感器配合使用的交流電流表當前第68頁\共有101頁\編于星期六\9點LDZJ1-10型

LQG-0.5型

LAZBJ-10型

LMZ1-0.5系列

常用電流互感器當前第69頁\共有101頁\編于星期六\9點電流互感器的正確使用要正確接線。將電流互感器的一次側(cè)與被測電路串聯(lián)，二次側(cè)與電流表串聯(lián)。電流互感器的二次側(cè)在運行中絕對不允許開路。因此，在電流互感器的二次側(cè)回路中嚴禁加裝熔斷器。運行中需拆除或更換儀表時，應(yīng)先將電流互感器的二次側(cè)短路后再進行操作。電流互感器的鐵心和二次側(cè)的一端必須可靠接地。接在同一互感器上的儀表不能太多。

當前第70頁\共有101頁\編于星期六\9點三、電壓互感器

電壓互感器實際上就是一個降壓變壓器，它能將一次側(cè)的高電壓變換成二次側(cè)的低電壓。電壓互感器二次側(cè)的額定電壓一般為100V。電壓互感器一次側(cè)額定電壓U1N與二次側(cè)額定電壓U2N之比，稱為電壓互感器的額定變壓比，用KTV表示，即

當前第71頁\共有101頁\編于星期六\9點電壓互感器的符號電壓互感器接線圖當前第72頁\共有101頁\編于星期六\9點常用電壓互感器JDJ-6、10型JDZ-3、6、10Q型

JDG4-0.5型當前第73頁\共有101頁\編于星期六\9點

電壓互感器的正確使用

要正確接線。將電壓互感器的一次側(cè)與被測電路并聯(lián)，二次側(cè)與電壓表并聯(lián)。電壓互感器的一次側(cè)、二次側(cè)在運行中絕對不允許短路。因此，一次側(cè)、二次側(cè)都要加裝熔斷器。電壓互感器的鐵心和二次側(cè)的一端必須可靠接地。當前第74頁\共有101頁\編于星期六\9點思考與練習儀用互感器的用途有哪些？為什么不能用并聯(lián)分流電阻的方法擴大交流電流表的量程？如何正確使用電流互感器和電壓互感器？為什么電流互感器的二次側(cè)在運行中絕對不允許開路？而電壓互感器的二次側(cè)在運行中絕對不允許短路？能用電壓互感器擴大直流電壓表的量程嗎？為什么？返回章目錄當前第75頁\共有101頁\編于星期六\9點§2-4鉗形電流表1.熟悉鉗形電流表的構(gòu)造及原理。2.掌握鉗形電流表的使用方法。當前第76頁\共有101頁\編于星期六\9點鉗形電流表的最大優(yōu)點是可以在不切斷電路的情況下測量運行中的交流電動機的工作電流，從而很方便地了解電動機的工作狀態(tài)。實際使用的鉗形電流表分為指針式和數(shù)字式兩大類。一、鉗形電流表的構(gòu)造及原理當前第77頁\共有101頁\編于星期六\9點1、互感器式鉗形電流表當前第78頁\共有101頁\編于星期六\9點

互感器式鉗形電流表只能測量交流電流。如T301、T302、MG24等型號的鉗形電流表就屬于此類儀表。當前第79頁\共有101頁\編于星期六\9點2、電磁系鉗形電流表當前第80頁\共有101頁\編于星期六\9點由于電磁系儀表可動部分的偏轉(zhuǎn)方向與電流極性無關(guān)，因此它可以交、直流兩用。在測量運行中的繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子電流時，因為轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，若用互感器式鉗形電流表則無法測量其準確數(shù)值，這時只能采用電磁系鉗形電流表。MG20、MG21型鉗形電流表屬于交、直流兩用的電磁系鉗形電流表。當前第81頁\共有101頁\編于星期六\9點數(shù)字式鉗形電流表當前第82頁\共有101頁\編于星期六\9點測量時將被測導(dǎo)線置于鉗口中央二、鉗形電流表的使用當前第83頁\共有101頁\編于星期六\9點鉗口要結(jié)合緊密，有污物要及時清洗當前第84頁\共有101頁\編于星期六\9點測量5A以下較小電流時，可將被測導(dǎo)線多繞幾圈再放入鉗口測量。被測的實際電流等于儀表讀數(shù)除以放進鉗口中導(dǎo)線的圈數(shù)當前第85頁\共有101頁\編于星期六\9點測量完畢，一定要將儀表的量程開關(guān)置于最大位置上當前第86頁\共有101頁\編于星期六\9點思考與練習鉗形電流表的最大優(yōu)點是什么？簡述互感器式鉗形電流表的結(jié)構(gòu)和用途。簡述電磁系鉗形電流表的結(jié)構(gòu)和用途。如何正確使用鉗形電流表測量電路中的電流？返回章目錄當前第87頁\共有101頁\編于星期六\9點§2-5電流表與電壓表的選擇和使用1.掌握電流表與電壓表的選用原則。2.掌握電流表與電壓表的使用方法。當前第88頁\共有101頁\編于星期六\9點一、電流表和電壓表的選擇根據(jù)電工測量的目的和要求，合理選擇電流表和電壓表。在選擇時應(yīng)按照儀表類型、準確度、儀表內(nèi)阻、量程、工作條件以及絕緣強度等方面，既全面又有所側(cè)重地進行選擇。當前第89頁\共有101頁\編于星期六\9點選擇儀表類型

測量直流電流、電壓—選擇磁電系儀表。測量交流電流、電壓—選擇電磁系或整流系儀表，當要求準確度較高時，可選擇電動系儀表。交、直流兩用—選擇交、直流兩用的電磁系儀表，在要求準確度較高的場合可選擇電動系儀表。當前第90頁\共有101頁\編于星期六\9點選擇儀表準確度作為標準表或精密測量：選用0.1級或0.2級的儀表；實驗室：選用0.5級或1.0級的儀表；一般的工程測量：選用1.5級以下的儀表。與儀表配合使用的附加裝置，如分流電阻、分壓電阻、儀用互感器等，其準確度等級應(yīng)比