電動汽車測試與評價課件：電工儀表與測量基礎(chǔ) -

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頁電工儀表與測量基礎(chǔ)電動汽車測試與評價2023/11/16第2

頁目錄第1節(jié)電工測試的基本知識第2節(jié)

電工儀表的基本知識第3節(jié)電測量指示儀表技術(shù)特性第4節(jié)

電工儀表的校驗(yàn)第5節(jié)

數(shù)字儀表2023/11/16第3

頁一、電工測試的基本知識電工測量測量是為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程，包括測量對象、測量方法和測量設(shè)備3個要素。測量過程一般包括3個階段：（1）準(zhǔn)備階段。首先要明確“被測量”的性質(zhì)及測量所要達(dá)到的目的，然后選定測量方式，選擇合適的測量方法及相應(yīng)的測量儀器。（2）測量階段。建立測量儀器所必需的測量條件，慎重地進(jìn)行操作，認(rèn)真記錄測量數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)處理階段。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，考慮測量條件的實(shí)際情況．進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以求得測量結(jié)果和測量誤差。

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頁一、電工測試的基本知識測量方法的分類1、按照被測量的測量方式分類（1）直接測量：被測量與同類標(biāo)準(zhǔn)量直接比較。（2）簡介測量：對與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的幾個量進(jìn)行測量。（3）組合測量：被測量有多個，且能以某些可測量的組合形式表示。2、按度量器參與測量過程的方式分類（1）直讀法：直接從儀器儀表的刻度盤上讀出測量結(jié)果的方法。（2）比較法：將被測量與度量器通過較量儀器進(jìn)行比較。又分為平衡法、微差法和替代法。2023/11/16第5

頁二、電工儀表的基本知識電工儀表的分類

測量各種電磁量的儀器儀表系統(tǒng)稱為電工儀表。按其工作特點(diǎn)通常可分為指示儀表、數(shù)字儀表和比較儀器三大類，其中指示儀表是最常見的電工儀表。1、指示儀表：先將被測電磁量轉(zhuǎn)換為可動部分（其上附有指針等）的偏轉(zhuǎn)角位移，再根據(jù)指針在標(biāo)尺上指示的位置，直接讀出被測電磁量的數(shù)值。2、數(shù)字儀表：先將被測模擬量（即連續(xù)量，如電壓、電流等）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再以數(shù)字方式顯示出被測量的數(shù)值。3、比較儀器：將被測量與度量器（即標(biāo)準(zhǔn)單位的實(shí)體．如標(biāo)準(zhǔn)電池、標(biāo)準(zhǔn)電阻等）進(jìn)行比較，從而讀出被測量的數(shù)值。2023/11/16第6

頁二、電工儀表的基本知識電工儀表的原理與組成圖1.1

電工指示儀表的結(jié)構(gòu)先把被測量x轉(zhuǎn)按成儀表的測量機(jī)構(gòu)可以直接接受的過渡量y，這一步變換由測量線路完成。再將過渡量y，變?yōu)閮x表可動部分的偏轉(zhuǎn)角，這一步變換由測量機(jī)構(gòu)完成。通過偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角讀出被測量x的值。2023/11/16第7

頁二、電工儀表的基本知識指示儀表首先應(yīng)有一個將電量轉(zhuǎn)換成角位移的結(jié)構(gòu)，稱之為測量機(jī)構(gòu)。測量機(jī)構(gòu)通常包括以下5個部分：1、驅(qū)動裝置2、控制裝置：分利用機(jī)械力和利用電磁力兩種。3、阻尼裝置4、讀數(shù)裝置：由指示器與標(biāo)度盤組成。5、支撐裝置電工儀表的原理與組成2023/11/16第8

頁二、電工儀表的基本知識電工儀表的型號圖1.2

安裝式儀表的編制規(guī)則儀表的產(chǎn)品型號可以反映出儀表的用途和工作原理，對安裝式和便攜式儀表的型號，規(guī)定了不同的編制規(guī)則。便攜式儀表型號的組成：由于便攜式儀表不存在安裝問題，所以將安裝式儀表型號的形狀代號省略后，即是它的產(chǎn)品型號。2023/11/16第9

