1、第十一章第十一章 电工仪表及电工测量技术电工仪表及电工测量技术电工技术电工技术高等教育出版社高等教育出版社11.1 电工仪表电工仪表 电工仪表的分类电工仪表的分类n分电测量指示仪表类和比较仪表类两大类分电测量指示仪表类和比较仪表类两大类。n电测量指示仪表类电测量指示仪表类包括各种交直流电流表、电压表、功率表、万用表等。n比较仪表类比较仪表类包括各类交直流电桥，交直流补偿式测量仪器。11.1 电工仪表电工仪表n电测量指示仪表又称为直读式仪表，通常分为以下直读式仪表，通常分为以下几种类型：几种类型：n1.按照仪表测量对象分为:安培表和毫安表(电流表)、伏特表(电压表)、瓦特表(功率表)、瓦时表(电
2、度表)、赫兹表(频率表)、表(功率因数表)、兆欧表(摇表)等。n常用的仪表代号有：A、mA、V、W 千伏表kV，千瓦表kW，无功功率表Var，电度表kWh，相位表 ，频率表 ，功率因数表 ，欧姆表 ，兆欧表k ，整步表S。cosfcos11.1 电工仪表电工仪表2.按仪表测量的电流的种类分为：直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表。3.按仪表准确度分为：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七级。仪表的准确度，表示仪表指示值同被测值的实际值之间的误差大小，是电工测量仪表的主要特性之一。一般工作用表一般工作精测或校对用表计量室标准表仪表是根据的相对额定误差来分级，后面将详细讨论。电工
3、仪表的分类电工仪表的分类 4.按仪表的工作原理分为：磁电式、电磁式、电动式、整流式、感应式，见表11-1。11.1 电工仪表电工仪表相对额定误差：是指仪表在正常工作条件下测量时可能产生的最大基本误差 A与仪表的最大量程（满刻度值）Am之比。00100mAA%100AA 相对误差相对误差注意它们的区别注意它们的区别仪表相对额定误差11.1 电工仪表误差电工仪表误差重点重点重点重点n例如有一个准确度为2.5级的电压表，其最大量程为50V，则可能产生的最大基本误差为 VVUUm25.150%5.2在正常工作条件下，可以在正常工作条件下，可以认为最大基本误差是不变认为最大基本误差是不变的，所以被测量与
4、满刻度值相比愈小，则相对测的，所以被测量与满刻度值相比愈小，则相对测量误差就愈大量误差就愈大。号不能少n用上述伏特表量用上述伏特表量10V的电压，的电压，相对测量误差相对测量误差为为n用它测量用它测量40V的电压，则的电压，则相对测量误差相对测量误差为为n由此可见，由此可见，在选用仪表量程时，应使被测量的值较在选用仪表量程时，应使被测量的值较接近满刻度为好。一般应使被测量的值超过仪表满接近满刻度为好。一般应使被测量的值超过仪表满标值的一半以上。标值的一半以上。0000401.31004025.1%5.12%1001025.11011.1 电工仪表误差电工仪表误差重点重点重点重点4.按仪表的工作
5、原理分为：磁电式电磁式电动式感应式整流式命名特点命名特点1、固定的永久磁铁、3、极掌N、S和可动的绕在铝框上的线圈5和5、接在线圈两端的两个游丝、前后两根半轴等组成。磁电式仪磁电式仪表的结构表的结构4、指针、圆柱形铁芯通电线圈在磁场所受的转矩与游丝被扭紧产生制动转矩 相平衡，指针转动的角度和电流成正比。磁电式仪表磁电式仪表的特性的特性当转动力矩等于制动力距时，线圈和指针处于平衡状态而停止转动。则kIIkk21、磁电式仪表只能测、磁电式仪表只能测直流。直流。、偏角与电流成正比，、偏角与电流成正比，是线性的。是线性的。磁电式仪表的优点、缺点磁电式仪表的优点、缺点n磁电式磁电式：反应灵敏、准确度高、
