電工技術(shù)第12章 電工儀表ppt課件

1、第 12 章電工儀表第 12 章電 工 儀 表12.1電工儀表的分類(lèi)電工儀表的分類(lèi)12.2常用指示儀表的工作原理常用指示儀表的工作原理12.3電工測(cè)量技術(shù)電工測(cè)量技術(shù)12.4萬(wàn)用電表萬(wàn)用電表12.5兆歐表兆歐表12.6電橋電橋本章小結(jié)本章小結(jié)第 12 章電工儀表12.1 電工儀表的分類(lèi)電工儀表的分類(lèi)12.1.1 按被測(cè)量的種類(lèi)分類(lèi)按被測(cè)量的種類(lèi)分類(lèi)電工儀表按被測(cè)量的種類(lèi)分類(lèi)，電工儀表按被測(cè)量的種類(lèi)分類(lèi)， 有電有電流表又分為安培表，流表又分為安培表， 毫安表，毫安表， 微安表微安表等）、等）、 電壓表又分為伏特表、電壓表又分為伏特表、 毫伏表毫伏表等）、等）、 功率表、功率表、 電度表、電度表、

2、 功率因數(shù)表、功率因數(shù)表、 歐歐姆表、姆表、 兆歐表等。兆歐表等。 如表如表12-1所示。所示。 第 12 章電工儀表第 12 章電工儀表第 12 章電工儀表12.1.2 按工作原理分類(lèi)按工作原理分類(lèi)電工儀表按工作原理可分為磁電式儀表、電工儀表按工作原理可分為磁電式儀表、 電磁電磁式儀表、式儀表、 電動(dòng)式儀表和整流式儀表，電動(dòng)式儀表和整流式儀表， 如表如表12-2所示。所示。 第 12 章電工儀表第 12 章電工儀表12.1.3 按被測(cè)電流種類(lèi)分類(lèi)按被測(cè)電流種類(lèi)分類(lèi)電工儀表按被測(cè)電流的種類(lèi)分為直流儀表、電工儀表按被測(cè)電流的種類(lèi)分為直流儀表、 交交流儀表和交直流兩用儀表，流儀表和交直流兩用儀表，

3、 如表如表12-3所示。所示。 第 12 章電工儀表第 12 章電工儀表12.1.4 按準(zhǔn)確度分類(lèi)按準(zhǔn)確度分類(lèi)電工儀表的準(zhǔn)確度是根據(jù)儀表的最大引用誤差來(lái)電工儀表的準(zhǔn)確度是根據(jù)儀表的最大引用誤差來(lái)分級(jí)的。分級(jí)的。 所謂最大引用誤差，所謂最大引用誤差， 就是指儀表在正常工就是指儀表在正常工作條件下進(jìn)行測(cè)量可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差作條件下進(jìn)行測(cè)量可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差A(yù)測(cè)測(cè)量值與實(shí)際值之差與儀表量值與實(shí)際值之差與儀表的最大量程的最大量程Am之比，之比， 如以百分?jǐn)?shù)表示，如以百分?jǐn)?shù)表示， 則為則為%100mAA第 12 章電工儀表例如有一準(zhǔn)確度為2.5級(jí)的電壓表， 其最大量程為250V， 則該量程下可能

4、產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為A=Am=2.5%250 V=6.25 V 如果換用100 V量程， 則該量程下可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為A=Am=2.5%100 V=2.5 V 因而， 一個(gè)精度已定的儀表， 測(cè)量某一個(gè)物理量時(shí)， 選擇的量程越大， 帶來(lái)的絕對(duì)誤差就越大。第 12 章電工儀表應(yīng)用相對(duì)誤差絕對(duì)誤差與實(shí)際值的百分比可以分析用同一量程測(cè)量不同大小物理量時(shí)的精度比較問(wèn)題。 例如用250 V量程， 分別測(cè)量200 V、 50 V兩個(gè)電壓： 測(cè)量200 V電壓時(shí)的相對(duì)誤差： %125. 3%10020025. 61測(cè)量50 V電壓時(shí)的相對(duì)誤差： %5 .12%1005025. 62第 12 章電工儀表儀

5、表標(biāo)注的準(zhǔn)確度數(shù)值越大， 引用誤差就越大， 該儀表的精度就越低。 0.1、 0.2級(jí)的儀表一般用于進(jìn)行精密測(cè)量或校正其他儀表， 0.5級(jí)、 1.0級(jí)儀表一般用于實(shí)驗(yàn)室， 2.5級(jí)、 5.0級(jí)儀表一般用于工程測(cè)量。 在儀表的表面上通常都標(biāo)有儀表類(lèi)型、 準(zhǔn)確度等級(jí)、 電流種類(lèi)以及儀表的絕緣耐壓強(qiáng)度和放置位置符號(hào)等， 幾種常見(jiàn)符號(hào)的含義如表12-4所示。 第 12 章電工儀表第 12 章電工儀表12.2 常用指示儀表的工作原理常用指示儀表的工作原理12.2.1 電工指示儀表的基本結(jié)構(gòu)電工指示儀表的基本結(jié)構(gòu)測(cè)量裝置由驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)量裝置由驅(qū)動(dòng)裝置、 反作用裝置和阻反作用裝置和阻尼裝置三部分尼裝置三部分組

6、成。組成。 (1) 驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置。 驅(qū)動(dòng)裝置是利用儀表中通驅(qū)動(dòng)裝置是利用儀表中通過(guò)電流后在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電磁作用，過(guò)電流后在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電磁作用， 使可動(dòng)使可動(dòng)部分受到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。部分受到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 第 12 章電工儀表(2) 反作用裝置。 儀表的可動(dòng)部分在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)時(shí)， 應(yīng)在測(cè)量機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)與指針偏轉(zhuǎn)角成正比的起彈簧作用的反作用力矩， 其方向和驅(qū)動(dòng)力矩的方向相反， 以平衡驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 避免指針偏轉(zhuǎn)時(shí)沖擊過(guò)大。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩與反作用力矩完全相等時(shí)， 由于力矩平衡作用， 可動(dòng)部分停留在一定位置， 這樣， 與可動(dòng)部分一起偏轉(zhuǎn)的指針的偏轉(zhuǎn)角的大小就能反映被測(cè)電

7、量的大小。 實(shí)用的儀表反作用裝置一般采用游絲。第 12 章電工儀表（3） 阻尼裝置。 當(dāng)儀表的可動(dòng)部分達(dá)到平衡位置時(shí)， 由于慣性作用， 不會(huì)立即停下來(lái)，而是在平衡位置附近來(lái)回?cái)[動(dòng)振蕩一段時(shí)間后才能穩(wěn)定。 為了能夠盡快讀數(shù)， 減少可動(dòng)部分?jǐn)[動(dòng)的時(shí)間， 儀表中必須裝有阻尼裝置， 用來(lái)消耗可動(dòng)部分的動(dòng)能， 以限制可動(dòng)部分的擺動(dòng)。常用儀表的阻尼裝置有空氣阻尼器和電磁感應(yīng)阻尼器兩種， 分別如圖12-1a）、 （b所示。 第 12 章電工儀表圖12-1 儀表軸上的阻尼器（a） 空氣阻尼器; （b） 電磁感應(yīng)阻尼器第 12 章電工儀表12.2.2 磁電系儀表磁電系儀表磁電系儀表的結(jié)構(gòu)如圖磁電系儀表的結(jié)構(gòu)如圖

