電工儀表基礎(chǔ)培訓(xùn)

第13章電工測(cè)量13.4電壓的測(cè)量13.1電工測(cè)量?jī)x表的分類13.2電工測(cè)量?jī)x表的型式13.3電流的測(cè)量13.6功率的測(cè)量13.7兆歐表13.5萬(wàn)用表13.8用電橋測(cè)量電阻、電容與電感13.9非電量的電測(cè)法本章要求：1.了解常用電工測(cè)量?jī)x表的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.掌握常用電工測(cè)量?jī)x表的使用方法。3.了解電橋測(cè)量電阻、電容和電感的方法。4.了解常用非電量的電測(cè)法。第13章電工測(cè)量電路中的各個(gè)物理量（如電壓、電流、功率、電能及電路參數(shù)等）的大小，除用分析與計(jì)算的方法外，常用電工測(cè)量?jī)x表去測(cè)量。

電工測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用主要有以下優(yōu)點(diǎn)：第13章電工測(cè)量1.電工測(cè)量?jī)x表的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，并有足夠的精確度。

2.電工測(cè)量?jī)x表可以靈活地安裝在需要進(jìn)行測(cè)量的地方，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄。3.電工測(cè)量?jī)x表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量問(wèn)題。4.能利用電工測(cè)量的方法對(duì)非電量進(jìn)行測(cè)量。13.1電工測(cè)量?jī)x表的分類1.按照被測(cè)量的種類分類

次序被測(cè)量的種類

儀表名稱

符號(hào)

電流表毫安表

電壓表千伏表功率表千瓦表

電度表相位表

頻率表歐姆表兆歐表1電流2電壓3電功率4電能5相位差6頻率7電阻AmAVkVWkWfMkWh2.按照工作原理分類型式符號(hào)被測(cè)量的種類磁電式整流式電磁式電動(dòng)式電流的種類與頻率電流、電壓、電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓、電功率、功率因數(shù)、電能量直流工頻和較高頻率的交流直流和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（見(jiàn)上表）4.按照準(zhǔn)確度分類最大基本誤差儀表的最大量程（滿標(biāo)值）

目前我國(guó)直讀式電工測(cè)量?jī)x表按照準(zhǔn)確度分為0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七級(jí)。

準(zhǔn)確度是電工測(cè)量?jī)x表的主要特性之一。準(zhǔn)確度較高（0.1，0.2，0.5）的儀表常用來(lái)進(jìn)行精密測(cè)量或校正其他儀表。相對(duì)額定誤差

準(zhǔn)確度是電工測(cè)量?jī)x表的主要特性之一。儀表的準(zhǔn)確度是根據(jù)儀表的相對(duì)額定誤差來(lái)分級(jí)的。例：一準(zhǔn)確度為2.5級(jí)的電壓表，其最大量程為50V，正常情況下,可認(rèn)為最大基本誤差是不變的,所以被測(cè)量值比滿標(biāo)值愈小，則相對(duì)測(cè)量誤差就愈大。如用上述電壓表來(lái)測(cè)量實(shí)際值為10V的電壓時(shí)，相對(duì)誤差為測(cè)量實(shí)際值為40V的電壓時(shí)，相對(duì)誤差為在選用儀表的量程時(shí)，一般應(yīng)使被測(cè)量的值超過(guò)儀表滿標(biāo)值的一半以上。則可能產(chǎn)生的最大基本誤差為電工測(cè)量?jī)x表上的幾種符號(hào)符號(hào)意義~~3~或~2kV或?或~~直流交流交直流三相交流儀表絕緣試驗(yàn)電壓2000V儀表直立放置儀表水平放置儀表傾斜60°度放置60°134.2電工測(cè)量?jī)x表的型式直讀式儀表測(cè)量各種電量的基本原理

利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與通入的電流之間有T=f(I)1）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩

