第九章电工测量PPT精选PPT.ppt
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1、第九章电工测量PPT第1页,本讲稿共30页第第9章章 电工测量电工测量9 9.1 .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9 9.2 .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9 9.3 .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9 9.4 .4 电阻的测量电阻的测量第2页,本讲稿共30页9.1 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具的的总称。总称。电电工工仪仪表表的的测测量量对对象象主主要要是是电电学学量量与与磁磁学学量量。电学量又分为电量与
2、电参量。电学量又分为电量与电参量。通通通通常常常常要要要要求求求求测测测测量量量量的的的的电电电电量量量量有有有有电电电电流流流流、电电电电压压压压、功功功功率率率率、电电电电能能能能、频率等;电参量有电阻、电容、电感等。频率等;电参量有电阻、电容、电感等。频率等;电参量有电阻、电容、电感等。频率等;电参量有电阻、电容、电感等。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、磁磁导导率等。率等。第3页,本讲稿共30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
3、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
4、共7个等级。9.1.1 电工仪表的分类电工仪表的分类第4页,本讲稿共30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第5页,本讲稿共30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第6页,本讲稿共30页9.1.2 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准准确确确确度度度度是指测量结果(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。误误误误差差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。由于制造工艺的限制及
5、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。基基基基本本本本误误误误差差差差是在规定的温度、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。附附附附加加加加误误误误差差差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7页,本讲稿共30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:)绝对误差:(3)引用误差:)引用误差:(2)相对误差)相对误差:示值误差示值误差:Ax:示值:
6、示值Ao:真值真值Am:满标度值即量限满标度值即量限 Am:最大绝对误差最大绝对误差示值误差用于误差很示值误差用于误差很小或要求不高的场合。小或要求不高的场合。直直读读仪仪表表的的准准确确度度用用最最大大引引用用误误差差来来分分级级,分分 为为 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和和5.0共共7个个等等级级。如如准准确确度度为为2.5级级的的仪仪表表,其其最最大大引用误差为引用误差为2.5。仪表的准确度:仪表的准确度:最大相对误差最大相对误差:第8页,本讲稿共30页例例例例如如如如:用用一一量量程程为为150150V V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
7、两点点间间电电压压U U,示示值值为为100100V V,绝绝对对误误差差为为1 1V V。这这时时U U的的真真值值为为1001001=991=99V V,相相对对误误差差r r=1%=1%。如如果果示示值值为为1010V V,绝绝对对误误差差为为0.80.8V V。则则其其真真值值为为10.810.8V V,相相对对误误差差8%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最大大绝绝对对误误差差为为1.51.5V V,则则仪仪表表的的最最大大引用误差为: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:被测量比仪表量程小得越多,测量结果可能出现的最大
8、相对误差值也越大。例如用最大相对误差值也越大。例如用1.01.0级量程为级量程为150150V V的电压的电压表测量表测量3030V V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5 5,而改,而改用用1.01.0级量程为级量程为5050V V的电压表测量的电压表测量3030V V的电压,可能出现的的电压,可能出现的最大相对误差为最大相对误差为1.671.67。所以选用仪表的量程时应使读数。所以选用仪表的量程时应使读数在在2 23 3量程以上。量程以上。所以该仪表的准确度等级为所以该仪表的准确度等级为1.01.0级。级。第9页,本讲稿共30页9.2 指针式仪表的结构及工作原