頁二、電工儀表的基本知識電工儀表的主要技術(shù)特性要保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠，就必須對測量儀表提出一定的質(zhì)量要求。對于一般電工測量指示儀表來說，主要有下列幾方面的要求：1、有足夠的準(zhǔn)確度2、變差小3、受外界因素影響小4、要具有適合被測量的靈敏度5、儀表本身消耗的功率盡量小6、要有良好的讀數(shù)裝置7、足夠的絕緣強(qiáng)度和過載能力8、良好的阻尼2023/11/16第10

頁三、電測量指示儀表技術(shù)特性幾種主要形式電測量指示儀表的性能比較詳見課本表1-4。電工儀表的選擇合理地選擇儀表通常是指保證測量準(zhǔn)確度前提下，確定儀表的類型、儀表的準(zhǔn)確度、儀表量程和儀表內(nèi)阻等。（1）儀表類型的選擇根據(jù)被測量是直流還是交流選用直流儀表或交流儀表。測量交流時，應(yīng)區(qū)分是正弦波還是非正弦渡。如果是正弦波電流（電壓），只需測其有效值即可換算出其它數(shù)值，采用任一種交流電流表（電壓表）均可進(jìn)行測量。如果是非正弦波電流（電壓），則應(yīng)區(qū)分是測量有效值、平均值、瞬時值還是最大值。2023/11/16第11

頁三、電測量指示儀表技術(shù)特性電工儀表的選擇（2）儀表準(zhǔn)確度等級的選擇儀表的準(zhǔn)確度越高，測量的結(jié)果也越可靠。選用儀表時要根據(jù)工程實(shí)際要求選用合適的準(zhǔn)確度的儀表，以保證測量結(jié)果的誤差被限制在容許的范圍以內(nèi)。但是不應(yīng)該盲目追求儀表的準(zhǔn)確度高，因?yàn)閮x表的準(zhǔn)確度越高，價格越貴，維修也較難。因此在能用準(zhǔn)確度較低的儀表就可滿足測量要求的情況下，就不要選用高準(zhǔn)確度的儀表。通常準(zhǔn)確度為0.1～0.2級的儀表用作標(biāo)準(zhǔn)表及作精密測量用；0.5～1.0級的儀表用于實(shí)驗(yàn)室一般測量：1.0～5.0級的儀表用于一般工業(yè)生產(chǎn)。2023/11/16第12

頁三、電測量指示儀表技術(shù)特性電工儀表的選擇（3）儀表量程的選擇根據(jù)被測量的大小選用量程適合的儀表，就可充分發(fā)揮儀表準(zhǔn)確度的作用，從而可以得到準(zhǔn)確度較高的測量結(jié)果。如果選擇不當(dāng)，用量程比被測量數(shù)值大礙多的儀表去測量較小的量時，其測量誤差將會很大。我們可以用下面的例子來說明：例如，為了要測量20V的直流電壓，如果選用準(zhǔn)確度為1.5級、量程為30V的電壓表，則測量結(jié)果中可能出現(xiàn)的最大絕對誤差測量20V電壓時的相對誤差為相對誤差是可以接受的。2023/11/16第13

頁三、電測量指示儀表技術(shù)特性電工儀表的選擇在上面的例題中，若采用準(zhǔn)確度為0.5級，但量程為150v的電壓表，則測量結(jié)果中可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為測量20V電壓時的相對誤差為由此可見，測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，不僅與儀表準(zhǔn)確度等級有關(guān)，而且與它的量程有關(guān)。在上述示例中，用量程為150V的0.5級電壓測量時所得出的測量誤差反而比用量程為30V的1.5級電壓表測量時大一些。因此，我們應(yīng)根據(jù)被測量的大小來選擇量程合適的儀表，一般應(yīng)使被測量的大小為儀表測量上限的1/2～2/3以上。2023/11/16第14