8、12-2所示，所示， 它的測(cè)量機(jī)它的測(cè)量機(jī)構(gòu)是由固定的磁路系統(tǒng)和可動(dòng)的線圈部分組成。構(gòu)是由固定的磁路系統(tǒng)和可動(dòng)的線圈部分組成。 第 12 章電工儀表圖12-2 磁電系儀表第 12 章電工儀表儀表的固定部分是磁路系統(tǒng)， 磁路系統(tǒng)包括永久磁鐵、 固定在磁鐵兩極的極掌以及處于兩個(gè)極掌之間的圓柱形鐵芯， 圓柱形鐵芯固定在儀表支架上， 采用這種結(jié)構(gòu)是為了減少磁阻， 并使極掌和鐵芯間的空氣隙中產(chǎn)生均勻的輻射形磁場(chǎng)。 這個(gè)磁場(chǎng)的特點(diǎn)是沿著圓柱形鐵芯的表面， 磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等， 而方向則和圓柱形表面垂直。 圓柱形鐵芯與極掌間留有一定的氣隙， 使可動(dòng)線圈在氣隙中轉(zhuǎn)動(dòng)。第 12 章電工儀表當(dāng)線圈通有電流 I 時(shí)

9、， 線圈的兩個(gè)有效邊受到大小相等、 方向相反的電磁力F， 其方向如圖12-3所示， 其電磁力矩大小為T(mén)=F b=BIlN b=K1I （12-1）式中B為空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度； l為線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度； N為線圈的匝數(shù)； b為線圈的寬度； K1為比例常數(shù)。第 12 章電工儀表在這個(gè)電磁力矩的作用下， 線圈和指針便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)， 同時(shí)游絲被扭緊而產(chǎn)生反作用力矩，也稱(chēng)為阻力矩。 游絲的反作用力矩與指針偏轉(zhuǎn)角成正比， 即Tf = K2 （12-2）當(dāng)游絲的反作用力矩與電磁力矩達(dá)到平衡時(shí)， 可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 這時(shí)T=Tf （12-3）第 12 章電工儀表于是， 偏轉(zhuǎn)角為KIIKK21（12-4） 由

10、上式可知， 指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比， 按此即可在標(biāo)度尺上作均勻刻度。 當(dāng)線圈中無(wú)電流時(shí)， 指針應(yīng)指在零的位置。 第 12 章電工儀表磁電系儀表只能用來(lái)測(cè)量直流， 由于永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向不能改變， 所以只有通入直流電流才能產(chǎn)生穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)。 如果線圈中通入的是交流電流， 由于交流電流的方向不斷改變， 轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也是交變的， 故可動(dòng)部分由于慣性作用， 還來(lái)不及轉(zhuǎn)過(guò)去， 又得轉(zhuǎn)回來(lái)。 結(jié)果只能左右搖擺無(wú)法測(cè)得讀數(shù)。 要測(cè)量交流可以在此機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加整流器， 構(gòu)成整流系儀表， 即可進(jìn)行交直流測(cè)量。第 12 章電工儀表磁電系儀表的優(yōu)點(diǎn)是刻度均勻； 靈敏度和準(zhǔn)確度高； 消耗電能量少； 由于

11、儀表本身的磁場(chǎng)強(qiáng)， 所以受外磁場(chǎng)影響小。 它的缺點(diǎn)是只能測(cè)量直流； 過(guò)載能力小， 主要是由于其被測(cè)電流是通過(guò)游絲導(dǎo)入和導(dǎo)出的， 線圈導(dǎo)線又很細(xì)， 所以過(guò)載時(shí)容易使游絲彈性發(fā)生變化或使線圈燒毀。 磁電系儀表常用來(lái)測(cè)量直流電壓、 直流電流和電阻等。 第 12 章電工儀表12.2.3 電磁系儀表電磁系儀表電磁系儀表有吸引型和排斥型兩種，電磁系儀表有吸引型和排斥型兩種， 這里只介這里只介紹排斥型電磁系儀表的工作原理。紹排斥型電磁系儀表的工作原理。 排斥型電磁系儀排斥型電磁系儀表的結(jié)構(gòu)如圖表的結(jié)構(gòu)如圖12-4所示。所示。 它的固定部分包括固定圓它的固定部分包括固定圓線圈和固定在線圈內(nèi)的固定鐵片。線圈和固

12、定在線圈內(nèi)的固定鐵片。 可動(dòng)部分由固定可動(dòng)部分由固定在轉(zhuǎn)軸上的可動(dòng)鐵片、在轉(zhuǎn)軸上的可動(dòng)鐵片、 游絲、游絲、 指針、指針、 阻尼片組成。阻尼片組成。 第 12 章電工儀表圖12-4 排斥型電磁系儀表第 12 章電工儀表圓型線圈通電后， 固定鐵片和可動(dòng)鐵片同時(shí)被磁化， 而且兩鐵片的極性相同， 互相排斥，使可動(dòng)鐵片轉(zhuǎn)動(dòng)， 因而使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 所以這種結(jié)構(gòu)叫圓線圈排斥型。 當(dāng)圓線圈中的電流方向改變時(shí)， 固定鐵片和可動(dòng)鐵片被磁化的極性也同時(shí)改變， 但仍然互相排斥， 可動(dòng)鐵片的受力和轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變， 如圖12-5所示。 第 12 章電工儀表圖12-5 排斥型電磁系儀表工作原理第 12 章電工儀表在磁路沒(méi)有

13、飽和的情況下， 鐵片被磁化后的磁場(chǎng)與線圈的磁動(dòng)勢(shì)NI成正比， 參考第6章電磁鐵的吸引力計(jì)算結(jié)論， 可知電磁吸力與磁場(chǎng)的二次方有關(guān)， 所以， 電磁力矩為T(mén)=K1 (NI)2=K1I2 （12-5）式中， NI為固定線圈的磁動(dòng)勢(shì)， I 為交流電流的有效值。 第 12 章電工儀表將這個(gè)電磁力矩T與游絲的反作用力矩Tf = K2相平衡， 得 K1I2=K2 （12-6） 電磁式儀表的指針偏轉(zhuǎn)的角度與被測(cè)電流的平方成正比， 所以刻度是不均勻的。2221KIIKK第 12 章電工儀表12.2.4 電動(dòng)式儀表電動(dòng)式儀表電動(dòng)式儀表是利用兩個(gè)通電線圈之間的電動(dòng)力來(lái)電動(dòng)式儀表是利用兩個(gè)通電線圈之間的電動(dòng)力來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)

14、動(dòng)力矩的。產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的。 其結(jié)構(gòu)如圖其結(jié)構(gòu)如圖12-6所示。所示。 它的固定它的固定線圈分為平行排列、線圈分為平行排列、 在指針兩側(cè)互相對(duì)稱(chēng)的兩部分，在指針兩側(cè)互相對(duì)稱(chēng)的兩部分， 中間留有空隙，中間留有空隙， 以便使轉(zhuǎn)以便使轉(zhuǎn)軸可以穿過(guò)，軸可以穿過(guò)， 這種結(jié)構(gòu)可獲得均勻的工作磁場(chǎng)。這種結(jié)構(gòu)可獲得均勻的工作磁場(chǎng)。 改改變固定線圈兩部分之間的串、變固定線圈兩部分之間的串、 并聯(lián)關(guān)系，并聯(lián)關(guān)系， 可以得到可以得到兩種不同的電流量程。兩種不同的電流量程。 可動(dòng)線圈與轉(zhuǎn)軸相連，可動(dòng)線圈與轉(zhuǎn)軸相連， 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上還裝有指針、上還裝有指針、 游絲和空氣阻尼器的阻尼鋁片。游絲和空氣阻尼器的阻尼鋁片。 第 12