6、刻度均匀本身功耗小、受反应灵敏、准确度高、刻度均匀本身功耗小、受外界磁场影响小，外界磁场影响小，但结构复杂、价格高、过载能力小，但结构复杂、价格高、过载能力小，不能直接测交流量。不能直接测交流量。模拟万用表的表头，大部分使用磁模拟万用表的表头，大部分使用磁电式。电式。电磁式仪表电磁式仪表当线圈通入被测电流时，产生磁场，动、定铁片同时磁化，它们对应的磁极极性相同，从而产生斥力，使动片带动转轴及指针偏转。电磁式仪表的特点电磁式仪表的特点n线圈中电流方向改变，随之磁场，两铁片磁极性也改变，但但仍为同极性斥力，指针方向不变，所以电磁式仪表可以测量交流电。n指针的偏转角与直流电流或交流电流有效值的平方成
7、正比2221kIIkk、电磁式仪表既可测、电磁式仪表既可测直流，也可测交流。直流，也可测交流。、偏角与电流平方成、偏角与电流平方成正比，是非线性的。正比，是非线性的。n电磁式电磁式：电磁式仪表既可测直流，也可测交流、电磁式仪表既可测直流，也可测交流、结构简单、价格低、过载能力强。结构简单、价格低、过载能力强。n电磁式仪表的优点、缺点电磁式仪表的优点、缺点刻度不均匀、本身功耗大、易受外界磁场刻度不均匀、本身功耗大、易受外界磁场及铁片中磁滞和涡流影响，准确度低。及铁片中磁滞和涡流影响，准确度低。电工闸板上安装的电流电压表大部分是电磁式表。电工闸板上安装的电流电压表大部分是电磁式表。当定线圈通过电流
8、时，产生磁场，可动线圈中的 电流 与此磁场相互作用产 生电磁力。电动式仪表电动式仪表电动式仪表的特点电动式仪表的特点n当定子和转子的电流方向同时改变时，指针偏转的方向不变。因此，电动式仪表可以交、直流两用。注意，任意一个线圈电流的方向改变时，指针偏转方向随着改变。、电动式仪表可以交、直流两用。、测直流时：、测交流时：21IkIcos21IkI电动式电动式：交、直流两用。准确度高、经常交、直流两用。准确度高、经常作标准表用。作标准表用。过载能力低，抗干扰能力较弱。过载能力低，抗干扰能力较弱。经常在计量室，作标准表用。经常在计量室，作标准表用。n电动式仪表的优点、缺点电动式仪表的优点、缺点命名特点
9、命名特点11.1 电工仪表电工仪表n 表11.1 电工仪表分类11.1 电工仪表电工仪表补充补充112 万用表万用表n特点：万用表可以测量交直流电压、交直流电特点：万用表可以测量交直流电压、交直流电流，还可以测量电阻等。流，还可以测量电阻等。n万用表的种类和型号繁多，性能也各有不相同，万用表的种类和型号繁多，性能也各有不相同，可以归纳为两大类：模拟式和数字式。可以归纳为两大类：模拟式和数字式。万用表以实训为主。万用表以实训为主。112 万用表万用表 电工用与电子用两种模拟万用表的区别。电工用与电子用两种模拟万用表的区别。主要是输入阻抗不同。主要是输入阻抗不同。P262倒行倒行“MF30型万用表
10、在直流电压25V档的灵敏度为20k/V”。这是电子用表。电子用表。而而“MF类万用表中，有400/V的。这是电工用表。电工用表。模拟万用表在测交流电压时，增加了整流电路。实模拟万用表在测交流电压时，增加了整流电路。实质是测的正弦平均值，但按正弦有效值刻度。因质是测的正弦平均值，但按正弦有效值刻度。因此它不能正确测量其它波形的电压值。此它不能正确测量其它波形的电压值。112 万用表万用表n 注意注意n使用万用表时要，绝对不允许在带电线路上测使用万用表时要，绝对不允许在带电线路上测量电阻，否则将损坏万用表。量电阻，否则将损坏万用表。n为了减少因误操作而造成的损坏，表内加入熔为了减少因误操作而造成的
11、损坏，表内加入熔断器进行保护，应养成用毕将转换开关置于高断器进行保护，应养成用毕将转换开关置于高电压档的良好习惯。电压档的良好习惯。数字式万用表数字式万用表n什么是三位半数字式万用表？什么是三位半数字式万用表？113 电工测量技术电工测量技术n单相交流电功率的测量n测量单相功率时按右图 接线，线圈1为电流线圈，线圈2为电压线圈，两个 线圈的一个端子上分别标 有“*”号，这两个端子应接 到电流的同一极性上，若 由一个线圈反接，指针将 反偏，则无法读出功率的数值。补充单相电补充单相电度表度表计读器，支架，外壳.1,电压线圈2,电流线圈3,转盘4,转轴5,上轴承7,蜗杆8,永久磁铁9,磁轭6,下轴承
