1、2022年8月18日星期四电工常用测量仪表培训电工常用测量仪表培训熟悉电工仪表的基本知识；熟悉电工仪表的基本知识；掌握电工仪表的测量方法掌握电工仪表的测量方法 ；能够按照需要测量相关的电气参数。能够按照需要测量相关的电气参数。培养学生的动手能力培养学生的动手能力电工仪表的工作原理和操作方法电工仪表的工作原理和操作方法电工仪表的操作方法电工仪表的操作方法 电工测量的基本知识 1.1 常用名词术语 电工仪表与电气测量常用名词术语见表1-1。4表 1-1 电工仪表与电气测量常用名词术语51.2 常用电工仪表的种类、特点及用途 电工仪表概述 电气设备的安装、调试及检修过程中，要借助各种电工仪器仪表对电
2、流、电压、电阻、电能、电功率等进行测量，称之为电工测量。6电工仪表的分类 电工仪表的种类繁多，分类方法也各有不同。按照电工仪表的结构和用途，大体上可以分为以下五类：a.指示仪表类：直接从仪表指示的读数来确定被测量的大小。b.比较仪器类：需在测量过程中将被测量与某一标准量比较后才能确定其大小。7 c.数字式仪表类：直接以数字形式显示测量结果，如数字万用表、数字频率计。d.记录仪表和示波器类：如X-Y记录仪、光线示波器。e.扩大量程装置和变换器：如分流器、附加电阻、电流互感器、电压互感器。8 常用的指示仪表可按以下方法分类：按仪表的工作原理分类，主要有电磁式、电动式和磁电式指示仪表，其他还有感应式
3、、振动式、热电式、热线式、静电式、整流式、光电式和电解式等类型的指示仪表。按测量对象的种类分类，主要有电流表（又分安培表、毫安表、微安表）、电压表（又分为伏特表、毫伏表等）、功率表、频率表、欧姆表、电度表等。9 按被测电流种类分类，有直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表。按使用方式分类，有安装式仪表和可携式仪表。按仪表的准确度分类，指示仪表的准确度可分为 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。仪表的级别即仪表准确度的等级。10 按使用环境条件分类，指示仪表可分为 A、B、C三组。A组：工作环境为0+40，相对湿度在85%以下。B组：工作环境为-20+50，相对湿度在85
4、%以下。C组：工作环境为-40+60，相对湿度在98%以下。按对外界磁场的防御能力分类，指示仪表有、4个等级。111.3 测量的准确性及误差分析1.绝对误差和相对误差 绝对误差是指仪表的指示值与被测量的实际值之间的差值。相对误差是指绝对误差和被测量的实际值之比的百分数值。2.仪表的准确度 规定以最大的引用误差表示仪表的准确度，即14表1-2 仪表的准确度和基本误差153.测量的准确性 衡量测量的准确性，通常采用相对误差表示，即 式中，A为绝对误差，即仪表的指示值与被测量实际值之差；A0为被测量实际值。16电气参数的测量 2.1 测量仪表的结构及工作原理 1.磁电式仪表的工作原理 磁电式仪表的结
5、构如图2.1所示。磁电式仪表的工作原理是永久磁铁的磁场与通有直流电流的可动线圈相互作用而产生偏转力矩，使可动线圈发生偏转。17图 2.1 磁电式仪表的结构 18磁电式仪表有以下优点：标度均匀,灵敏度和准确度较高,读数受外界磁场的影响小。磁电式仪表的缺点如下：表头本身只能用来测量直流量（当采用整流装置后也可用来测量交流量），过载能力差。19使用磁电式仪表的注意事项有：测量时，电流表要串联在被测的支路中，电压表要并联在被测电路中；使用直流表，电流必须从“+”极性端进入，否则指针将反向偏转;一般的直流电表不能用来测量交流电，仪表误接交流电时，指针虽无指示，但可动线圈内仍有电流通过，若电流过大，将损坏
6、仪表;磁电式仪表过载能力较低，注意不要过载。20 2.电磁式仪表的工作原理 电磁式仪表的结构如图2.2所示。电磁式仪表有以下优点：适用于交直流测量,过载能力强,可无需辅助设备而直接测量大电流，可用来测量非正弦量的有效值。电磁式仪表的缺点如下：标度不均匀,准确度不高,读数受外磁场影响。21图 2.2 电磁式仪表的结构 22 3.电动式仪表的工作原理 电动式仪表的结构如图2.3所示。电动式仪表的工作原理是:仪表由固定线圈（电流线圈与负载串联，以反映负载电流）和可动线圈（电压线圈串联一定的附加电阻后与负载并联，以反映负载电压）所组成，当它们通有电流后，由于载流导体磁场间的相互作用而产生转动力矩使活动