15、 章電工儀表圖12-6 電動(dòng)式儀表第 12 章電工儀表電動(dòng)式儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的基本原理和電磁式測(cè)量機(jī)構(gòu)工作原理類(lèi)似， 如圖12-7(a)所示。 當(dāng)固定線圈通有直流電流I1時(shí)， 固定線圈就產(chǎn)生了一個(gè)磁場(chǎng)。 此時(shí)如果可動(dòng)線圈通過(guò)的電流為I2， 由于可動(dòng)線圈處于固定線圈的磁場(chǎng)中， 必將受到電磁力F的作用， （其方向可由左手定則確定使儀表可動(dòng)部分在轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 直到與游絲產(chǎn)生的反作用力矩相平衡為止。 第 12 章電工儀表圖12-7 電動(dòng)式儀表的轉(zhuǎn)矩第 12 章電工儀表指針停在某一刻度上， 即可讀出指示值。 當(dāng)電流I1和I2同時(shí)改變方向時(shí)，如圖12-7b所示， 電磁力F的方向不會(huì)改變， 因而可動(dòng)

16、線圈所受到的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的方向也不會(huì)改變。 因而， 電動(dòng)式儀表可以測(cè)量直流電量， 也可以測(cè)量交流電量。 電動(dòng)式儀表用在直流電路中時(shí)， 其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩T與相互作用的固定線圈和可動(dòng)線圈中的電流乘積成正比， 即T=K1I1I2 （12-7）式中， K1為與結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。 第 12 章電工儀表當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩T與游絲產(chǎn)生的反作用力矩Tf = K2相平衡時(shí)， 偏轉(zhuǎn)角212121IKIIIKK（12-8）該式表明， 電動(dòng)式儀表在測(cè)量直流電流或電壓時(shí)， 偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)線圈中的電流的積成正比， 利用這個(gè)結(jié)論， 電動(dòng)式儀表可以測(cè)量直流電路的電功率。 第 12 章電工儀表若電動(dòng)式儀表測(cè)量交流電流或交流電壓時(shí)， I1和I2分別是

17、通過(guò)固定線圈和可動(dòng)線圈的電流的有效值， j為兩個(gè)電流之間的相位差， 可以證明轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的平均值為T(mén)=K1I1I2 cos j （12-9）同上可得偏轉(zhuǎn)角coscos212121IKIIIKK（12-10）第 12 章電工儀表該式表明， 電動(dòng)式儀表可以測(cè)量交流電路的電功率。 電動(dòng)式儀表的優(yōu)點(diǎn)是交直流都能適用， 準(zhǔn)確度高； 缺點(diǎn)是受外界磁場(chǎng)影響大， 不能承受較大的過(guò)載。 另外需要注意的是， 電動(dòng)式功率表， 標(biāo)尺刻度均勻； 而電動(dòng)式電壓表、 電流表， 由于其偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)線圈中電流的積成正比， 故標(biāo)尺刻度是不均勻的。 第 12 章電工儀表 12.3 電工測(cè)量技術(shù)電工測(cè)量技術(shù)12.3.1 電流的測(cè)量電流的

18、測(cè)量測(cè)量電流時(shí)應(yīng)把電流表串接在被測(cè)電路中，測(cè)量電流時(shí)應(yīng)把電流表串接在被測(cè)電路中， 如圖如圖12-8(a)所示。所示。 為了使電流表的串入不影為了使電流表的串入不影響電路原有的工作狀態(tài)，響電路原有的工作狀態(tài)， 電流表的內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)電流表的內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電路的負(fù)載電阻。遠(yuǎn)小于電路的負(fù)載電阻。 一般電流表的內(nèi)阻一般電流表的內(nèi)阻越小越好，越小越好， 因此使用時(shí)絕不允許電流表并接因此使用時(shí)絕不允許電流表并接于負(fù)載兩端，于負(fù)載兩端， 否則會(huì)損壞儀表。否則會(huì)損壞儀表。 第 12 章電工儀表圖12-8 電流表和分流器第 12 章電工儀表1 直流電流的測(cè)量測(cè)量直流電流通常使用磁電式電流表， 這種儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)即表頭

19、所允許通過(guò)的電流很小， 一般只有幾微安到幾十毫安， 不能直接測(cè)量較大的電流。 為了擴(kuò)大它的量程， 就需要在表頭兩端并聯(lián)一個(gè)稱(chēng)為分流器的電阻RA， 如圖12-8(b)所示。 第 12 章電工儀表圖中被測(cè)電流 I 經(jīng)表頭電阻R0和分流器RA分流后， 流經(jīng)表頭的電流為 I0， 通過(guò)分流公式可得AARRRII00（12-11）通過(guò)上式即可求得RA11000nRIIRRA（12-1）式中， n為擴(kuò)程倍數(shù)。第 12 章電工儀表由式12-12可知， 需要擴(kuò)大的量程愈大， 則分流器的電阻RA應(yīng)愈小。 多量程電流表具有幾個(gè)標(biāo)有不同量程的接頭， 這些接頭可分別與相應(yīng)阻值的分流器并聯(lián)。 例如實(shí)驗(yàn)室常用的CA19-A

20、型5 A、 10 A是雙量程電流表， 內(nèi)部電路如圖12-9所示， 它的分流電阻分別為RA1和RA1+RA2。 第 12 章電工儀表圖12-9 CA19-A型雙量程電流表內(nèi)部電路第 12 章電工儀表例12-1 有一磁電式電流表， 當(dāng)無(wú)分流器時(shí)， 表頭的滿標(biāo)值電流為5 mA。 表頭電阻為20 ， 今欲使其量程滿標(biāo)值為1 A， 問(wèn)分流器的電阻應(yīng)為多大？解 先求擴(kuò)程倍數(shù)n， 即200105130IIn再求分流電阻， 有1 . 012002010nRRA第 12 章電工儀表2 交流電流的測(cè)量圖12-10為T(mén)A型5 A、 10 A雙量程電流表的內(nèi)部接線圖， 串聯(lián)接法時(shí)為5 A擋， 并聯(lián)時(shí)為10 A擋。 第

21、 12 章電工儀表圖12-10 TA型雙量程電流表的內(nèi)部接線圖第 12 章電工儀表12.3.2 電壓的測(cè)量電壓的測(cè)量1 直流電壓的測(cè)量直流電壓的測(cè)量直流電壓的測(cè)量一般使用磁電式儀表，直流電壓的測(cè)量一般使用磁電式儀表， 磁電式磁電式表頭通過(guò)的電流很小，表頭通過(guò)的電流很小， 內(nèi)阻也很小，內(nèi)阻也很小， 因此必須在表因此必須在表頭上串聯(lián)一個(gè)稱(chēng)為倍壓器的高值電阻頭上串聯(lián)一個(gè)稱(chēng)為倍壓器的高值電阻RV， 如圖如圖12-11所示，所示， 這樣既擴(kuò)大了量程又增加了電壓表的內(nèi)阻。這樣既擴(kuò)大了量程又增加了電壓表的內(nèi)阻。 第 12 章電工儀表圖12-11 電壓表與倍壓器第 12 章電工儀表對(duì)圖12-11的電路， 應(yīng)用