T的部分使儀表可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。3）阻尼器能產(chǎn)生制動(dòng)力（阻尼力）的裝置，使儀表可動(dòng)部分能迅速靜止在平衡位置。直讀式儀表的基本組成部分2）產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC的部分當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩TC等于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T時(shí)，儀表可動(dòng)部分平衡在一定的位置。13.2電工測(cè)量?jī)x表的型式13.2.1磁電式儀表1.結(jié)構(gòu)螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)固定部分馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動(dòng)部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，螺旋彈簧及指針。極掌與鐵心之間的空氣隙的長(zhǎng)度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場(chǎng)。2.工作原理(1)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T的產(chǎn)生(2)阻轉(zhuǎn)矩TC的產(chǎn)生在線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC。線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到的轉(zhuǎn)矩T=k1IFSNF線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到轉(zhuǎn)矩

T線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，

彈簧的TC與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即TC=k2當(dāng)彈簧的阻轉(zhuǎn)矩T與線圈受到的轉(zhuǎn)矩TC達(dá)到平衡時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有T=TC

當(dāng)彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡即TC=T時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)部分便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，T=k1I，

TC=k2。儀表的標(biāo)度尺上作均勻刻度。3.阻尼作用的產(chǎn)生當(dāng)線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應(yīng)出電流，其電流再與磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力，于是可轉(zhuǎn)動(dòng)部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。

4.用途5.優(yōu)點(diǎn)：刻度均勻；靈敏度和準(zhǔn)確度高；阻尼強(qiáng)；消耗電能量??；受外界磁場(chǎng)影響小。缺點(diǎn)：只能測(cè)量直流；價(jià)格較高；不能承受較大過(guò)載。測(cè)量直流電壓、直流電流及電阻。13.2.2電磁式儀表1.結(jié)構(gòu)主要部分是固定的圓形線圈、線圈內(nèi)部有固定的鐵片、固定在轉(zhuǎn)軸上的可動(dòng)鐵片。圓形線圈小室312450推斥式電磁式儀表固定鐵片可動(dòng)鐵片2.工作原理儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=kI2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC

=k2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角

成正比，即當(dāng)

T=TC

時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流有效值的平方成正比。

線圈通入電流

I

磁場(chǎng)線圈通入電流

I

磁場(chǎng)

固定和可動(dòng)鐵片均被磁化(同一端的極性是相同的)可動(dòng)片因受斥力而帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，

交流為有效值因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以儀表標(biāo)度尺上的刻度是不均勻的。與軸相聯(lián)的活塞在小室中移動(dòng)產(chǎn)生阻尼力空氣阻尼器。3.用途

4.

優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單；價(jià)格低廉；可用于交直流；能測(cè)量較大的電流；允許較大的過(guò)載。缺點(diǎn)：刻度不均勻；易受外界磁場(chǎng)及鐵片中磁滯和渦流（測(cè)量交流時(shí)）的影響，因此準(zhǔn)確度不高。測(cè)量交流電壓、交流電流。13.2.3電動(dòng)式儀表1.結(jié)構(gòu)有兩個(gè)線圈：固定線圈和可動(dòng)線圈?？蓜?dòng)線圈與指針及空氣阻尼器的活塞都固定在軸上。螺旋彈簧固定線圈可動(dòng)線圈空氣阻尼器產(chǎn)生阻尼力2.工作原理FF可動(dòng)線圈固定線圈固定線圈中的電流

I1

(i1)

磁場(chǎng)可動(dòng)線圈中的電流

I2

(i2)與磁場(chǎng)相互作用電磁力

F線圈受到轉(zhuǎn)矩

T

線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，

儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通入直流時(shí)，T=k1I1I2通入交流時(shí)，

T=k1I1I2cosi1和i2的有效值i1和i2之間的相位差彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC

=k2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角

成正比，即當(dāng)

T=TC

時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與兩個(gè)電流(對(duì)交流為有效值)的乘積成正比。

儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通入直流時(shí)，T=k1I1I2通入交流時(shí)，T=k1I1I2cos=kI1I2（直流）=kI1I2cos

（交流）i1和i2之間的相位差4.