7、线圈偏转，当转动力矩与弹簧反作用力矩平衡时,便获得读数。23图 2.3 电动式仪表的结构 24电动式仪表的优点：适用于交直流测量,灵敏度和准确度比用于交流的其他仪表高,可用来测量非正弦量的有效值。电动式仪表的缺点：标度不均匀,过载能力差,读数受外磁场影响大。25 1.面板及表盘字符含义 2.表盘刻度线表盘刻度线指针式万用表指针式万用表指针式万用表的面板及表盘字符含义 263.面板上的插孔和按钮MF500型万用表的面板与表盘2.2 测量仪表的选用 1.电流的测量 电流表是用来测量电路中的电流值的，按所测电流性质可分为直流电流表、交流电流表和交直流两用电流表。就其测量范围而言，电流表又分为微安表、
8、毫安表和安培表。28扩大量程的方法是在表头上并联一个称为分流器的低值电阻RA，分流器的阻值为：RA=Ro/(n1)。式中Ro为表头内阻，n=I/Io为分流系数，其中Io为表头的量程，I为扩大后的量程。例 1 有一磁电式表头，当无分流器时，表头的满标值电流为5mA。表头电阻为20。今欲使其量程为1A，问分流器的电阻应为多大？解解 1）电流表电流表的工作原理。电流表有磁电式、电磁式、电动式等类型，它们被串接在被测电路中使用。仪表线圈通过被测电路的电流使仪表指针发生偏转，用指针偏转的角度来反映被测电流的大小。并联电阻起分流作用，称为分流电阻或分流器。31电流表的选择 测量直流电流时，可使用磁电式、电
9、磁式或电动式仪表，其中磁电式仪表使用较为普遍。32电流挡的使用电流挡的使用直流电流的测量方法测量电流时应将万用表串联到被测电路中。串联时应使被测电流从红表笔流入，从黑表笔流出。也就是说红表笔接被测电路的正极，黑表笔接被测电路的负极。如不知被测电流的大小，应选用最大的电流量程档进行试测，待测到大概范围之后，再选择合适的量程。测量直流电流时要据被测电流的大小选择合适的量程。要选标有直流电流符号“-”的刻度线去读测量值。332.交流电流的测量 交流电流的测量方法与直流电流的测量方法基本相同，只是不考虑万用表表笔的极性，仍是将万用表串入被测电路。交流电流的测量方法34(4)电流表常见的故障及处理方法
10、电流表比较常见的故障是表头过载。当被测电流大于仪表的量程时，往往使表中的线圈、游丝因过热而烧坏或使转动部分受撞击损坏。为此，可以在表头的两端并联两只极性相反的二极管，以保护表头。352.电压的测量 电压表是用来测量电路中的电压值的，按所测电压的性质分为直流电压表、交流电压表和交直两用电压表。就其测量范围而言，电压表又分为毫伏表、伏特表。1）电压表的工作原理 磁电式、电磁式、电动式仪表是电压表的主要形式。362）电压表的选择 电压表的选择原则和方法与电流表的选择相同，主要从测量对象、测量范围、要求精度和仪表价格等方面考虑。3）电压表的使用 用电压表测量电路电压时，一定要使电压表与被测电压的两端并
11、联，电压表指针所示为被测电路两点间的电压。371.测量直流电压选择合适的量程将万用表并联到被测电路的两端选择合适的刻度线及读取实测数值 刻度线的选择应据所测电压值的大小进行选择。从刻度线读取的数与实测数是两个概念，两者有时相同，有时不相同。当读数不相同时其实测的数值为：实测数值读取的刻度数 电压档的使用方法电压档的使用方法38当测量高电压时，应将表笔插入标有高电压数值的插孔内，量程开关应置于相应的位置。如要测量电视机回扫变压器输出的25KV左右的高压时，应采用与万用表相配的高压探头进行测量。测量直流电压392.测量交流电压 与直流电压的测量方法基本相同，但应考虑被测交流电压的频率不得超过万用表
12、所允许的频率范围。交流电压的测量40 为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为为倍压器倍压器的高值电阻的高值电阻 R RV V。负负载载+URA负负载载R0U0+U电压表和倍压器电压表和倍压器由图中可得由图中可得即即 例例 有一电压表，其量程为有一电压表，其量程为50V50V，内阻为，内阻为20002000。今欲。今欲使其量程扩大到使其量程扩大到 300 V 300 V，问还需串联多大电阻的倍压器？，问还需串联多大电阻的倍压器？解解 1.电阻挡的刻度线 电阻挡的刻度线是非线性的，即刻度线是不均匀的，并与其它刻度线反向。而电压、电流等的刻度线
13、是均匀的。电阻挡的使用电阻挡的使用432.电阻挡的量程 电阻挡一般都设有五个量程，使用时据被测电阻的大小进行选择。3.电阻挡的读数方法 读取测量数值的方法是：指针在刻度线的读数乘以所采用量程挡位的倍率，就是被测电阻的电阻值。4.电阻挡的调零方法 其方法是：将红、黑表笔短路，然后调整“电阻调零旋钮”使指针指到零位置即可。5.使用电阻挡时应注意的问题44测电阻测电阻 1）功能开关拨至欧姆档时，万用表就是一个多量程欧欧姆计姆计。2）当Rx0时，设R中RgR，3）欧姆计非均匀刻度。4）Rx=R中时，指针偏转为满度的一半，即IxIg2。4 4）欧姆调零：）欧姆调零：由于干电池E变化，所以要“欧姆调零欧姆
