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1、第第 8 章章 电工测量电工测量 本章介绍几种常用的电工测量仪表的基本构造、工本章介绍几种常用的电工测量仪表的基本构造、工作原理和正确的使用方法，以及电压、电流、电阻和功率作原理和正确的使用方法，以及电压、电流、电阻和功率的测量方法。的测量方法。8.1 电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类：通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类：1.按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类2.按照工作原理分类按照工作原理分类3.按照电流的种类分类按照电流的种类分类4.按照准确度分类按照准确度分类1.按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类符号符号被测量的种类被测量的种
2、类仪表名称仪表名称电电 流流电流表电流表电压表电压表电电 压压电功率电功率电电 能能毫安表毫安表千伏表千伏表功率表功率表千瓦表千瓦表电度表电度表AkWVWmAkWhkV1.按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类符号符号被测量的种类被测量的种类仪表名称仪表名称相位差表相位差表频率表频率表欧姆表欧姆表相位差相位差频频 率率电电 阻阻兆欧表兆欧表 M f 2.按照工作原理分类按照工作原理分类型式型式符号符号被测量的种类被测量的种类电流的种类与频率电流的种类与频率磁电式磁电式整流式整流式电磁式电磁式电动式电动式电流、电压、电阻电流、电压、电阻电流、电压电流、电压电流、电压电流、电压电流、电压、功率、
3、电流、电压、功率、功率因数、电能量功率因数、电能量直流直流工频及较高频率的工频及较高频率的交流交流直流及工频交流直流及工频交流直流及工频与较高直流及工频与较高频率的交流频率的交流3.按照电流的种类分类按照电流的种类分类 电工测量仪表可分为直流仪表、交流仪表和交直流两用电工测量仪表可分为直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。仪表。4.按照准确度分类按照准确度分类 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度与其误差有关。一种是基本误差，另一种是附加误差。与其误差有关。一种是基本误差，另一种是附加误差。仪表的准确度是根据仪表的仪表的准确度是根据仪表
4、的相对额定误差相对额定误差来分级的。来分级的。相相对额定误差对额定误差是指仪表在正常工作条件下进行测量可能产生的是指仪表在正常工作条件下进行测量可能产生的最大基本误差与仪表的最大量程最大基本误差与仪表的最大量程(满标值满标值)之比，用百分数表之比，用百分数表示，则为示，则为 目前我国直读式电工测量仪表按准确度分为目前我国直读式电工测量仪表按准确度分为 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5 和和 5.0 七级。七级。例如有一准确度为例如有一准确度为 2.5 级的电压表，其最大量程为级的电压表，其最大量程为 50 V，则可能产生的最大基本误差为则可能产生的最大基本误差为4.按照准确度分类
5、按照准确度分类 若用准确度为若用准确度为 2.5 级、最大量程为级、最大量程为 50 V 的电压表的电压表，测量实测量实际为际为 10 V 的电压时，则相对测量误差为的电压时，则相对测量误差为 而用它测量实际为而用它测量实际为 40 V 的电压时，则相对测量误差为的电压时，则相对测量误差为 因此，在选用仪表因此，在选用仪表 的量程时，应使被测量的值接近满的量程时，应使被测量的值接近满标值。一般应使被测量值超过仪表的满标值一半以上。标值。一般应使被测量值超过仪表的满标值一半以上。准确度等级较高的仪表常用来进行精密测量或校正准准确度等级较高的仪表常用来进行精密测量或校正准确度等级较低的仪表。确度等
