电工基础-第六章课件.ppt

1、 掌握常用电工测量基本知识，熟悉常用电工仪表的结构、原理、特点和使用方法。目目 录录目目 录录(1)指示仪表1）按工作电流种类分：直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。2）按工作原理分：磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系、静电系以及热电系。3）按被测对象名称或单位分：电流表、电压表、功率表、欧姆表、绝缘电阻表、电能表、频率表、相位表以及多种用途的仪表 如万用表等。(2)数字仪表 数字万用表、数字频率表、数字电压表等。(3)比较仪器 电位差计、各类电桥等，常用于较精密的测量。1.指示仪表的组成与基本原理 指示仪表一般由测量机构和测量线路两部分组成。被测量xA测量电路中间量测量机构偏转角位移图6

2、-1 指示仪表组成框图2.数字仪表的组成与基本原理数字仪表一般由测量线路、模/数（A/D）转换器及数字显示电路三部分组成图6-2 数字仪表组成框图被测模拟量测量电路中间模拟量A/D转换器数字量数字显示2.测量方法1.测量按获得测量结果的方式可以分类：（1）直接测量 （2）间接测量 （3）组合测量根据仪表工作原理，将测量方法分成：（1）直读法 （2）比较法 被测量的实际值称为真实值（真值），对被测量进行测量时，其测量结果称为测量值。真实值与测量值之间的差值称为误差，误差的大小反映了测量的准确程度。1.测量误差的表示方法（1）绝对误差 被测量的测量值Ax与真实值A之差称为绝对误差。xAA 式中 绝

3、对误差；Ax测量值；A实际值。（2）相对误差 绝对误差与实际值比值的百分数称为相对误差，即/A100%式中 相对误差。（3）引用误差绝对误差与仪表量程比值的百分数称为引用误差，即00100mnmmA00100nmA式中n引用误差；Am仪表量程。把最大绝对误差与仪表量程的比值称为仪表的最大引用误差，即式中nm最大引用误差；m最大绝对误差。2.仪表的准确度 准确度的高低用准确度等级表示。指示仪表的准确度等级按国家标准规定分为7级，见表6-1。仪表准确度等级与仪表最大引用误差应有如下关系：0000100mmKA3.仪表的灵敏度电工仪表指针偏转角的变化量与被测量的变化量之比称为灵敏度，即xSA式中 S

4、灵敏度；指针偏转角变化量；Ax被测量变化量。(1)系统误差系统误差是指测量过程中保持不变或遵循一定规律变化的误差，包括测量仪表本身的误差和测量方法上的误差。系统误差的消除方法主要有：1）测量前对仪表进行必要的校正。2）选择合理的测量方法，配置适当的测量仪表及附加装置，改善仪表的安装质量和配线方法，采取必要的屏蔽措施。3）采用特殊的测量方法以减小系统误差，常用方法有：替代法、正负误差补偿法和引入校正值法。(2)随机误差 随机误差也称偶然误差，是一种大小和符号都不确定，且无一定变化规律的误差。随机误差产生的原因主要由周围环境的各种随机变化引起的。随机误差必须采用重复测量的方法。(3)疏失误差 疏失

5、误差是明显地歪曲了测量结果的误差。电流和电压通常采用直读式仪表进行测量，交流电流和电压主要采用电磁式仪表进行测量。1.磁电式测量机构（1）结构与原理图6-3 磁电式测量机构1调零器 2游丝 3平衡锤4指针5永久磁铁 6转轴7极掌 8活动线圈 9圆柱形铁心（2）主要特点1）灵敏度高 2）准确度高 3）过载能力差 4）只能测量直流 5）消耗功率小2.电磁式测量机构（1）结构与原理图6-4 排斥式电磁式测量机构1平衡锤 2游丝 3指针4阻尼片 5转轴 6活动铁片7固定铁片 8固定线圈 9磁屏蔽（2）主要特点 1）结构简单，生产成本低。2）过载能力强。3）易受外来磁场干扰 4）按交流有效值刻度的仪表，