14、调零”，以保证刻度正确。方法：每次测电阻前和改变测量档后都必须调节欧姆零 点。5）电阻读数电阻读数=指示值倍率。指示值倍率。例如，选择R1K档，读数为1.25，则阻值为1.25 1K。46万用表 万用表又叫多用表、复用电表，它是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使用和携带方便，价格低等优点，因而常用来检验电源或仪器的好坏，检查线路的故障，判别元器件的好坏及数值等，应用十分广泛。47 下面分别讲述指针式、数字式万用表的结构和使用方法。1）指针式万用表下面以电工测量中常用的500型万用表为例，说明其工作原理及使用方法。500型万用表的表头灵敏度为40 A，表头
15、内阻为3000，其主要性能见表2-4，外形如图2.4所示，电路原理图如图2.4所示。48表2-4 500-B型万用表的性能 49图2.4 500型万用表外形 50图2.5 500型万用表电路原理图 51 直流电流挡。万用表的直流电流挡实质上是一个多量程的直流电流表。由于其表头的满量程电流值很小，因而采用内附分流器的方法来扩大电流量程。量程越大，配置的分流电阻越小。多量程分流器有开路式和闭路式两种，500型万用表电路采用闭路式分流器，如图2.6所示。52 这种分流器的特点是:整个闭合电路的电阻不变，分流器电阻减少的同时，表头支路的电阻增大。这种形式的分流器与开路式分流器相比较更适合于万用表，因为
16、万用表转换开关经常转动，若开关触点接触不好，开路式分流器就会断开，若此时通电就会造成表头损坏。而在闭路式分流器中，接触不好只不过使该挡电路不通，不会造成表头的损坏。开路式分流器如图2.6所示。53图 2.5 500型万用表直流电流测量电路 54图2.6 开路式分流器 55 (2)直流电压挡。万用表的直流电压挡实质上是一个多量程的直流电压表。它采用多个附加电阻与表头串联的方法来扩大电压量程。量程越大，配置的串联电阻也越大。串联附加电阻的方式有单独式和共用式两种，500型万用表电路采用共用式，如图2.7所示。与图2.8所示的单独式附加电阻串联方式相比，共用式具有电阻总值小的优点，若用电阻丝绕制还可
17、以节省材料；其缺点是低量程电阻如烧断，则高量程也不能使用。56图2.7 500型万用表的直流电压测量电路 57图2.8 单独式附加电阻串联方式 58(3)交流电压挡。用万用表测量交流电压时，先要将交流电压经整流器变换成直流后再送给磁电式表头，即万用表的交流测量部分实际上是整流式仪表，其标尺刻度是按正弦交流电压的有效值标出的。由于整流器在小信号时具有非线性，因而交流电压低挡位的标尺刻度起始的一小段不均匀。500型万用表的交流电压测量电路如图2.9所示。59图 2.9 500型万用表的交流电压测量电路 60图2.10 500型万用表的直流电阻测量电路 61 图2.11 直流电阻测量电路的简化电路
18、62 假定图2.11中1.9 k调零电阻的动触点位于右边0.9 k左边1 k处，当外电路短接时（Rx=0），指针应在满偏位置；当外电路断开（Rx=）时，指针应在机械调零点位置；外电路电阻不同，通过表头的电流值也不同，即（2-1）63改变电阻挡的量程，可采用以下两种方法：保持电源电动势不变，改变分流电阻值。64 改变分流电阻的同时，提高电源电动势，如500型万用表置10 k挡，电源电压即提高到10V左右，同时增大串联电阻，使表头内阻增加为100k，并切断分流电阻，表头灵敏度增至100A，这样就可以得到欧姆中心值为100 k的挡位。由于高阻倍率挡的电压达到10 V，因而常采用体积较小的积层电池。6
19、5指针式万用表的使用方法：使用前的准备 电流的测量 电压的测量 电阻的测量66 使用万用表有以下注意事项：量程转换开关必须正确选择被测量电量的挡位，不能放错；禁止带电转换量程开关；切忌用电流挡或电阻挡测量电压。在测量电流或电压时，如果对于被测量电流、电压的大小心中无数，则应先选最大量程，然后再换到合适的量程上测量。67 测量直流电压或直流电流时，必须注意极性。测量电流时，应特别注意必须把电路断开，将表串接于电路之中。测量电阻时不可带电测量，必须将被测电阻与电路断开;使用欧姆挡时换挡后要重新调零。每次使用完后，应将转换开关拨到空挡或交流电压最高挡，以免造成仪表损坏;长期不使用时，应将万用表中的电池取出。68