22、分壓公式可得VRRRUU000（12-13）可求得000) 1() 1(RmRUURV（12-1）式中, R0為表頭內(nèi)阻， m為電壓表量程擴(kuò)大倍數(shù)。 第 12 章電工儀表由式12-14可知， 需要擴(kuò)大的量程越大， 則倍壓器的電阻值應(yīng)越高。 對(duì)于多量程電壓表， 其內(nèi)部可由表頭分別是相應(yīng)阻值的倍壓器串聯(lián)構(gòu)成。 圖12-12為一個(gè)三量程電壓表的內(nèi)部電路。第 12 章電工儀表圖12-12 三量程式電壓表內(nèi)部電路第 12 章電工儀表例12-2有一電壓表， 其量程為5 V， 內(nèi)阻為1000 。 現(xiàn)要使其量程擴(kuò)大到500 V， 問(wèn)需要串聯(lián)多大電阻的倍壓器？解 根據(jù)式12-14）， 需要串聯(lián)的電阻阻值為505

23、0) 15500() 1(00RUURVk 第 12 章電工儀表2 交流電壓的測(cè)量測(cè)量交流電壓一般使用電磁式儀表， 其表頭內(nèi)固定線圈是由細(xì)導(dǎo)線繞制的， 匝數(shù)很多，電阻值很大， 電感的影響可以忽略， 因此常用與磁電式儀表一樣的方法通過(guò)串聯(lián)附加電阻RV來(lái)擴(kuò)大量程。 測(cè)量600 V以上的交流電壓時(shí)， 為了安全， 一般采用電壓互感器降壓后進(jìn)行測(cè)量。 第 12 章電工儀表12.3.3 電功率的測(cè)量電功率的測(cè)量功率表的量程分為電流量程和電壓量程，功率表的量程分為電流量程和電壓量程， 使用使用時(shí)電流和電壓線圈都不允許超過(guò)量程。時(shí)電流和電壓線圈都不允許超過(guò)量程。 電流量程的電流量程的變換通過(guò)改變固定線圈的串、

24、變換通過(guò)改變固定線圈的串、 并聯(lián)接法來(lái)實(shí)現(xiàn)；并聯(lián)接法來(lái)實(shí)現(xiàn)； 電電壓量程的變換則通過(guò)改變串接在可動(dòng)線圈上的附加電壓量程的變換則通過(guò)改變串接在可動(dòng)線圈上的附加電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。 功率表的內(nèi)、功率表的內(nèi)、 外部接線和電路符號(hào)如圖外部接線和電路符號(hào)如圖12-13所所示。示。 第 12 章電工儀表圖12-13 功率表及接線方法（a） 內(nèi)部接線; （b） 電氣符號(hào); （c） 測(cè)量電路第 12 章電工儀表1 直流電功率的測(cè)量直流電功率可以用電壓表和電流表間接測(cè)量； 也可以用功率表直接測(cè)量。 功率表的接法如圖12-13(c)所示， 電流線圈與負(fù)載串聯(lián)， 電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)， 不能接錯(cuò)， 使用中還要注意電

25、流線圈和電壓線圈的電源端標(biāo)記“*”， 應(yīng)把標(biāo)有“*”的始端接在電源的同一側(cè)， 否則指針將反轉(zhuǎn)。 第 12 章電工儀表由電動(dòng)式儀表的原理知， 指針偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)線圈的電流乘積成正比。 功率表電流線圈的電流就是負(fù)載電流 I， 通過(guò)電壓線圈的電流與負(fù)載電壓U成正比， 因此功率表的的指針偏轉(zhuǎn)角與電壓和電流的乘積成正比， 即與負(fù)載功率成正比。 =KUI=KP （12-15）一般安裝式功率表為直讀單量程式， 表上示數(shù)即為功率數(shù)。 但便攜式功率表一般為多量程式， 在表和標(biāo)度尺上不直接標(biāo)注功率大小， 只標(biāo)注分格數(shù)m。第 12 章電工儀表在選好不同的電流與電壓量程后， 每一分格才可以表示具體的功率數(shù)。 在讀數(shù)前，

26、 應(yīng)先選擇合適的電壓量程Um、 電流量程Im， 兩者的乘積為滿刻度功率數(shù)， 除以分格數(shù)m可得到每格功率數(shù)又稱(chēng)功率表常數(shù)）mmmIUC（12-16）測(cè)量后， 用每格功率數(shù)C乘以指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)， 計(jì)算得到所測(cè)功率PP=C （12-17）第 12 章電工儀表例12-3 有一只電壓量程為250 V， 電流量程為3 A， 標(biāo)尺分格數(shù)為75格的功率表，現(xiàn)用它來(lái)測(cè)量負(fù)載的功率， 當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)50格時(shí)負(fù)載功率為多少？解 先計(jì)算功率表常數(shù)C10753250mmmIUC（W/格）故被測(cè)功率為P=C=1050=500 （W）第 12 章電工儀表2 單相交流電功率的測(cè)量單相交流負(fù)載的有功功率為P=UI cosj （12

27、-18）式中， U、 I 分別為負(fù)載電壓和電流的有效值， j為電壓電流的相位差， cosj為負(fù)載的功率因數(shù)。 第 12 章電工儀表由電動(dòng)式儀表測(cè)量交流時(shí)的原理可知， 其指針的偏轉(zhuǎn)角不但正比于兩個(gè)線圈電流有效值的乘積， 而且正比于兩電流相位差的余弦。 =KI1I2 cosj 功率表的電壓線圈本身電阻大， 又串接有較大的附加電阻， 其線圈感抗與電阻相比可以忽略不計(jì)， 故可以認(rèn)為電壓線圈的電流與負(fù)載電壓同相， 而流過(guò)電流線圈的電流即為負(fù)載電流。 第 12 章電工儀表3 三相功率的測(cè)量（1） 一表法測(cè)量。 所謂一表法， 就是使用一只單相有功功率表測(cè)量三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載電路的有功功率。 在對(duì)稱(chēng)的三相系統(tǒng)中，

28、三相負(fù)載是對(duì)稱(chēng)的， 故三相負(fù)載功率相等； 因而可以用一只單相有功功率表測(cè)量其中一相負(fù)載的功率P1， 其接線如圖12-14所示，乘以3得到總功率。 第 12 章電工儀表圖12-14 一表法測(cè)量三相有功功率第 12 章電工儀表總功率為P=3P1 （12-19）（2） 三表法測(cè)量。 三表法是用三只單相有功功率表測(cè)量不對(duì)稱(chēng)三相四線制電路的功率。 三相四線制供電系統(tǒng)中用電負(fù)載多數(shù)情況是不對(duì)稱(chēng)的， 這時(shí)可以用3只單相有功功率表分別測(cè)量三相的功率， 三相電路的總功率為3只單相有功功率表之和。P=PU+PV+PW （12-20）其接線方法如圖12-15所示。第 12 章電工儀表圖12-15 三表法測(cè)量三相有功