6、一般不宜测量直流，否则 会出现较大测量误差。5）测量准确度受频率影响。1.直流电流的测量图6-5直流电流表电路设被测电流为I时，测量机构指针满偏，线圈流过电流为IgPggPRRIKIRK电流表的量程扩大倍数，也称分流系数。若K已知，则11PgRRK图6-6所示为具有、和 三个量程的电流表电路，称为环形分流电路。的分流电阻为 ，。的分流电阻为 ，。的分流电阻 ，。有分流系数1I2I3I1I1PR11PRR2I2PR212PRRR3I3123PRRRR3PR113111PggPRRRRIKIR因此112233PPPgI RI RI RI R图6-6 电流表环形分流电路2.直流电压的测量图6-7 电

7、流电压表电路根据串联电路的性质，有()ggfUIRR电压表量程U与测量机构满偏电压Ug之比称为电压表的量程扩大倍数，gUmU(1)fgRmR可见，当电压表量程扩大m倍时，可串联的附加电阻值应为测量机构的（m-1）倍。测量电压时，电压表与被测电路并联，所以电压表的内阻越大，对被测电路影响越小，测量越准确。3.其他测量仪表(1)磁电式检流计 检流计是用来检定电路中是否有电流或电压的高灵敏度测量仪器。当被测电路的电阻与检流计内阻相等时，可获得最佳阻尼特性，这个电阻称为检流计的外临界电阻，一般取被测电路电阻 稍大于外临界电阻 ，即LRJR(1.11.2)LJRR检流计是一种高灵敏度仪表，使用时应注意1

8、）搬动时，应将短路开关短路。使用时，注意轻拿轻放。2）不允许用万用表、欧姆表测检流计内阻，以免通入过大的电流烧坏检流计。3）在被测量范围未知时，应配用分流器或串联保护电阻。4）保持检流计水平，并远离磁场及热源。(2)直流电位差计直流电位差计是用比较法对直流电压进行精确测量的一种仪器。1）直流电位差计的工作原理直流电位差计用比较法测电压的实质是电位补偿的原理。所谓电位补偿，就是用一个可以改变的已知电压Uk和被测电压Ux进行比较，通过改变Uk的大小，使之和Ux相等，即Ux=Uk。图6-10 直流电位差计原理电路2）直流电位差计的正确使用和维护 根据被测量的特点选择相应的电位差计。正确选用电源容量。

9、要求所选电源容量应超过工作电流的1000倍。选配合适的检流计。细心连接电位差计线路。正确进行测量。按说明书的要求存放和保管。交流电流的测量主要采用电磁式电流表,电磁式电流表的最大量程通常不超过200A，如果要测200A以上的电流需配互感器。2.交流电压的测量交流电压主要采用电磁式电压表测量。一、指针式万用表指针式万用表以指针的偏转来指示被测量的大小。它主要由磁电式测量机构（俗称表头）、测量线路和转换开关三部分组成。图613MF47型万用表面板1.MF47型万用表的技术参数2.MF47型万用表的使用方法(1)直流电流和电压的测量直流电流的测量线路为环形分流电路，直流电压的测量线路为附加电阻串联电

10、路。(2)交流电压的测量 万用表测量交流电压时，万用表的交流电压档，实际上是一整流式测量仪表。(3)电阻的测量万用表电阻档的实质，是一多量程欧姆表。图6-15 欧姆表原理电路(4)电平的测量万用表中的分贝（dB）刻度线是用来测电平的。(5)电容的测量(6)电感的测量(7)晶体管直流放大系数二、数字万用表1.DT930G型数字万用表的主要功能2.DT930G型数字万用表的使用方法（1）直流电压的测量(2)交流电压的测量（3）直流电流的测量（4）交流电流的测量（5）电阻的测量（6）电容的测量（7）二极管的测量（8）频率测量（9）晶体管放大系数hFE的测量1.钳形表的分类图617 模拟式钳形表CSH