12、接线端钮火入火出中入中出多数表用此接线法也有少数表用此接线法113 电工测量技术电工测量技术n三相功率的测量n三相交流电在电力系统中应用最为广泛，那么如何测量三相功率呢？一般有三种方法。n一表法 对于三相对称负载电路，因为各相负载消耗的功率相等，测出任何一相负载的功率P1，则可知三相总功率，即n 13PP 113 电工测量技术电工测量技术注意:三相三线制113 电工测量技术电工测量技术n二表法二表法n对于三相三线制对称或不对称负载三相三线制对称或不对称负载，并且不论不论负载联成星型还是三角形均广泛采用二表法测三相功率星型还是三角形均广泛采用二表法测三相功率，图11.3.7为二表法测三相功率的接
13、线图，图中两个功率表的读数之和即为三相总功率，即 n必须指出，二表法测三相功率时，其中一只表可能会必须指出，二表法测三相功率时，其中一只表可能会在接线正确的情况下在接线正确的情况下出现反偏，出现反偏，此时应将反偏的功率此时应将反偏的功率表的电流线圈表的电流线圈反接反接，而测出的三相总功率应是功率表，而测出的三相总功率应是功率表读数读数之差。之差。21PPP113 电工测量技术电工测量技术注意:三相三线制113 电工测量技术电工测量技术n三表法三表法n三表法的接线图如图11.3.8所示。n对于三相四线制不对称负载，一表法和二表法均不适用，则应采用三只功率表分别测出各相负载消耗的功率，而总功率等于
14、三只功率表读数之和，即321PPPP113 电工测量技术电工测量技术注意:三相四线制113 电工测量技术电工测量技术 测量三相交流电功率一般有三种方法:n（1）一表法(三相对称负载电路)n（2）二表法(三相三线制对称或不对称负载)n（3）三表法(三相四线制不对称负载)13PP 21PPP321PPPP114 用电桥测量电阻、电容与电感用电桥测量电阻、电容与电感 n交流电桥测量电阻交流电桥测量电阻n 交流电桥的四个桥臂由阻抗 、和 组成，n当电桥平衡时n四个桥臂的阻抗均为纯电阻时 即可实现电阻的测量 交流电桥的电源一般采用音频的正弦信号交流电桥的电源一般采用音频的正弦信号 1Z2Z3Z4Z324
15、1ZZZZ432RRRRx114 用电桥测量电阻、电容与电感用电桥测量电阻、电容与电感n 交流电桥测量电感交流电桥测量电感 电桥平衡的条件电桥平衡的条件 2000321CRCRRLx20020032)(1)(CRCRRRRx114 用电桥测量电阻、电容与电感用电桥测量电阻、电容与电感n电容的测量电容的测量电桥平衡的条件电桥平衡的条件 042RRRRx024CRRCx0C0R无损耗的标准电容器无损耗的标准电容器标准电阻标准电阻本章小结n电工测量与仪表在现代化生产和科研中具有重要的作用。电工测量仪表主要分为直读式仪表、比较式仪表和其他电工仪表。直读式仪表有电流表、电压表、功率表、电度表、绝缘电阻表
16、等，比较式仪表有电桥等。n直读式仪表按其工作原理可分为磁电式、电磁式、电动式、感应式和整流式等。磁电式仪表是直读式仪表中用的最多的一种，其作用原理是固定永久磁铁的磁场与通有直流电流的可动线圈间的相互作用产生的转动力矩。磁电式电流表与被测负载串联，采用分流电阻扩大量程。磁电式电压表使用时与被测负载并联，采用串联分压电阻扩大量程。电磁式仪表是通有电流的固定线圈的磁场与铁片的相互作用产生转动力矩的，因此可交、直流两用。电动式仪表是利用通有电流的固定线圈的固定线圈的磁场与通有电流的活动线圈间的相互作用产生转动力矩，多做成功率表等。万用表是电流表、电压表、电阻表的组合，应掌握其具体方法。第第11章章 结束