頁三、電測量指示儀表技術(shù)特性電工儀表的選擇（4）儀表內(nèi)阻的選擇在選擇儀表類型時，測量線路及被測對象的阻抗大小，對測量結(jié)果的準(zhǔn)確度的影響也必須予以充分注意。下面以電壓表、電流表為例來說明。對于電壓表來說，它在使用時是與被測電壓兩端并聯(lián)的，當(dāng)我們需要測量電阻兩端的電壓時，電壓表與電阻相并聯(lián)。如果選擇儀表類型不合適，儀表的內(nèi)阻不是足夠大時（相對于被測對象的電阻值來說），電壓表的接入將嚴(yán)重改變電路原有的工作狀況，因而造成很大的誤差，甚至根本不能進(jìn)行測量。對于電流表來說，它在測量時是串聯(lián)接入被測電路的，與電壓表的分析相似，為了使電流表的接入不至過多地影響原來電路的工作狀況，因此要求電流表的內(nèi)阻越小越好，一般當(dāng)電流表內(nèi)阻。2023/11/16第15

頁三、電測量指示儀表技術(shù)特性（5）根據(jù)使用場所及工作條件進(jìn)行選擇儀表A組A1組B組B1組C組工作條件溫度0～+40℃-20～+50℃-40～+60℃相對濕度95%85%95%85%95%霉菌、昆蟲有沒有有沒有有塊霧沒有沒有—沒有—凝露有有有沒有有塵土有有有有有最惡劣條件溫度-40～+60℃-40～+60℃-50～±60℃相對濕度95%95%95%95%95%霉菌、昆蟲有沒有沒有沒有有塊霧有（在海運(yùn)包裝條件下）有（在海運(yùn)包裝條件下）有凝露有沒有有沒有有塵土有（在包裝條件下）有（在包裝條件下）有2023/11/16第16

頁四、電工儀表的校驗(yàn)儀表在使用一段時間后，都要對它的質(zhì)量進(jìn)行檢查，看看它的準(zhǔn)確度是否還合乎儀表標(biāo)度盤上所標(biāo)明的準(zhǔn)確度，這個過程叫對儀表的校驗(yàn)。按照我國規(guī)定，0.1、0.2和0.5級標(biāo)準(zhǔn)表每年至少要進(jìn)行一次校驗(yàn)，其余儀表可以根據(jù)使用情況決定校驗(yàn)周期。

校驗(yàn)前的檢查在進(jìn)行儀表校驗(yàn)時，首先要對被校表進(jìn)行外觀檢查，看看是否有零件脫落或損壞之處，并輕輕搖晃被校表，看指針是否回到零位，并注意有無不正常的聲音，如果有上述現(xiàn)象則首先要予以消除。然后將儀表通電，使其指針在標(biāo)度尺上緩慢地上升和下降，觀察是否有卡針的現(xiàn)象，如果有卡針現(xiàn)象，應(yīng)經(jīng)過修理，才能進(jìn)行校驗(yàn)。2023/11/16第17

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)方法受檢項(xiàng)目儀表類別校驗(yàn)方法直流下的基本誤差及升降變差的測量0.1～0.5級直流及交直流兩用標(biāo)準(zhǔn)表直流補(bǔ)償法額定及擴(kuò)大頻率下的基本誤差及升降變差的測量0.1～0.5級交直流兩用及交流標(biāo)準(zhǔn)表交直流比較法直流下及交流下的基本誤差及升降變差的測量0.2級工作儀表及0.5～5.0級儀表直接比較法根據(jù)儀表的類別及準(zhǔn)確度，可按下表選擇校驗(yàn)方法。2023/11/16第18

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)方法校驗(yàn)儀表用得最多的是將被校表與標(biāo)準(zhǔn)表的示值直接比較的方法，稱為直接比較法。采用直接比較法時，標(biāo)準(zhǔn)表及與標(biāo)準(zhǔn)表配套使用的分流器、互感器的級別應(yīng)符合下表的規(guī)定。被檢表的準(zhǔn)確度級別標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確度級別與標(biāo)準(zhǔn)表一起使用的互感器級別與標(biāo)準(zhǔn)表一起使用的分流器級別不考慮更正考慮更正0.20.51.01.52.55.0—0.10.20.50.50.50.10.20.50.5——0.050.10.20.20.20.20.050.10.20.20.20.52023/11/16第19

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)線路1、直流電流表的校驗(yàn)電路如圖（a）所示為校驗(yàn)電流表的線路，調(diào)節(jié)RP1、RP2可以改變輸出電壓的大小，調(diào)節(jié)RP3可以改變電路的電阻值。RP1、RP2配合使用，可以比較平滑地調(diào)節(jié)并準(zhǔn)確地達(dá)到所需的電流值，在校驗(yàn)量程較小的電流表時，可選用這一線路。如圖（b）所示為用標(biāo)準(zhǔn)毫伏表校驗(yàn)電流表的線路。所測電流實(shí)際值如下式：2023/11/16第20