29、功率第 12 章電工儀表（3） 兩表法測(cè)量。兩表法是有兩只單相有功功率表測(cè)量三相三線制電路的有功功率。 三相三線制電路， 無(wú)論負(fù)載對(duì)稱(chēng)與否， 都可用兩只有功功率表來(lái)測(cè)量三相有功功率， 并且三相電路總的有功功率P等于兩表讀數(shù)之和。 即P=P1+P2 （12-21） 兩表法測(cè)量三相有功功率的接線如圖12-16所示， 為了分析方便， 取三相星形負(fù)載電路來(lái)計(jì)算功率。第 12 章電工儀表圖12-16 兩表法測(cè)量三相有功功率第 12 章電工儀表對(duì)于三相三線制電路有 iU+iV+iW=0 （12-22）三相瞬時(shí)功率為 p=uUiU+uViV+uWiW =uUiU+uViV+uW(iUiV) =(uUuW)i

30、U+(uVuW)iV =uUWiU+uVWiV （12-23）第 12 章電工儀表則三相有功功率為T(mén)UUWTtiuiuTtpTP0VVW0d)(1d12VVW1UUWcoscosIUIU式中， UUW、UVW分別為兩個(gè)功率表電壓線圈的電壓有效值， IU、IV分別為兩個(gè)功率表電流線圈的電流有效值， j1為功率表1上的電壓與電流的相位差， j1為功率表2上的電壓與電流的相位差。第 12 章電工儀表因而 P=P1+P2 （12-25） 可見(jiàn)， 使用兩表法可以測(cè)量三相電路的總功率， 但要注意在實(shí)際負(fù)載中， 負(fù)載功率因數(shù)較低時(shí)， 線電壓與線電流的相位差可能大于90， 其中一只功率表的指針會(huì)反偏， 這時(shí)應(yīng)

31、將電流線圈反接才能正常讀數(shù)， 此時(shí)總功率應(yīng)為正接功率表的讀數(shù)與反接功率表的讀數(shù)之差， 即對(duì)被反接電流線圈的功率表讀數(shù)取負(fù)值。 第 12 章電工儀表 12.4 萬(wàn)用電表萬(wàn)用電表12.4.1 模擬式萬(wàn)用表模擬式萬(wàn)用表模擬式萬(wàn)用表的外形如圖模擬式萬(wàn)用表的外形如圖12-17所示。所示。第 12 章電工儀表圖12-17 模擬式萬(wàn)用電表（a） 模擬式萬(wàn)用表示意圖; （b） MF64型萬(wàn)用表外形第 12 章電工儀表1. 直流電流的測(cè)量 測(cè)量直流電流時(shí)， 首先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于直流電流擋位上， 再將萬(wàn)用電表串聯(lián)在電路中，使得電流由紅表筆接于萬(wàn)用電表電池的“+”端流入， 由黑表筆接于萬(wàn)用電表電池的“”端流出。 由于

32、表頭只能測(cè)量微小的直流電流， 所以測(cè)量直流電流時(shí)， 在表頭兩端并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的電阻稱(chēng)為分流電阻）， 對(duì)被測(cè)電流進(jìn)行分流。 第 12 章電工儀表萬(wàn)用電表采用閉路式分流器來(lái)完成分流電阻的轉(zhuǎn)換， 如圖12-18所示。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于某一量程位置時(shí)， 對(duì)應(yīng)的分流電阻接入測(cè)量電路中， 完成對(duì)被測(cè)電流的分流。 當(dāng)被測(cè)電流的大小無(wú)法確定時(shí)， 應(yīng)先采用最大量程進(jìn)行測(cè)量， 再根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)選擇適合的量程， 以減小測(cè)量誤差。 必須注意， 不可以帶電轉(zhuǎn)換量程。 第 12 章電工儀表圖12-18 測(cè)量直流電流的原理電路第 12 章電工儀表2. 直流電壓的測(cè)量測(cè)量直流電壓時(shí)， 首先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋位上， 再將

33、萬(wàn)用電表并聯(lián)在被測(cè)電壓的兩端， 使紅表筆（“+”端接在電位較高的一端， 黑表筆（“”端接在電位較低的一端。 第 12 章電工儀表由于表頭只能通過(guò)微小的直流電流， 所以測(cè)量直流電壓時(shí)， 在表頭一端會(huì)串聯(lián)適當(dāng)阻值的電阻稱(chēng)為降壓電阻）， 對(duì)被測(cè)電壓進(jìn)行分壓。 降壓電阻擴(kuò)展了被測(cè)電壓的量程。 如果改變降壓電阻的阻值， 就改變了測(cè)量電壓的量程。 也就是說(shuō)， 每一個(gè)量程對(duì)應(yīng)相應(yīng)的降壓電阻。 萬(wàn)用電表常采用“公用式電阻來(lái)完成降壓電阻的轉(zhuǎn)換， 如圖12-19所示。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于某一量程時(shí)， 對(duì)應(yīng)的降壓電阻接入電路中， 完成對(duì)被測(cè)電壓的降壓。 第 12 章電工儀表圖12-19 測(cè)量直流電壓的原理電路第 12

34、章電工儀表3 交流電壓的測(cè)量當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于交流電壓擋時(shí)， 其測(cè)量電路如圖12-20所示。 由于表頭只能測(cè)量直流電流， 所以必須將交流電壓整流成直流電壓才能進(jìn)行測(cè)量。 當(dāng)被測(cè)交流電壓處于正半周時(shí)， 二極管VD1導(dǎo)通、 VD2截止， 此時(shí)的電路與測(cè)量直流電壓的電路相同； 當(dāng)被測(cè)交流電壓處于負(fù)半周時(shí)， 二極管VD2導(dǎo)通、 VD1截止， 表頭被短路了， 沒(méi)有電流流過(guò)。 第 12 章電工儀表圖12-20 測(cè)量交流電壓的原理電路第 12 章電工儀表4 電阻的測(cè)量測(cè)量電阻時(shí)， 將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于歐姆擋， 將待測(cè)電阻接在萬(wàn)用電表的紅表筆萬(wàn)用電表的“+”端和黑表筆萬(wàn)用電表的“”端）。 其測(cè)量電路如圖12-21所示。

35、 第 12 章電工儀表圖12-21 測(cè)量電阻的原理電路第 12 章電工儀表測(cè)量時(shí)， 待測(cè)電阻未知）、 調(diào)節(jié)電阻知）、 內(nèi)部電池和表頭形成閉合回路， 產(chǎn)生電流， 指針偏轉(zhuǎn)， 指示對(duì)應(yīng)的數(shù)值。 待測(cè)電阻的阻值越大， 產(chǎn)生的電流會(huì)越小， 表頭指針的偏轉(zhuǎn)會(huì)越小。 可見(jiàn)， 電阻值的刻度與電壓、 電流的刻度方向是相反的。 在讀數(shù)時(shí)， 須將指針指示數(shù)值乘以對(duì)應(yīng)的量程， 才能得到電阻阻值。 比如指針指示為10， 量程為10， 則待測(cè)電阻的阻值為10 。 第 12 章電工儀表在實(shí)際測(cè)量之前， 需要對(duì)萬(wàn)用電表進(jìn)行調(diào)零。 方法是將紅、 黑兩個(gè)表筆相接， 旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)電阻器， 使指針指向“0”。 須注意， 每一次轉(zhuǎn)換歐姆