6、级较低的仪表。电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号符符 号号意义意义交流交流直流直流交直流交直流三相交流三相交流仪表绝缘试验电压仪表绝缘试验电压2000V仪表直立位置仪表直立位置仪表水平位置仪表水平位置仪表倾斜仪表倾斜 60 放置放置_或或3 2 kV 60 返回返回8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式 直读式仪表按照工作原理可分为：磁电式、电磁式直读式仪表按照工作原理可分为：磁电式、电磁式和电动式几种。和电动式几种。通常，直读式仪表主要由产生转动转矩部分、产生通常，直读式仪表主要由产生转动转矩部分、产生阻转矩的部分和阻尼器等组成。阻转矩的部分和阻尼器等组成。8.2.1 磁
7、电式仪表磁电式仪表 磁电式仪表磁电式仪表8.2.2 电磁式仪表电磁式仪表 推斥式电磁式仪表推斥式电磁式仪表8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式8.2.3 电动式仪表电动式仪表 电动式仪表电动式仪表8.3 电流的测量电流的测量 通常测量直流电流用磁电式电流表，而测量交流电流主通常测量直流电流用磁电式电流表，而测量交流电流主要采用电磁式电流表。电流表应要采用电磁式电流表。电流表应串联串联在电路中。为了使电路在电路中。为了使电路的工作不受接入电流表的影响，电流表的内阻必须很小。的工作不受接入电流表的影响，电流表的内阻必须很小。采用磁电式电流表测量电流时，为了扩大它的量程，应采用磁电式电流表测
8、量电流时，为了扩大它的量程，应在测量机构上并联一个称为在测量机构上并联一个称为分流器分流器的低值电阻的低值电阻 RA。返回返回A AI负负载载8.3 电流的测量电流的测量II0RA负负载载R0电流表与分流器电流表与分流器图中图中 I0 与与 I 的关系为的关系为即即式中式中 R0 是测量机构的电阻是测量机构的电阻8.3 电流的测量电流的测量 例例 1 有一磁电式表头，当无分流器时，表头的有一磁电式表头，当无分流器时，表头的 满标满标值电流为值电流为 5 mA。表头电阻为表头电阻为 20 。今欲使其量程为。今欲使其量程为 1 A，问分流器的电阻应为多大？问分流器的电阻应为多大？解解 用电流互感器
9、扩大电磁式电流表的量程，而不用分流器。用电流互感器扩大电磁式电流表的量程，而不用分流器。注意：注意：8.4 电压的测量电压的测量 测测量量直直流流电电压压常常用用磁磁电电式式电电压压表表，而而测测量量交交流流电电压压常常用用电电磁磁式式电电压压表表。电电压压表表应应并并联联在在欲欲测测电电压压的的负负载载、电电源源或或一一段段电电路路中中。为为了了使使电电路路的的工工作作不不受受接接入入电电压压表表的的影影响响，电电压压表的内阻必须很大。表的内阻必须很大。返回返回8.4 电压的测量电压的测量 为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为倍压器
10、倍压器的高值电阻的高值电阻 RV。V 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8.4 电压的测量电压的测量 例例 1 有一电压表，其量程为有一电压表，其量程为 50 V，内阻为内阻为 2 000 。今。今欲使其量程扩大到欲使其量程扩大到 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 8.5 万用表万用表 万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用简单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。简单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。8.5.1 磁电式万用表
11、磁电式万用表 磁电式万用表由磁电式微安表、若干分流器和倍压器、磁电式万用表由磁电式微安表、若干分流器和倍压器、半导体二极半导体二极 管及转换开关等组成，可用来管及转换开关等组成，可用来 测量直流电流、测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等。直流电压、交流电压和电阻等。返回返回8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 1.直流电流的测量直流电流的测量MF-30 型万用表面板图型万用表面板图测量直流电流原理电路测量直流电流原理电路RRA1 A500 mA50 mA5 mA0.5 mA50 ARA2RA3RA4RA5+被被测测电电流流从从“+”、“”两两端端进进出出。RA1 RA5 是是分分流流器器电