11、T6SSa)钳形表的外形b)MG20型钳形表1可动铁片2被测载流导线3磁路系统4指针(2)数字式钳形万用表(1)模拟式钳形表2.数字式钳形表的使用（1）交流电流的测量（2）交、直流电压的测量（3）电阻的测量（4）通断测试（5）绝缘电阻的测量(1)电动式测量机构的工作原理图619电动式测量机构 1固定线圈2阻尼片3阻尼盒4游丝5指针6活动线圈(2)电动式仪表的基本特点1）准确度高。2）交、直流两用，并可测非正弦量。3）频率特性好。4）易受外界磁场干扰。5）过载能力差。6）仪表本身消耗功率大。1.功率表的工作原理图620功率表的工作原理CSHT6SSa)原理示意b)原理电路用功率表测功率时，可认为

12、电流线圈支路电流 与负载电流 相等，即I1I1II2VUIR当电流线圈阻抗远小于负载阻抗，电压线圈感抗远小于附加电阻时，可认为式中 I2电压线圈支路电流；U负载电压；RV电压支路电阻，包括附加电阻和电压线圈电阻。功率表指针转角为1 2coscoscosVUKI IKIK UIK PR式中 I、U负载电流和电压的有效值；cos负载功率因数；P负载功率。2.单相有功功率的测量实际测量功率时必须注意以下几点：（1）正确选择功率表的量程（2）正确接线 电流、电压支路如果同时反接，功率表指针会同样正向偏转，但这时电流线圈和电压线圈分别接在电源的A、B两极，如图623所示。较大的电位差不仅会造成测量误差，

13、而且会损坏线圈之间的绝缘，所以这种接法是不允许的。为减少测量误差，功率表可以有电压线圈支路前接和后接两种接线方式，如图6-24a、b所示。前接方式适用于负载阻抗远大于电流线圈阻抗的情况；后接方式则适用于负载阻抗远小于电压线圈支路阻抗的情况。图6-23 电流、电压端钮同时反接图624功率表的正确接线CSHT6SSa)电压线圈前接方式b)电压线圈后接方式（3）正确读数应注意，由于低功率因数功率表是按额定功率因数（如0.1或0.2）进行刻度的，当负载功率因数大于额定功率因数时，就可能出现负载电流、电压还未达到仪表量程值，而指针已达到或超过满刻度的情况。三、三相有功功率的测量1.用单相有功功率表测三相

14、有功功率（1）一表法适用于三相对称负载电路功率的测量。图625一表法测量三相功率CSHT6SSa)Y接对称负载b)接对称负载c)人工中点法（2）二表法在三相三线制电路中，不论电路是否对称，均可采用二表法来测负载有功功率用二表法时，应遵循以下接线规则：1）两表的电流线圈支路串入任意两线，它们的发电机端接在电源一侧。2）两表的电压线圈支路的发电机端接到各自的电流线圈支路所在的那一线，非发电机端都接在没有接功率表的那一条线（即第三条线）。图626二表法测量三相功率二表法不适用于不对称的三相四线制电路。（3）三表法2.用三相有功功率表测功率在三相三线制电路中，一般采用二元三相功率表。图628二元三相功

15、率表CSHT6SSa)D33W型三相功率表电路原理b)接线在三相四线制电路中，使用三元三相功率表直接测量功率。图6-29 三元三相功率表的接线方法一表法仅适用于三相对称电路无功功率的测量二表法是有两只功率表测量三相对称电路的无功功率。三表法适用于负载不对称的三相电路无功功率测量相位表主要用于测量交流电路中电压与电流间的相位差，当其刻度改用cos时，又称为功率因数表。(1)结构与工作原理图631电动式相位表CSHT6SS1、2动圈3定圈 相位表的指针（或动圈）最终偏转角度与电路中电压、电流间的相位差有关。如果标尺的刻度为“度”，就可以直接读出相位差，这时就作为相位表使用；如果标尺上的刻度是相位差

