第六章电工测量优秀课件.ppt

《第六章电工测量优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章电工测量优秀课件.ppt（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第六章电工测量第1页，本讲稿共42页第第10章章 电工测量电工测量电电流流、电电压压、电电功功率率、电电阻阻及及电电能能的的测量方法测量方法电电流流表表、电电压压表表、功功率率表表、万万用用表表、兆欧表及电度表的使用方法兆欧表及电度表的使用方法磁磁电电式式、电电磁磁式式及及电电动动式式仪仪表表的的结结构构和工作原理和工作原理学习要点学习要点第2页，本讲稿共42页第第10章章 电工测量电工测量10.1 10.1 电工仪表的类型、误差和准确度电工仪表的类型、误差和准确度10.2 10.2 指针式仪表的结构及工作原理指针式仪表的结构及工作原理10.3 10.3 电流、电压、功率及电能的测量电流、电压

2、、功率及电能的测量10.4 10.4 电阻的测量电阻的测量第3页，本讲稿共42页10.1 电工仪表的类型、误差和准确度电工仪表的类型、误差和准确度电电工工仪仪表表是是实实现现电电工工测测量量过过程程所所需需技技术术工工具的总称。具的总称。电电电电工工工工仪仪仪仪表表表表的的的的测测测测量量量量对对对对象象象象主主主主要要要要是是是是电电电电学学学学量量量量与与与与磁磁磁磁学学学学量量量量。电学量又分为电量与电参量。电学量又分为电量与电参量。电学量又分为电量与电参量。电学量又分为电量与电参量。通通常常要要求求测测量量的的电电量量有有电电流流、电电压压、功功率率、电电能能、频频率率等等；电电参参量

3、量有有电电阻阻、电电容容、电电感等。感等。通通常常要要求求测测量量的的磁磁学学量量有有磁磁感感应应强强度度、磁磁导率等。导率等。第4页，本讲稿共42页n按测量方法可分为比较式和直读式两类。比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后才能得出被测量的数量，常用的比较式仪表有电桥、电位差计等。直读式仪表将被测量的数量由仪表指针在刻度盘上直接指示出来，常用的电流表、电压表等均属直读式仪表。直读式仪表测量过程简单，操作容易，但准确度不可能太高；比较式仪表的结构较复杂，造价较昂贵，测量过程也不如直读法简单，但测量的结果较直读式仪表准确。n按被测量的种类可分为电流表、电压表、功率表、频率表、相位表等。n按电流的

4、种类可分为直流、交流和交直流两用仪表。n按工作原理可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。n按显示方法可分为指针式（模拟式）和数字式。指针式仪表用指针和刻度盘指示被测量的数值；数字式仪表先将被测量的模拟量转化为数字量，然后用数字显示被测量的数值。n按准确度可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等级。10.1.1 电工仪表的分类电工仪表的分类第5页，本讲稿共42页常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意义第6页，本讲稿共42页常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意

5、义第7页，本讲稿共42页10.1.2 电工仪表的误差和准确度电工仪表的误差和准确度电工仪表的准准确确度度是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值）间相接近的程度，是测量结果准确程度的量度。误误差差是指示值与真值的偏离程度。准确度与误差本身的含义是相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的准确度高，其误差就小，因此，在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确度的高低。第8页，本讲稿共42页由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的因素，误差是不可避免的。根据引起误差的原因不同，仪表误差可分为基本误差和附加误差。基本误差基本误差是在规定的温度、湿度、频率、波形、放置方式以及无外界电磁场

6、干扰等正常工作条件下，由于仪表本身的缺点所产生的误差。附加误差附加误差是由于外界因素的影响和仪表放置不符合规定等原因所产生的误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内，而基本误差却不可避免。第9页，本讲稿共42页误差的表示方法误差的表示方法误差的表示方法误差的表示方法（1）绝对误差：（2）相对误差：（3）引用误差：仪表的准确度：示值误差：Ax：示值Ao：真值Am：满标度值即量限 Am：最大绝对误差示值误差用于误差很小或要求不高的场合。直读仪表的准确度用最大引用误差来分级，分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等级。如准确度为2.5级的仪表，其最大引用误差为2.5。最