36、擋的量程后， 都需要重新調(diào)零。 如果調(diào)零時(shí)指針始終無(wú)法指向“0”， 則可能是電池電量不足或接觸不良造成的， 可以根據(jù)情況更換電池或進(jìn)行維修。 在選擇量程時(shí)， 應(yīng)盡量使被測(cè)電阻值處于量程標(biāo)尺弧長(zhǎng)的中心部位， 這樣測(cè)量精度會(huì)高一些。 第 12 章電工儀表12.4.2 數(shù)字式萬(wàn)用表數(shù)字式萬(wàn)用表數(shù)字式萬(wàn)用表內(nèi)部由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、數(shù)字式萬(wàn)用表內(nèi)部由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、 測(cè)量轉(zhuǎn)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路、換電路、 模仿模仿/數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路、 顯示邏輯電顯示邏輯電路、路、 顯示器組成，顯示器組成， 其中模其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)轉(zhuǎn)換、 顯示邏顯示邏輯和顯示器部分采用獨(dú)立的邏輯器件替代了模輯和顯示器部分采用獨(dú)立的邏輯器件替代了模

37、擬式萬(wàn)用表簡(jiǎn)單的表頭。擬式萬(wàn)用表簡(jiǎn)單的表頭。 數(shù)字式萬(wàn)用表外形數(shù)字式萬(wàn)用表外形如圖如圖12-22所示。所示。 第 12 章電工儀表圖12-22 數(shù)字萬(wàn)用表第 12 章電工儀表手持式數(shù)字萬(wàn)用表的顯示器已普遍采用字高為26 mm的大屏幕LCD液晶顯示器）； 臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表的顯示器常采用七段LED數(shù)碼管或熒光數(shù)碼管。 模擬式萬(wàn)用表是從直流電流表擴(kuò)展而來(lái)的， 而數(shù)字萬(wàn)用表是從直流數(shù)字電壓表擴(kuò)展而來(lái)的。 所以被測(cè)量在表內(nèi)須先通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)， 才能進(jìn)行測(cè)量； 多擋轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的作用與模擬萬(wàn)用表相同。 第 12 章電工儀表12.5 兆兆 歐歐 表表兆歐表俗稱(chēng)搖表，兆歐表俗稱(chēng)搖表， 是用于測(cè)量

38、各種電氣是用于測(cè)量各種電氣設(shè)備絕緣電阻的儀表，設(shè)備絕緣電阻的儀表， 如圖如圖12-23所示。所示。 絕緣電阻是指用絕緣材料隔開(kāi)的兩個(gè)導(dǎo)體絕緣電阻是指用絕緣材料隔開(kāi)的兩個(gè)導(dǎo)體之間的電阻，之間的電阻， 是衡量電氣設(shè)備絕緣性能好壞是衡量電氣設(shè)備絕緣性能好壞的重要參數(shù)。的重要參數(shù)。 絕緣材料發(fā)熱、絕緣材料發(fā)熱、 受潮、受潮、 老化、老化、 被污染后，被污染后， 其絕緣電阻會(huì)下降，其絕緣電阻會(huì)下降， 進(jìn)而造成電進(jìn)而造成電氣設(shè)備產(chǎn)生短路或漏電事故。氣設(shè)備產(chǎn)生短路或漏電事故。 第 12 章電工儀表12.5.1 兆歐表的結(jié)構(gòu)兆歐表的結(jié)構(gòu)圖圖12-23是兆歐表的外形圖。是兆歐表的外形圖。 常見(jiàn)的兆歐表內(nèi)部常見(jiàn)的

39、兆歐表內(nèi)部由高壓手搖發(fā)電機(jī)、由高壓手搖發(fā)電機(jī)、 磁電系比率表和測(cè)量線路三部磁電系比率表和測(cè)量線路三部分組成。分組成。 第 12 章電工儀表圖12-23 兆歐表第 12 章電工儀表高壓手搖發(fā)電機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速12 r/min下即可產(chǎn)生較高的電壓。 常用的電壓等級(jí)包括100 V、 250 V、 500 V、 1000 V、 2500 V、 5000 V等。 選擇兆歐表的原則是： 額定電壓在500 V或以下的電氣設(shè)備， 選用500 V或1000 V的兆歐表； 500 V以上的電氣設(shè)備， 選用2500 V的兆歐表； 高壓設(shè)備選用2500 V或5000 V的兆歐表。 第 12 章電工儀表磁電系比率表由磁路部

40、分、 電路部分和指針組成， 如圖12-24所示。 磁路部分包括了外側(cè)的永久磁鐵和內(nèi)部鐵芯； 內(nèi)部鐵芯分兩類(lèi)， 一類(lèi)是帶缺口的圓柱形鐵芯， 一類(lèi)是橢圓形鐵芯。 永久磁鐵和內(nèi)部鐵芯之間形成的磁場(chǎng)是不均勻的。 電路部分包括了兩個(gè)可動(dòng)線圈。 兩個(gè)線圈相交成固定的交角， 連同指針固定在同一轉(zhuǎn)軸上。 兆歐表刻度的基本單位是兆歐M）。第 12 章電工儀表圖12-24 磁電式比率表結(jié)構(gòu)示意圖(a) 帶缺口的鐵芯; (b) 橢圓形鐵芯第 12 章電工儀表12.5.2 工作原理工作原理兆歐表的電路圖如圖兆歐表的電路圖如圖12-25所示。所示。 兆歐表有三個(gè)兆歐表有三個(gè)接線端：接線端： “線端、線端、 “地端和地端

41、和“屏端。屏端。 第 12 章電工儀表圖12-25 兆歐表電路圖第 12 章電工儀表測(cè)量時(shí)， 將被測(cè)電阻Rx接在線端和地端之間， 形成兩個(gè)電流回路。 一個(gè)電流回路是從發(fā)電機(jī)電源正端， 經(jīng)被測(cè)電阻Rx、 限流電阻RA、 可動(dòng)線圈 1 回到電源負(fù)端。 此電流回路電流為 I1， 即 AXRRUI1（12-26） 在磁場(chǎng)中， 電流 I1產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T1。 第 12 章電工儀表另一個(gè)回路是從發(fā)電機(jī)電源正端， 經(jīng)限流電阻RV、 可動(dòng)線圈2回到電源負(fù)端的。 此電路的電流為 I2， 即vRUI 2（12-27）可動(dòng)線圈2也產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T2。第 12 章電工儀表可動(dòng)線圈1和2繞制時(shí)， 使其轉(zhuǎn)矩T1和T2方向相反

42、。 一個(gè)作為轉(zhuǎn)動(dòng)力矩， 另一個(gè)作為反作用力矩， 且不均勻的磁場(chǎng)分布使得轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡時(shí)， 指針偏轉(zhuǎn)角由兩個(gè)可動(dòng)線圈中的電流比所決定， 這是磁電式比率表的基本原理。 由21IIK（12-28）可知AxvvAxRRRKRURRUK（12-30）第 12 章電工儀表12.5.3 兆歐表的使用兆歐表的使用1. 兆歐表的選擇兆歐表的選擇測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的電壓等級(jí)和絕緣電阻的測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的電壓等級(jí)和絕緣電阻的測(cè)量范圍來(lái)進(jìn)行兆歐表的選擇。測(cè)量范圍來(lái)進(jìn)行兆歐表的選擇。 如果電氣設(shè)備的電壓等級(jí)低于兆歐表的電壓等級(jí)，如果電氣設(shè)備的電壓等級(jí)低于兆歐表的電壓等級(jí)， 兆歐表的高電壓有可能損壞電氣設(shè)備的絕緣。兆