16、的余弦“cos”，可以直接读出功率因数，这时作为功率因数表使用。(2)使用注意事项1）不接电源时，指针可以停留在任何位置。2）注意电压、电流的测量限度。3）接线的方法与功率表相似。4）在规定的频率范围之内使用。5）在三相电路中应该采用三相功率因数表。计量电能的仪表称为电能表。电能表分为直流电能表和交流电能表两大类。直流电能表用以测量直流电能，多为电动式仪表。交流电能表用以测量交流电能，使用最广泛的是感应式交流电能表。一、感应式测量机构(1)结构与工作原理 感应式测量机构是利用交变磁场与导体感应电流之间具有相互作用的原理制成的，其结构如图6-32所示。图6-32 感应式测量机构 1电流元件 2电

17、压元件3铝制圆盘感应式测量机构通过交流电时，产生的电磁转矩与功率之间的关系为1TK P式中 T电磁转矩，即铝盘平均转动转矩；P负载有功功率；1比例系数。(2)感应式测量机构的特点 1）测量准确度低。2）本身磁场强、转矩大，不易受外磁场干扰。3）只适用于固定频率的交流电路。二、单相电能表(1)结构与原理 感应式单相电能表由感应式测量机构、永久磁铁和计算机构组成。在一定时间内，铝盘转过的圈数与负载消耗能量之间的关系为NKW式中N铝盘在t时间内转过的圈数；W负载在t时间内消耗的电能（kWh）；K电能表常数，单位转/千瓦时（r/kWh）。图6-33 感应式单相电能表的结构示意 1电流元件 2电压元件3

18、蜗轮蜗杆4转轴5铝制圆盘 6永久磁铁(2)接线 单相有功电能表的接线有直接接入和经互感器接入两种方式。图6-34单相有功电能表的正确接线a)直接接入 b)经电流互感器接入(1)三相三线有功电能表(2)三相四线有功电能表图635三相有功电能表接线CSHT6SSa)三相三线二元件有功电能表b)三相四线三元件有功电能表(1)附加电流线圈的三相无功电能表 采用附加线圈的三相无功电能表适用于电源对称的三相三线电路和三相四线电路，不论负载是否对称。(2)具有60相位差的三相无功电能表。60相位差的三相无功电能表广泛应用于电源对称的三相三线电路。(1)准确度等级(2)额定电压、额定电流和最大额定电流(3)灵

19、敏度(4)潜动(5)功率消耗1.脉冲电能表 这是一种以感应式测量机构为工作元件，配以适当的脉冲发生装置，构成的输出电脉冲的电能表。2.数字式电能表 真正的数字式电能表应为全数字式，即数据采样、计算、显示、存储、操作、汇总等全部数字化，其结构原理如图638所示。图6-38 数字式电能表的结构原理（1）数字式电能表的主要特点 1）免除机械装置，因此基本无老化磨损现象。2）校表方便、快捷。3）与自动化抄表控制系统接口方便。4）可以显示多个模拟量。5）自动计算电量和费用等，预付费系统控制容易。6）计量准确，克服机械式电能表在校功率时不计量或计量不准的弊病。7）易于实现峰谷分时计量和落实电网电价优惠措施

20、。（2）两种数字式电能表 1）PS74型单相标准电能表2）PS34型三相标准功率电能表 对电阻的测量，按阻值的大小可以分成：小电阻的测量、中等电阻的测量和大电阻的测量。常用测量仪表有：欧姆表、电桥和绝缘电阻表等。欧姆表主要用于中等电阻的测量。电桥主要用于电阻的精确测量，精确测量小电阻时用双电桥，精确测量中等电阻时用单电桥；电桥测电阻时操作较麻烦。绝缘电阻表一般用于大电阻的测量，主要用于测量绝缘电阻。(1)直流单臂电桥 适用于中等电阻的测量（1 ）。610 图6-40 直流单臂电桥原理电桥平衡时，桥臂电阻之间的关系为324xR RR R电桥平衡条件，求得被测电阻Rx为243XRRRR称为比例臂2