7、大相对误差：第10页，本讲稿共42页例例例例如如如如：用用一一量量程程为为150V的的电电压压表表在在正正常常条条件件下下测测某某电电路路的的两两点点间间电电压压U，示示值值为为100V，绝绝对对误误差差为为1V。这这时时U的的真真值值为为1001=99V，相相对对误误差差r=1%。如如果果示示值值为为10V，绝绝对对误误差差为为0.8V。则则其其真真值值为为10.8V，相相对对误误差差8%。如如果果已已知知该该电电压压表表可可能能发发生生的的最大绝对误差为最大绝对误差为1.5V，则仪表的最大引用误差为：则仪表的最大引用误差为：注意注意注意注意：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的最大

8、相对：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的最大相对误差值也越大。例如用误差值也越大。例如用1.0级量程为级量程为150V的电压表测量的电压表测量30V的电压，的电压，可能出现的最大相对误差为可能出现的最大相对误差为5，而改用，而改用1.0级量程为级量程为50V的电的电压表测量压表测量30V的电压，可能出现的最大相对误差为的电压，可能出现的最大相对误差为1.67。所。所以选用仪表的量程时应使读数在以选用仪表的量程时应使读数在23量程以上。量程以上。所以该仪表的准确度等级为1.0级。第11页，本讲稿共42页10.2 指针式仪表的结构及工作原理指针式仪表的结构及工作原理电工测量中常用的指针式

9、仪表有磁电式、电动式、电磁式3种。这些仪表的结构虽然不同，但工作原理却是相同的，都是利用电磁现象使仪表的可动部分受到电磁转矩的作用而转动，从而带动指针偏转来指示被测量的大小。第12页，本讲稿共42页10.2.1 磁电式仪表磁电式仪表直流电流I通过可动线圈时，线圈与磁场相互作用使线圈产生转动力矩，带动指针偏转。指针偏转后扭紧弹簧游丝，使游丝产生反抗力矩。当反抗力矩和转动力矩相平衡时，线圈和指针便停止偏转。由于在线圈转动的范围内磁场均匀分布，因此线圈的转动力矩与电流的大小成正比。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度成正比，所以仪表指针的偏转角度与流过线圈的电流的大小成正比，即：=KI。可见磁电式仪

10、表标尺上的刻度是均匀的。第13页，本讲稿共42页磁电式仪表的优点优点：刻度均匀、灵敏度高、准确度高、消耗功率小、受外界磁场影响小等。磁电式仪表的缺点缺点：结构复杂、造价较高、过载能力小，而且只能测量直流，不能测量交流。使用注意事项使用注意事项使用注意事项使用注意事项：电表接入电路时要注意极性注意极性，否则指针反打会损坏电表。通常磁电式仪表的接线柱旁均标有+、记号，以防接错。第14页，本讲稿共42页10.2.2 电磁式仪表电磁式仪表线圈通入电流时产生磁场，使其内部的固定铁片和可动铁片同时被磁化。由于两铁片同一端的极性相同，因此两者相斥，致使可动铁片受到转动力矩的作用，从而通过转轴带动指针偏转。当

11、转动力矩与游丝的反抗力矩相平衡时，指针便停止偏转。第15页，本讲稿共42页因此仪表的转动力矩与电流的平方成正比。又由因此仪表的转动力矩与电流的平方成正比。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度成正比，所于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度成正比，所以仪表指针的偏转角度与线圈电流的平方成正比，以仪表指针的偏转角度与线圈电流的平方成正比，即：即：=KI2。可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。匀的。在交流电路中，固定线圈的磁场使可动体发生在交流电路中，固定线圈的磁场使可动体发生偏转的电磁能量为偏转的电磁能量为第16页，本讲稿共42页推斥型电磁式仪表也可以测量交流，当线圈中