12、电阻阻，改改变变转转换换开开关关的的位置，就可改变电流的量程。位置，就可改变电流的量程。8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 2.直流电压的测量直流电压的测量测量直流电压原理电路测量直流电压原理电路被被测测电电压压加加在在“+”、“”两两端端。RV1、RV2 是是倍倍压压器器电电阻阻，改改变变转转 换换开开关关的的 位位置置，就就可可改改变变电电压压的的量量程程。量量程程愈愈大大，倍倍压压器器的的电电阻阻也也愈愈大大。仪仪表表的的灵灵敏度敏度可以表明这一特征。可以表明这一特征。RA A1V5VRV1RV2RV3+R25 V 仪表的仪表的灵敏度灵敏度是用仪表总内阻除以电压量程。灵敏度愈高是用仪表
13、总内阻除以电压量程。灵敏度愈高被测电路受仪表的影响愈小。被测电路受仪表的影响愈小。MF-30 万用表在直流电压万用表在直流电压 25 V 挡上仪表的总内阻为挡上仪表的总内阻为 500 k，则这挡的灵敏度为则这挡的灵敏度为3.交流电压的测量交流电压的测量测量交流电压原理电路测量交流电压原理电路 被被测测电电压压加加在在“+”、“”两两端端。在在正正半半周周时时，设设电电流流从从“+”流流进进，经经二二极极管管 D1，部部分分电电流流经经微微安安表表流流出出。在在负负半半周周时时，电电流流直直接接经经 D2 从从“+”端端流流出出。可可见见，通通过过微微安安表表的的是是半半波波电电流流，读读数数为
14、为该该电电流流的的平平均均值值。为为此此，表表中加一中加一 600 交流调整电交流调整电8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 100 V10 VR V1R V2+R AD1D2600 万用表交流电压挡的灵敏度一般较直流电压挡低。万用表交流电压挡的灵敏度一般较直流电压挡低。MF-30万用表交流电压挡的灵敏度为万用表交流电压挡的灵敏度为 5 k/V。位器，用来改变表盘刻度；位器，用来改变表盘刻度；R V1、R V2，是倍压电阻，用以改变电压量程。，是倍压电阻，用以改变电压量程。4.电阻的测量电阻的测量测量电阻原理电路测量电阻原理电路 被被 测测 电电 阻阻 加加 在在 “+”、“”两两 端端。测测
15、 量量 前前 应应 将将 “+”、“”两两端端短短接接，看看指指针针是是否否偏偏转转最最大大而而指指在在零零，否否则则应应转转动动零零欧欧姆姆调调节节电电位位器进行校正。器进行校正。注意：注意：使用电阻挡绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕使用电阻挡绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕将转换开关转到高电压挡。将转换开关转到高电压挡。8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 +R1 k A1.7 k 10100+1.5 V调零调零1.测量范围测量范围8.5.2 数字式万用表数字式万用表 DT-830 型万用表面板图型万用表面板图以以 DT-830 型数字万用表为例说明它的测量范围和使用方法。型数字万用表
16、为例说明它的测量范围和使用方法。(1)直流电压分五挡直流电压分五挡：200 mV，2 V，20 V，200 V，1 000 V。输入电阻为输入电阻为 10 M。(2)交流电压分五挡：交流电压分五挡：200 mV，2 V，20 V，200 V，750 V。输入阻抗为输入阻抗为 10 M。频率范围频率范围 40 Hz 500 Hz。(3)直流电流分五挡：直流电流分五挡：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。(4)交流电流分五挡：交流电流分五挡：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。8.5.2 数字式万用表数字式万用表 (5)电阻分六挡：电阻分六挡：200 ，
17、2 k ，20 k ，200 k，2 M ，20 M 。此此外外，还还可可检检查查二二极极管管的的导导电电性性能能，并并能能测测量量晶晶体体管管的电流放大系数和检查线路通断。的电流放大系数和检查线路通断。2.面板说明面板说明 (1)显显示示器器显显示示四四位位数数字字，最最高高位位只只能能显显示示 1 或或不不显显示示数数字字，算算半半位位，故故称称三三位位半半。最最大大指指示示值值为为 1 999 或或 1 999。当当被被测测量量超超过过最最大大指指示示值值时时，显显示示“1”或或“1”。(3)转换开关根据被测的电量选择相应的功能位；按转换开关根据被测的电量选择相应的功能位；按被测量的大小