21、3RR图6-41 QJ23型直流单臂电桥a)内部电路 b)控制面板1检流计 2调零旋钮 3比例臂 4、5、6、7比较臂(2)直流双臂电桥 可用于电流表分流电阻、电机绕组电阻等小电阻的测量（1 ）。510图6-42 QJ103型双臂电桥a)原理电路 b)控制面板1比例臂 2检流计 3比较臂直流双臂电桥的使用，应注意以下两点：1）按电流端钮、电位端钮正确接线。2）测量应迅速，避免电池的无谓消耗。(3)绝缘电阻表 主要用以测量绝缘电阻图6-44 绝缘电阻外形图绝缘电阻表在使用时，应注意以下几点：1）正确选择绝缘电阻表额定电压和测量范围。2）测量前要做好绝缘电阻表的检查工作。3）正确接线。4）准确读数

22、。交流电桥原理线路如图6-46所示。当交流电桥平衡时，指零仪指零。此时，桥路中有324XZ ZZ Z图6-46交流电桥原理线路电桥平衡条件也可以表示为324324XXZZZ Z串联电容电桥适用于测量介质损耗较小的电容器；并联电容电桥适用于测量介质损耗较大的电容器。图6-47 MIC4070D型数字电桥1测试插孔 2测试插槽 3调零旋钮4量程旋钮 5显示屏 6方式开关(1)电阻的测量(2)电感的测量(3)电容的测量(1)仪表类型的选择 直流电量的测量，可以广泛采用磁电式仪表和整流式仪表。如果要求测量交流正弦量的有效值，则可采用电磁式、电动式等仪表。如果被测量是非正弦波，采用电磁式、电动式仪表只能

23、测出其有效值，整流式仪表只能测其平均值，其峰峰值则可用峰值晶体管电压表测量。(2)准确度的选择 仪表准确度的选择要从测量的实际要求出发，既要满足测量的要求，又要本着合理的原则。(3)仪表量程的选择 为了利用仪表的准确度，一般避免使用刻度尺的前1/4段量程 量程选择时一定要遵守仪表额定量程值总要大于或等于被测量值的原则，同时要使被测量值范围在刻度尺全长的后1/3段。(4)仪表内阻的选择 电流表或者功率表的串联线圈的内阻要求尽量小，而且量程越大，内阻就应越小。电压表或者功率表的并联线圈的内阻则要求尽量大，而且量程越大，内阻就越大。(5)仪表工作条件的选择 使用之前，务必先弄清各种仪表的连线方式及量

24、程大小，有时还需要采取必要的方式扩大仪表的量程。第一章 液压传动原理与液压元件1.电工测量按工作特点可分成哪3类？2.什么叫测量误差？产生测量误差的主要原因有哪些？3.有一电流为10A的电路，用电流表甲测量时，其指示为10.3A；另一电流为50A的电路，用电流表乙测量时，其指示为49.1A。试求甲、乙两只电流表测量的绝对误差和相对误差各为多少？能不能说甲表比乙表更准确？4.磁电式、电磁式、电动式和感应式测量机构的工作原理分别是什么？5.磁电式测量机构能否直接用于直流电流的测量？为什么？6.磁电式、电磁式电流表和电压表是怎样扩大量程的？7.万用表在表盘上的欧姆挡零位调节器起什么作用？如何使用？8

25、.指针式万用表由哪几部分组成？一般可以进行哪些测量？9.DT930G型数字万用表有哪些测量功能？测量方法怎样？10.为什么电磁式仪表既适用于直流电路，又适用于交流电路？11.与普通电流表相比，钳形电流表有什么特点？12.为什么电动式电流表的刻度不均匀而电动式功率表的刻度却是均匀的？13.怎样用单相功率表测量三相有功功率和无功功率？14.功率因数表和相位表在结构上有什么特点？15.与直流单臂电桥相比，直流双臂电桥有什么特点？16.与直流电桥相比，交流电桥的原理有什么不同？17.简述QJ23型直流单电桥的使用方法。18.简述绝缘电阻表的结构和特点，使用绝缘电阻表测绝缘电阻时应注意哪些问题？19.MIC4070D型数字电桥是如何测量阻抗参数的？