12、电推斥型电磁式仪表也可以测量交流，当线圈中电流方向改变时，它所产生磁场的方向随之改变，流方向改变时，它所产生磁场的方向随之改变，因此动、静铁片磁化的极性也发生变化，两铁片因此动、静铁片磁化的极性也发生变化，两铁片仍然相互排斥，转动力矩方向不变，其平均转矩仍然相互排斥，转动力矩方向不变，其平均转矩与交流电流有效值的平方成正比。与交流电流有效值的平方成正比。第17页，本讲稿共42页10.2.3 电动式仪表电动式仪表固定线圈中通入直流电流I1时产生磁场，磁感应强度B1正比于I1。如果可动线圈通入直流电流I2，则可动线圈在此磁场中就要受到电磁力的作用而带动指针偏转，电磁力F的大小与磁感应强度B1和电流

13、I2成正比。直到转动力矩与游丝的反抗力矩相平衡时，才停止偏转。仪表指针的偏转角度与两线圈电流的乘积成正比，即：=KI1I2。第18页，本讲稿共42页对于线圈通入交流电的情况，由于两线圈中电流的方向均改变，因此产生的电磁力方向不变，这样可动线圈所受到转动力矩的方向就不会改变。设两线圈的电流分别为I1和I2，则转动力矩的瞬时值与两个电流瞬时值的乘积成正比。而仪表可动部分的偏转程度取决于转动力矩的平均值，由于转动力矩的平均值不仅与I1及I2的有效值成正比，而且还与I和I2相位差的余弦成正比，因此电动式仪表用于交流时，指针的偏转角与两个电流的有效值及两电流相位差的余弦成正比。即：=KI1I2cos。第

14、19页，本讲稿共42页10.3 电流、电压、功率及电能的测量电流、电压、功率及电能的测量10.3.1 电流的测量电流的测量测量直流电流通常采用磁电式电流表，测量交流电流主要采用电磁式电流表。电流表必须与被测电路串联，否则将会烧毁电表。此外，测量直流电流时还要注意仪表的极性。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。第20页，本讲稿共42页第21页，本讲稿共42页10.3.2 电压的测量电压的测量测量直流电压通常采用磁电式电压表，测量交流电压主要采用电磁式电压

15、表。电压表必须与被测电路并联，此外，测量直流电压时还要注意仪表的极性。扩大量程的方法是在表头上串联一个称为倍压器的高值电阻RV，倍压器的阻值为：RV=(m1)Ro。式中Ro为表头内阻，m=U/Uo为倍压系数，其中Uo为表头的量程，U为扩大后的量程。第22页，本讲稿共42页第23页，本讲稿共42页10.3.3 功率的测量功率的测量测量功率时采用电动式仪表。测量时将仪表的固定线圈与负载串联，反映负载中的电流，因而固定线圈又叫电流线圈；将可动线圈与负载并联，反映负载两端电压，所以可动线圈又叫电压线圈。分格常数：被测功率：第24页，本讲稿共42页一表法一表法一表法一表法：用一个单相功率表测得一相功率，

16、然后乘以3即得三相负载的总功率。二表法二表法二表法二表法：用两只单相功率表来测量三相功率，三相总功率为两个功率表的读数之和。若负载功率因数小于0.5，则其中一个功率表的读数为负，会使这个功率表的指针反转。为了避免指针反转，需将其电压线圈或电流线圈反接，这时三相总功率为两个功率表的读数之差。第25页，本讲稿共42页三表法三表法三表法三表法：用3只单相功率表来测量三相功率，三相总功率为3个功率表的读数之和。用二元功率表和三元功率表测量三相总功率，三相总功率均可直接从表上读出。第26页，本讲稿共42页第27页，本讲稿共42页10.3.4 电能的测量电能的测量驱驱动动机机构构用用来来产产生生转转动动力