43、歐表的高電壓有可能損壞電氣設(shè)備的絕緣。 如果如果電氣設(shè)備的電壓等級(jí)高于兆歐表的電壓等級(jí)，電氣設(shè)備的電壓等級(jí)高于兆歐表的電壓等級(jí)， 則測(cè)則測(cè)量出的阻值將無(wú)法反映高壓時(shí)真實(shí)的絕緣電阻值。量出的阻值將無(wú)法反映高壓時(shí)真實(shí)的絕緣電阻值。 第 12 章電工儀表應(yīng)保證電氣設(shè)備的絕緣電阻值落在兆歐表的測(cè)量范圍以內(nèi)。 比如， 額定電壓為380 V的籠型異步電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣電阻最低值為0.5 M， 應(yīng)選擇以0 M為起始刻度的兆歐表，不可以選擇起始刻度為1 M的兆歐表， 否則無(wú)法測(cè)量出正確的絕緣電阻值。 第 12 章電工儀表2 兆歐表的用前檢查在使用兆歐表之前須對(duì)兆歐表進(jìn)行檢查。 首先， 檢查兆歐表的外觀是否完好，

44、 端子、 搖柄、 表頭是否完好， 測(cè)試用的導(dǎo)線是否完好。 其次， 對(duì)兆歐表進(jìn)行開(kāi)路試驗(yàn)。 將線端和地端開(kāi)路， 搖動(dòng)手柄， 使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速120 r/min， 指針應(yīng)指在處。 第 12 章電工儀表3 測(cè)量過(guò)程中的注意事項(xiàng) （1） 絕緣電阻的測(cè)量必須在電氣設(shè)備不帶電的情況下進(jìn)行。 對(duì)于大電感或含有大電容的設(shè)備， 斷電后需充分放電后方可測(cè)量。 第 12 章電工儀表（2） 如果測(cè)量電路中的絕緣電阻， 須將被測(cè)電阻接在線端與地端之間。 如果測(cè)量電機(jī)某一相的絕緣電阻， 須將線端接被測(cè)相， 地端接電機(jī)的機(jī)座。 如果測(cè)量電纜的絕緣電阻， 須將線端接電纜的纜芯， 地端接電纜外皮， 屏端接電纜內(nèi)層絕緣

45、物。 （3） 兆歐表須水平放置， 進(jìn)行手搖測(cè)量， 一般使轉(zhuǎn)速達(dá)到120 r/min， 等待1 min后讀數(shù)。如果被測(cè)物的電容較大， 應(yīng)等到指針?lè)€(wěn)定不變時(shí)讀數(shù)。 第 12 章電工儀表12.6 電電 橋橋直流單臂電橋適合測(cè)量中值電阻，直流單臂電橋適合測(cè)量中值電阻， 測(cè)量測(cè)量范圍為范圍為1106 ； 直流雙臂電橋適合測(cè)量低值直流雙臂電橋適合測(cè)量低值電阻，電阻， 測(cè)量范圍為測(cè)量范圍為106101 。 交流交流電橋常用來(lái)精確測(cè)量電容、電橋常用來(lái)精確測(cè)量電容、 電感和電阻等電電感和電阻等電參數(shù)。參數(shù)。 12.6.1 直流單臂電橋直流單臂電橋 直流單臂電橋又稱(chēng)為惠斯登電橋，直流單臂電橋又稱(chēng)為惠斯登電橋， 其

46、外形其外形如圖如圖12-26所示。所示。 第 12 章電工儀表圖12-26 直流電橋（a） 面板圖; （b） 外形圖第 12 章電工儀表1 工作原理直流單臂電橋的原理圖如圖12-27所示。 被測(cè)電阻Rx與已知電阻R2、 R3、R4連接成四邊形， 稱(chēng)為電橋的四個(gè)橋臂。 在電橋的一個(gè)對(duì)角線上接入一個(gè)檢流計(jì)， 稱(chēng)為“橋”， 在電橋的另一個(gè)對(duì)角線上接入直流電源和限流電阻R， 稱(chēng)為電橋的“電源對(duì)角線”。 第 12 章電工儀表圖12-27 惠斯登電橋原理圖第 12 章電工儀表當(dāng)電源接通后， 調(diào)節(jié)橋臂電阻R2、R3、R4的阻值。 當(dāng)c、d兩點(diǎn)的電位不相等時(shí)，橋路中的電流 Ig0， 檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。 當(dāng)c、d

47、兩點(diǎn)的電位相等時(shí)， Ucd=0， 檢流橋路中的電流 Ig=0， 檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)， 電橋處于平衡狀態(tài)， 有342RRRRx第 12 章電工儀表即4432KRRRRRx（12-30）式中， 電阻R2、 R3是電橋的比率臂， R4是比較臂， Rx是待測(cè)臂。 可見(jiàn)， 待測(cè)電阻的阻值由比率值K和電阻R4決定。 比率值K常為10n， 電阻R4常為從零連續(xù)可調(diào)的電阻。 實(shí)際電橋中， 已將比率值K和電阻R4作成了讀數(shù)盤(pán)， 方便使用。 第 12 章電工儀表2 測(cè)量過(guò)程（1） 測(cè)量前， 首先將檢流計(jì)的鎖扣打開(kāi)， 并調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕， 使指針指在零位； 將被測(cè)電阻接入電橋的測(cè)量端鈕。 （2） 根據(jù)萬(wàn)用表粗測(cè)的結(jié)果，

48、選擇比率臂和比較臂。 原則是盡可能地將比較臂的四個(gè)可調(diào)電阻全部利用起來(lái)， 這樣可以提高測(cè)量精度。 （3） 按下電源按鈕， 接通電源。 第 12 章電工儀表（4） 輕按檢流計(jì)的粗調(diào)按鈕， 觀察檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向和幅度。 如果偏轉(zhuǎn)幅度超出允許范圍， 應(yīng)立即松開(kāi)粗調(diào)按鈕。 如果偏轉(zhuǎn)幅度在允許范圍內(nèi)， 則根據(jù)檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向調(diào)節(jié)比較臂的電阻。 如果指針向“+”方向偏轉(zhuǎn)， 應(yīng)增加比較臂的電阻； 反之， 減小比較臂的電阻。 反復(fù)調(diào)節(jié)比較臂電阻， 直至檢流計(jì)指針指向零位。 調(diào)節(jié)比較臂時(shí)， 應(yīng)每調(diào)節(jié)一次電阻值， 按一次粗調(diào)按鈕， 檢測(cè)一次； 直到檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)較小時(shí)， 才可按死粗調(diào)按鈕。 第 12 章電工