18、选择适当的量程被测量的大小选择适当的量程。(2)电源开关使用时置于电源开关使用时置于“ON”；使用完毕置于使用完毕置于“OFF”。8.5.2 数字式万用表数字式万用表 (4)输输入入插插座座将将黑黑色色测测试试笔笔插插入入“COM”插插座座；红红色色测测试试笔笔在在测测量量电电压压和和电电阻阻时时，插插入入“V”插插座座，测测量量小小于于 200 mA 电电流流时时，插插入入“mA”插插座座，测测量量大大于于 200 mA电电流流时，插入时，插入“10A”插座插座。8.6 功率的测量功率的测量 电路中的功率与电压和电流的乘积有关，因此常用电电路中的功率与电压和电流的乘积有关，因此常用电动式仪表
19、来测量功率。动式仪表来测量功率。在线圈通入交流时，在线圈通入交流时，电动式仪表指针偏转的电动式仪表指针偏转的角度角度负负载载+_*可动线圈可动线圈可动线圈可动线圈固定线圈固定线圈固定线圈固定线圈8.6.1 单相交流和直流功率的测量单相交流和直流功率的测量 返回返回 由由于于在在功功率率表表中中，并并联联线线圈圈电电路路串串有有高高阻阻值值的的倍倍压压器器，它它的的感感抗抗与与电电阻阻相相比比可可以以忽忽略略不不计计，故故可可以认为其中电流以认为其中电流 i2 与与 u 同相。同相。负负载载+_*因此因此可以写成可以写成 可见，电动式功率表中指针偏转角可见，电动式功率表中指针偏转角 与电路的平均
20、功率与电路的平均功率 P 成正比。成正比。使用时，功率表两个线圈的始端使用时，功率表两个线圈的始端(标以标以“”或或“”号号)均应联在电源的同一端。均应联在电源的同一端。电动式功率表也可以测量直流功率。电动式功率表也可以测量直流功率。8.6.1 单相交流和直流功率的测量单相交流和直流功率的测量 8.6.2 三相功率的测量三相功率的测量 三相三线制电路中，广泛采用两功率表法测量三相功率。三相三线制电路中，广泛采用两功率表法测量三相功率。iAiBiCABC*W1*W2图中，三相瞬时功率为图中，三相瞬时功率为因为因为所以所以8.6.2 三相功率的测量三相功率的测量 第一个功率表第一个功率表 W1 的
21、读数为的读数为式中式中 为为 uAC 和和 iA 之间的相位差。之间的相位差。式中式中 为为 uBC 和和 iB 之间的相位差。之间的相位差。两功率表的读数两功率表的读数 P1 与与 P2 之和即为三相功率之和即为三相功率当负载对称时当负载对称时第二个功率表第二个功率表 W2 的读数为的读数为8.6.2 三相功率的测量三相功率的测量 因此，两功率表读数之和为因此，两功率表读数之和为 当当相相电电压压与与相相电电流流同同相相时时，两两个个功功率率表表的的读读数数相相等等。当当相相电电流流比比相相电电压压滞滞后后的的角角度度 60 时时，P2 为为负负值值，因因此此必必须须将将功功率率表表的的电电
22、流流线线圈圈反反接接。这这时时三三相相功功率率等等于于第第一一个个功功率率表的读数减去第二个功率表的读数，即表的读数减去第二个功率表的读数，即 三相功率应是两个功率表读数的三相功率应是两个功率表读数的代数和代数和。其中任何一个功率表的读数是没有意义的。其中任何一个功率表的读数是没有意义的。返回返回8.7 兆欧表兆欧表 兆兆欧欧表表是是一一种种利利用用磁磁电电式式流流比比计计线线路路来来测测量量高高电电阻阻的的仪仪表表。其其构构造造是是在在永永久久磁磁铁铁的的磁磁极极间间放放置置着着固固定定在在同同一一轴轴上上而而相相互互垂垂直直的的两两个个线线圈圈。一一个个线线圈圈与与 R 串串联联，另另一一
23、个个线线圈圈与与被被测测电电阻阻 RX 串联，然后两者并接在端电压为串联，然后两者并接在端电压为 U 的手摇发电机上。的手摇发电机上。测量时两线圈中的电流分别为测量时两线圈中的电流分别为两线圈受磁场作用产生两个方向相反的转矩，分别为两线圈受磁场作用产生两个方向相反的转矩，分别为平衡时平衡时即即精品课件精品课件！精品课件精品课件！8.7 兆欧表兆欧表或或偏转角偏转角 与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。由于由于所以所以可见可见 与被测电阻有一定的函数关系，因此仪表刻度尺与被测电阻有一定的函数关系，因此仪表刻度尺可以直接按电阻来分度。可以直接按电阻来分度。仪表的读数与电压仪表的读数与电压 U 无关，手摇发电机的转动的快慢不无关，手摇发电机的转动的快慢不影响读数。影响读数。返回返回