17、力矩矩，包包括括电电压压线线圈圈、电电流流线线圈圈和和铝铝制制转转盘盘。当当电电压压线线圈圈和和电电流流线线圈圈通通过过交交流流电电流流时时，就就有有交交变变的的磁磁通通穿穿过过转转盘盘，在在转转盘盘上上感感应应出出涡涡流流，涡涡流流与与交交变变磁磁通通相相互互作作用用产产生生转转动动力力矩矩，从从而而使转盘转动。使转盘转动。电度表电度表电度表电度表第28页，本讲稿共42页制动机构用来产生制动力矩，由永久磁铁和转盘制动机构用来产生制动力矩，由永久磁铁和转盘组成。转盘转动后，涡流与永久磁铁的磁场相互组成。转盘转动后，涡流与永久磁铁的磁场相互作用，使转盘受到一个反方向的磁场力，从而产作用，使转盘受

18、到一个反方向的磁场力，从而产生制动力矩，致使转盘以某一转速旋转，其转速生制动力矩，致使转盘以某一转速旋转，其转速与负载功率的大小成正比。与负载功率的大小成正比。积算机构用来计算电度表转盘的转数，以实现电能的积算机构用来计算电度表转盘的转数，以实现电能的测量和计算。转盘转动时，通过蜗杆及齿轮等传动机测量和计算。转盘转动时，通过蜗杆及齿轮等传动机构带动字轮转动，从而直接显示出电能的度数。构带动字轮转动，从而直接显示出电能的度数。第29页，本讲稿共42页单单相相电电度度表表接接线线时时，电电流流线线圈圈与与负负载载串串联联，电电压压线线圈圈与与负负载载并并联联。单单相相电电度度表表共共有有四四根根连

19、连接接导导线线，两两根根输输入入，两两根根输输出出。电电流流线线圈圈及及电电压压线线圈圈的的电电源源端端应应接接在在相相（火火）线线上上，并靠电源侧。并靠电源侧。第30页，本讲稿共42页10.4 电阻的测量电阻的测量10.4.1 万用表万用表1 1、磁电式万用表、磁电式万用表、磁电式万用表、磁电式万用表第31页，本讲稿共42页（1）直直流流电电流流的的测测量量。转转换换开开关关置置于于直直流流电电流流档档，被被测测电电流流从从+、两两端端接接入入，便便构构成成直直流流电电流流测测量量电电路路。图图中中RAl、RA2、RA3是是分分流流器器电电阻阻，与与表表头头构构成成闭闭合合电电路路。通通过过

20、改改变变转转换换开开关关的的档档位位来来改改变变分分流流器器电电阻阻，从从而而达达到到改改变变电电流流量量程程的的目目的。的。（2）直直流流电电压压的的测测量量。转转换换开开关关置置于于直直流流电电压压档档，被被测测电电压压接接在在+、两两端端，便便构构成成直直流流电电压压的的测测量量电电路路。图图中中RVl、RV2、RV3是是倍倍压压器器电电阻阻，与与表表头头构构成成闭闭合合电电路路。通通过过改改变变转转换换开开关关的的档档位位来来改改变变倍倍压器电阻，从而达到改变电压量程的目的。压器电阻，从而达到改变电压量程的目的。第32页，本讲稿共42页（3）交流电压的测量。转换开关置于交流电压档，）交

21、流电压的测量。转换开关置于交流电压档，被测交流电压接在被测交流电压接在+、两端，便构成交流电压测量、两端，便构成交流电压测量电路。测量交流时必须加整流器，二极管电路。测量交流时必须加整流器，二极管D1和和Dl组成组成半波整流电路，表盘刻度反映的是交流电压的有效值。半波整流电路，表盘刻度反映的是交流电压的有效值。RVl、RV2、RV3是倍压器电阻，电压量程的改变是倍压器电阻，电压量程的改变与测量直流电压时相同。与测量直流电压时相同。（4）电阻的测量。转换开关置于电阻档，被测电阻接）电阻的测量。转换开关置于电阻档，被测电阻接在在+、两端，便构成电阻测量电路。电阻自身不带电、两端，便构成电阻测量电路