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)線路2、交流電流表的校驗(yàn)電路如圖所示為校驗(yàn)交流電流表的線路。與直流電流表所不同的是采用了交流電源,并用自耦變壓器T1、T2來調(diào)節(jié)電源的電壓。2023/11/16第21

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)線路3、直流電壓表的校驗(yàn)電路如圖所示線路中RP1和RP2是用以調(diào)節(jié)電壓的兩個電阻。RP1的電阻值通常要比RP2的電阻要大很多倍，這樣就可利用RP1作粗調(diào)用，RP2作細(xì)調(diào)用，這樣可以使得電壓的調(diào)節(jié)較為平滑，從而便于取得我們所需要的讀數(shù)。2023/11/16第22

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)線路4、交流電壓表的校驗(yàn)電路如圖所示為校驗(yàn)交流電壓表的線路，與直流電壓表的線路是類似的，只是采用了交流電源，并相應(yīng)采用了自耦變壓器T1和T2作為調(diào)節(jié)電壓的設(shè)備。2023/11/16第23

頁四、電工儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)線路5、功率表的校驗(yàn)電路2023/11/16第24

頁五、數(shù)字儀表數(shù)字儀表的測量機(jī)構(gòu)1、雙積分A/D轉(zhuǎn)換器2023/11/16第25

頁五、數(shù)字儀表數(shù)字儀表的測量機(jī)構(gòu)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理是對輸人模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變成與之成正比的時間間隔，然后利用時鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測出此時間間隔，進(jìn)而得到相應(yīng)的數(shù)字量輸出。由于該轉(zhuǎn)換電路是對輸入電壓的平均值進(jìn)行變換，所以它具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力，在數(shù)字測量中得到廣泛的應(yīng)用。右圖為雙積分A/D轉(zhuǎn)換器各工作處工作波形。2023/11/16第26

頁五、數(shù)字儀表數(shù)字儀表的測量機(jī)構(gòu)2、LED數(shù)碼管及字符管LED數(shù)碼管的管腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，a～g表示7個筆段。DP為小數(shù)點(diǎn)，LED數(shù)碼管分普通亮度和高亮度兩種，管子正常發(fā)光時工作電流為5～10mA，的屬普通數(shù)碼管，低于2A為高亮度數(shù)碼管，后者發(fā)光效率高而功耗低。此外，LED數(shù)碼管尚有一位、雙位、多位之分，多位數(shù)碼管適臺作動態(tài)掃描顯示。上述器件均能與CMOS或TTL電路匹配。

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頁五、數(shù)字儀表數(shù)字儀表的測量機(jī)構(gòu)2、LED數(shù)碼管及字符管LED字符管屬于特種數(shù)碼管，在數(shù)字儀表中專用于符號顯示。常見的有3中：“+”符號管（顯示+、-號極性）；“+1”符號管（顯示+1或-1）：“米”字符號管（顯示數(shù)字、運(yùn)算符號或26個英文字母，可作為單位顯示）。典型產(chǎn)品的外形及管腳排列如圖所示。2023/11/16第28

頁五、數(shù)字儀表數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表可縮寫為DVM。這里只討論用于測量直流電壓的DVM。加至DVM的直流電壓，可以是被測電壓本身，也可以是被測交流電壓經(jīng)過均值檢波器轉(zhuǎn)換的直流電壓。與模擬電壓表相比，數(shù)字電壓表有很多優(yōu)點(diǎn)。它的量程范圍寬、精度高，并以數(shù)字顯示結(jié)果；測量速度快；它能向外輸出數(shù)字信號，可與其它存儲、記錄、打印設(shè)備相連接；輸入阻抗高，一般可達(dá)10左右。目前數(shù)字電壓表已經(jīng)廣泛用于電壓的測量和儀表的標(biāo)準(zhǔn)。多量程數(shù)字直流電流表結(jié)構(gòu)圖如上圖。2023/11/16第29

頁五、數(shù)字儀表數(shù)字毫歐表數(shù)字毫歐表外形如右圖1，主要由