優(yōu)點(diǎn)：可用于交直流；準(zhǔn)確度較高。

缺點(diǎn)：受外界磁場(chǎng)影響大；不能承受較大過(guò)載。3.用途測(cè)量交直流電壓、電流及功率。13.3電流的測(cè)量

電流表的內(nèi)阻要很小。測(cè)量直流電流通常用磁電式電流表，若要擴(kuò)大電流表的量程，可在測(cè)量機(jī)構(gòu)上并聯(lián)一個(gè)分流電阻RA。電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，I負(fù)載AI負(fù)載RAR0I0式中：R0

——測(cè)量機(jī)構(gòu)的電阻

RA——分流器的電阻測(cè)量直流電流通常用磁電式電流表，測(cè)量交流電流通常用電磁式電流表。由可得三，分流三電阻可知三，需擴(kuò)三大的三量程三愈大三，則三分流三電阻三應(yīng)愈三小。例:有一磁三電式電流三表，三當(dāng)無(wú)三分流三器時(shí)三，表三頭的三滿標(biāo)三值電三流為5mA，表頭三電阻三為20。今三欲使三其量三程（三滿標(biāo)三值）三為1A，問(wèn)分三流器三的電三阻應(yīng)三為多三大？13三.4電壓三的測(cè)三量表的三內(nèi)阻三要很三高。測(cè)量三直流三電壓三通常三用磁三電式三電壓三表，若要三擴(kuò)大三電壓三表的三量程三，可三在測(cè)三量機(jī)三構(gòu)上三串聯(lián)三一個(gè)三倍壓三電阻RV。電壓三表應(yīng)三并聯(lián)三在被三測(cè)電三路兩三端，式中三：R0——測(cè)量三機(jī)構(gòu)三的電三阻RV——倍壓三器的三電阻U負(fù)載V+–U負(fù)載+–R0RV+–U0測(cè)量三直流三電壓三通常三用磁三電式三電壓三表，三測(cè)量三交流三電流三通常三用電三磁式三電壓三表。由可得三，串三聯(lián)電三阻可知三，需擴(kuò)三大的三量程三愈大三，則三串聯(lián)三電阻三應(yīng)愈三大。例:有一電壓三表，其量三程為50V，內(nèi)阻三為20三00。今三欲使三其量三程擴(kuò)三大到30三0V，問(wèn)還需三串聯(lián)三多大三電阻三的倍三壓器三？13三.5三.1磁電三式萬(wàn)三用表用來(lái)三測(cè)量三直流三電流三、直三流電三壓、三交流三電壓三和電三阻等1.直流三電流三的測(cè)三量測(cè)量直流電流的原理電路RA1RRA2RA3RA4RA5500mA50mA5mA0.5mA50AA+-+-RA1~RA5是分三流器三電阻三，改三變轉(zhuǎn)三換開(kāi)三關(guān)的三位置三，就三改變?nèi)朔秩髌魅碾娙?，三從而三改變?nèi)穗娙鞯娜砍倘?。量三程愈三大，三分流三器電三阻愈三小?3三.5萬(wàn)用三表直流三調(diào)整三電位三器13三.6功率三的測(cè)三量13三.6三.1單相三交流三和直三流功三率的三測(cè)量通常三用電三動(dòng)式三儀表三來(lái)測(cè)三量功三率功率三表的三接線三圖電壓線圈電流線圈ui2i1=i+–**負(fù)載固定三線圈三：匝三數(shù)少三，導(dǎo)三線粗三，與負(fù)三載串三聯(lián)，三作為三電流三線圈三?？蓜?dòng)三線圈三：匝三數(shù)多三，導(dǎo)三線細(xì)三，與負(fù)三載并三聯(lián)，三作為三電壓三線圈三。工作三原理三：I2正比U，且三可認(rèn)為i2與u同相所以三：13三.6功率三的測(cè)三量13三.6三.2三相三功率三的測(cè)三量在三三相三三線制三中，三廣泛三采用三兩功三率表三來(lái)測(cè)三量三三相功三率。iAW1W2****iBiCABC兩功三率表三測(cè)量三三相三功率工作三原理三：三相三瞬時(shí)三功率三：所以三，p=uAiA+uBiB+uC(–iA–iB)iC=三(uA–uC)iA+三(uB–uC)iB=uACiA+uBCiB=p1+p2p=pA+pB+pC=uAiA+uBiB+uCiC因?yàn)槿?，iA+iB+iC=三0可見(jiàn)三，三三相功三率可三用兩三個(gè)功三率表三來(lái)測(cè)三量。式中為uAC和iA之間三的相三位差三。iAW1W2****iBiCABCW1的讀數(shù)為W2的讀數(shù)為式中為uBC和iB之間三的相三位差三。兩功三率表