22、。电阻自身不带电源，因此接入电池源，因此接入电池E。电阻的刻度与电流、电压的刻度电阻的刻度与电流、电压的刻度方向相反，且标度尺的分度是不均匀的。方向相反，且标度尺的分度是不均匀的。第33页，本讲稿共42页500型万用表型万用表有两个有两个“功能功能/量程量程”转转换旋钮，每个旋钮上方有换旋钮，每个旋钮上方有一个尖形标志。利用两个一个尖形标志。利用两个旋钮不同位置的组合，可旋钮不同位置的组合，可以实现交、直流电流、电以实现交、直流电流、电压、电阻及音频电平的测压、电阻及音频电平的测量。如测量直流电流，先量。如测量直流电流，先转动左边的旋钮，使转动左边的旋钮，使“A”档对准尖形标志，再档对准尖形标

23、志，再将右边旋钮转至所需直流将右边旋钮转至所需直流电流量程即可进行测量。电流量程即可进行测量。使用前注意先调节调零旋使用前注意先调节调零旋钮，使指针准确指示在标钮，使指针准确指示在标尺的零位尺的零位置。第34页，本讲稿共42页2 2、数字式万用表、数字式万用表、数字式万用表、数字式万用表数字式万用表由功能变换器、转换开关和直流数字电压表3部分组成，其原理框图如图所示。直流数字电压表是数字式万用表的核心部分，各种电量或参数的测量，都是首先经过相应的变换器，将其转化为直流数字电压表可以接受的直流电压，然后送入直流数字电压表，经模数转换器变换为数字量，再经计数器计数并以十进制数字将被测量显示出来。第

24、35页，本讲稿共42页第36页，本讲稿共42页第37页，本讲稿共42页10.4.2 兆欧表兆欧表兆欧表俗称摇表，是测量绝缘体电阻的专用仪表，主要由磁电式流比计与手摇直流发电机组成。第38页，本讲稿共42页的改变必将引起电流比值的改变的改变必将引起电流比值的改变第39页，本讲稿共42页流比计是用电磁力代替游丝产生反作用力矩的仪表。它与一般磁电式仪表不同，除了不用游丝产生反作用力矩外，还有两个区别：一是空气隙中的磁感应强度不均匀；二是可动部分有两个绕向相反且互成一定角度的线圈，线圈1用于产生转动力矩，线圈2用于产生反作用力力矩。被测电阻接在L（线）和E（地）两个端子上，形成了两个回路，一个是电流回

25、路，一个是电压回路。电流回路从电源正端经被测电阻Rx、限流电阻RA、可动线圈1回到电源负端。电压回路从电源正端经限流电阻RV、可动线圈2回到电源负端。由于空气隙中的磁感应强度不均匀，因此两个线圈产生的转矩T1和T2不仅与流过线圈的电流I1、I2有关，还与可动部分的偏转角有关。当T1=T2，可动部分处于平衡状态，其偏转角是两个线圈电流I1、I2比值的函数（故称为流比计），即：第40页，本讲稿共42页因为限流电阻RA、RV为固定值，在发电机电压不变时，电压回路的电流I2为常数，电流回路电流I1的大小与被测电阻Rx的大小成反比，所以流比计指针的偏转角能直接反映被测电阻Rx的大小。流比计指针的偏转角与

26、电源电压的变化无关，电源电压U的波动对转动力矩和反作用力矩的干扰是相同的，因此流比计的准确度与电压无关。但测量绝缘电阻时，绝缘电阻值与所承受的电压有关。摇手摇发电机时，摇的速度须按规定，而且要摇够一定的时间。常用的兆欧表的手摇发电机的电压在规定转速下有500V和1000V两种，可根据需要选用。因电压很高，测量时应注意安全。第41页，本讲稿共42页兆欧表的接线端钮有3个，分别标有“G（屏）”、“L（线）”、“E（地）”。被测的电阻接在L和E之间，G端的作用是为了消除表壳表面L、E两端间的漏电和被测绝缘物表面漏电的影响。在进行一般测量时，把被测绝缘物接在L、E之间即可。但测量表面不干净或潮湿的对象时，为了准确地测出绝缘材料内部的绝缘电阻，就必须使用G端，图示为测量电缆绝缘电阻的接线图。第42页，本讲稿共42页