49、儀表（5） 輕按檢流計(jì)的細(xì)調(diào)按鈕。 反復(fù)調(diào)節(jié)比較臂電阻， 直至檢流計(jì)指針指向零位。 方法與步驟4一樣。 當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)時(shí)， 讀出比率臂和比較臂的數(shù)值， 求得被測(cè)電阻Rx=比率臂讀數(shù)比較臂讀數(shù)之和。 （6） 讀數(shù)完畢后， 依次松開(kāi)細(xì)調(diào)按鈕、 粗調(diào)按鈕、 電源按鈕， 再拆下被測(cè)電阻， 最后將檢流計(jì)鎖扣鎖上。 如果檢流計(jì)沒(méi)有鎖扣， 需將G按鈕松開(kāi)， 以保護(hù)檢流計(jì)不受振動(dòng)而損壞。第 12 章電工儀表12.6.2 直流雙臂電橋直流雙臂電橋電氣測(cè)量中常需要測(cè)量阻值在電氣測(cè)量中常需要測(cè)量阻值在1 以下的小電以下的小電阻，阻， 比如電機(jī)繞組電阻、比如電機(jī)繞組電阻、 變壓器的繞組電阻和分變壓器的繞組電阻和分

50、流器電阻等。流器電阻等。 如果使用直流單臂電橋進(jìn)行測(cè)量，如果使用直流單臂電橋進(jìn)行測(cè)量， 引線電阻和接觸電阻會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，引線電阻和接觸電阻會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響， 造成較造成較大的測(cè)量誤差。大的測(cè)量誤差。 直流雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)可以減直流雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)可以減小引線和接觸電阻引起的誤差。所以，小引線和接觸電阻引起的誤差。所以， 這種電橋這種電橋常用于測(cè)量小電阻。常用于測(cè)量小電阻。 直流雙臂電橋又稱(chēng)為凱爾文直流雙臂電橋又稱(chēng)為凱爾文電橋，電橋， 如圖如圖12-28所示。所示。 第 12 章電工儀表圖12-28 QJ44型直流雙臂電橋外形第 12 章電工儀表1 工作原理直流雙臂電橋的原理電路如圖12

51、-29所示。 其中RP3、 RP3、 RP4、 RP4是橋臂電阻；RP3和RP3、 RP4和RP4是機(jī)械聯(lián)動(dòng)的， 在調(diào)節(jié)過(guò)程中。 R是跨接電阻， 阻值很小。 Rx和RN分別是被測(cè)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻， 這兩個(gè)電阻都為四個(gè)引出端的電阻。 圖中， P1、P2和P3、P4分別為這兩個(gè)電阻的電位端子。 /44/33RPRPRPRPRRRR第 12 章電工儀表C1、C2和C3、C4分別為這兩個(gè)電阻的電流端子。 雙臂電橋?qū)㈦娢欢俗拥慕泳€電阻和引線電阻接到電阻值較高的RP3、 RP4和 RP3、 RP4的支路中； 將電流端子的接線電阻和引線電阻接入電源支路和跨線電阻支路中， 從而利用對(duì)稱(chēng)連接消除了接線電阻和引線電

52、阻對(duì)測(cè)量的影響。 第 12 章電工儀表圖12-29 凱爾文電橋的原理電路第 12 章電工儀表直流雙臂電橋的平衡條件為XNRPRPRRRR43被測(cè)電阻為NRPRPXRRRR34（12-31）第 12 章電工儀表2. 本卷須知 （1） 直流雙臂電橋的測(cè)量過(guò)程與直流單臂電橋基本相同。 （2） 被測(cè)電阻為四端電阻， 一般電阻外側(cè)的兩個(gè)引線為電流端， 電阻內(nèi)側(cè)的兩條引線為電位端。 如果電阻自身沒(méi)有電位端和電流端， 需自行引出， 如圖12-30所示。（3） 由于直流雙臂電橋電路中的電阻都是小電阻， 所以工作電流很大， 需用大容量的電源。 如果使用電池供電， 操作速度要快； 測(cè)量結(jié)束時(shí)要立即關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，

53、以防電池耗盡。 第 12 章電工儀表圖12-30 電位端子和電流端子示意圖第 12 章電工儀表12.6.3 交流電橋交流電橋交流電橋常用來(lái)測(cè)量電阻、交流電橋常用來(lái)測(cè)量電阻、 電容和電感等參數(shù)，電容和電感等參數(shù)， 又稱(chēng)為萬(wàn)能電橋，又稱(chēng)為萬(wàn)能電橋， 外形如圖外形如圖12-31所示。所示。 工作原理工作原理與直流電橋的工作原理相同，與直流電橋的工作原理相同， 交流電橋也將被測(cè)參交流電橋也將被測(cè)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)電容、數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)電容、 電感、電感、 電阻接入電橋進(jìn)行電阻接入電橋進(jìn)行比較，比較， 調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)使電橋處于平衡狀態(tài)，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)使電橋處于平衡狀態(tài)， 根據(jù)此根據(jù)此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的數(shù)值求出被測(cè)參數(shù)的數(shù)

54、值。時(shí)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的數(shù)值求出被測(cè)參數(shù)的數(shù)值。 第 12 章電工儀表圖12-31 QS18A萬(wàn)能電橋外形第 12 章電工儀表交流電橋由三部分組成： 橋體、 電源和指零儀。 橋體由可調(diào)電阻RA、 RB、 Rs、 固定電阻Rc100 和固定標(biāo)準(zhǔn)電容Cs0.1 F組成。 RA對(duì)應(yīng)面板上的“量程選擇旋鈕， RB對(duì)應(yīng)面板上的“讀數(shù)旋鈕， Rs對(duì)應(yīng)面板上的“損耗平衡旋鈕。 交流電橋采用兩種電源： 一種是測(cè)量高阻值電阻時(shí)使用的9 V直流電源； 一種是測(cè)量電容和電感時(shí)使用的1 kHz交流電源。 指零計(jì)大多采用配備晶體管放大器的磁電式儀表。第 12 章電工儀表1 電容的測(cè)量電容的測(cè)量電路如圖12-32所示， 此電路稱(chēng)

55、為維恩電橋。 圖12-32 維恩電橋的原理電路第 12 章電工儀表維恩電橋的平衡條件為AssBxxRCRRCR)1j()1j(被測(cè)電容量sBBxCRRC （12-32）第 12 章電工儀表被測(cè)電容的內(nèi)部電阻sBAxRRRR （12-33）電容的損耗因數(shù) D = tan=CsRs （12-34） 電容測(cè)量方法如下： 測(cè)量電容時(shí)， 將測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)置于“C位置。 接入被測(cè)電容。 首先調(diào)整“量程開(kāi)關(guān)， 將它置于合適的位置。 第 12 章電工儀表然后設(shè)置損耗倍率開(kāi)關(guān)。 如果測(cè)量一般電容器， “損耗倍率開(kāi)關(guān)置于D0.01擋； 如果測(cè)量電解電容， “損耗倍率開(kāi)關(guān)置于D1擋。 “損耗平衡開(kāi)關(guān)置于1左右的位置， 將“損耗微調(diào)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底。 將“靈敏度旋鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 逐步增大， 使得表針的偏轉(zhuǎn)略小于滿刻度。 然后反復(fù)調(diào)整“讀數(shù)”、 “損耗平衡和“靈敏度旋鈕至電橋處于平衡狀態(tài)。 電容值=量程開(kāi)關(guān)指示值讀數(shù)盤(pán)指示值； 電容的損耗值D=損耗倍率開(kāi)關(guān)指示值損耗平衡盤(pán)指示值。 第 12 章電工儀表2 電感的測(cè)量電感的測(cè)量電路如圖12-33所示。 此電路稱(chēng)為麥克斯威電橋。 圖12-