9、理指针式仪表的结构及工作原理电电工工测测量量中中常常用用的的指指针针式式仪仪表表有有磁磁电电式式、电电动动式式、电电磁磁式式3 3种种。这这些些仪仪表表的的结结构构虽虽然然不不同同,但但工工作作原原理理却却是是相相同同的的,都都是是利利用用电电磁磁现现象象使使仪仪表表的的可可动动部部分分受受到到电电磁磁转转矩矩的的作作用用而而转转动动,从从而带动指针偏转来指示被测量的大小。而带动指针偏转来指示被测量的大小。第10页,本讲稿共30页9.2.1 磁电式仪表磁电式仪表直直流流电电流流I I 通通过过可可动动线线圈圈时时,线线圈圈与与磁磁场场相相互互作作用用使使线线圈圈产产生生转转动动力力矩矩,带带动
10、动指指针针偏偏转转。指指针针偏偏转转后后扭扭紧紧弹弹簧簧游游丝丝,使使游游丝丝产产生生反反抗抗力力矩矩。当当反反抗抗力力矩矩和和转转动动力力矩矩相相平平衡衡时时,线线圈圈和和指指针针便便停停止止偏偏转转。由由于于在在线线圈圈转转动动的的范范围围内内磁磁场场均均匀匀分分布布,因因此此线线圈圈的的转转动动力力矩矩与与电电流流的的大大小小成成正正比比。又又由由于于游游丝丝的的反反抗抗力力矩矩与与线线圈圈的的偏偏转转角角度度成成正正比比,所所以以仪仪表表指指针针的的偏偏转转角角度度与与流流过过线线圈圈的的电电流流的的大大小小成成正正比比,即即:=KIKI。可可见见磁磁电电式式仪仪表标尺上的刻度是均匀的
11、。表标尺上的刻度是均匀的。磁磁电电式式仪仪表表的的优优点点:刻刻度度均均匀匀、灵灵敏敏度度高高、准准确确度度高高、消消耗耗功率小、受外界磁场影响小等。功率小、受外界磁场影响小等。磁磁电电式式仪仪表表的的缺缺点点:结结构构复复杂杂、造造价价较较高高、过过载载能能力力小小,而而且只能测量直流,不能测量交流。且只能测量直流,不能测量交流。使使用用注注意意事事项项:电电表表接接入入电电路路时时要要注注意意极极性性,否否则则指指针针反反打打会会损损坏坏电电表表。通通常常磁磁电电式式仪仪表表的的接接线线柱柱旁旁均均标标有有+、记记号,以防接错。号,以防接错。第11页,本讲稿共30页9.2.2 电磁式仪表电
12、磁式仪表 线线圈圈通通入入电电流流时时产产生生磁磁场场,使使其其内内部部的的固固定定铁铁片片和和可可动动铁铁片片同同时时被被磁磁化化。由由于于两两铁铁片片同同一一端端的的极极性性相相同同,因因此此两两者者相相斥斥,致致使使可可动动铁铁片片受受到到转转动动力力矩矩的的作作用用,从从而而通通过过转转轴轴带带动动指指针针偏偏转转。当当转转动动力力矩矩与与游游丝丝的的反反抗抗力力矩矩相相平平衡衡时时,指指针针便停止偏转。便停止偏转。由由于于作作用用在在铁铁心心上上的的电电磁磁力力与与空空气气隙隙中中磁磁感感应应强强度度的的平平方方成成正正比比,磁磁感感应应强强度度又又与与线线圈圈电电流流成成正正比比,
13、因因此此仪仪表表的的转转动动力力矩矩与与电电流流的的平平方方成成正正比比。又又由由于于游游丝丝的的反反抗抗力力矩矩与与线线圈圈的的偏偏转转角角度度成成正正比比,所所以以仪仪表表指指针针的的偏偏转转角角度度与与线线圈圈电电流流的的平平方方成成正正比比,即:即:=K =K 。可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。推推斥斥型型电电磁磁式式仪仪表表也也可可以以测测量量交交流流,当当线线圈圈中中电电流流方方向向改改变变时时,它它所所产产生生磁磁场场的的方方向向随随之之改改变变,因因此此动动、静静铁铁片片磁磁化化的的极极性性也也发发生生变变化化,两两铁铁片片仍仍然然相
14、相互互排排斥斥,转转动动力力矩矩方方向向不不变,其平均转矩与交流电流有效值的平方成正比。变,其平均转矩与交流电流有效值的平方成正比。第12页,本讲稿共30页9.2.3 电动式仪表电动式仪表 固固定定线线圈圈中中通通入入直直流流电电流流I I1 1时时产产生生磁磁场场,磁磁感感应应强强度度B B1 1正正比比于于I I1 1。如如果果可可动动线线圈圈通通入入直直流流电电流流I I2 2,则则可可动动线线圈圈在在此此磁磁场场中中就就要要受受到到电电磁磁力力的的作作用用而而带带动动指指针针偏偏转转,电电磁磁力力F F的的大大小小与与磁磁感感应应强强度度B B1 1和和电电流流I I2 2成成正正比比
15、。直直到到转转动动力力矩矩与与游游丝丝的的反反抗抗力力矩矩相相平平衡衡时时,才才停停止止偏偏转转。仪仪表表指指针针的的偏偏转转角角度度与与两两线线圈圈电电流流的乘积成正比,即:的乘积成正比,即:=KIKI1 1I I2 2。对对于于线线圈圈通通入入交交流流电电的的情情况况,由由于于两两线线圈圈中中电电流流的的方方向向均均改改变变,因因此此产产生生的的电电磁磁力力方方向向不不变变,这这样样可可动动线线圈圈所所受受到到转转动动力力矩矩的的方方向向就就不不会会改改变变。设设两两线线圈圈的的电电流流分分别别为为i i1 1和和i i2 2,则则转转动动力力矩矩的的瞬瞬时时值值与与两两个个电电流流瞬瞬时
16、时值值的的乘乘积积成成正正比比。而而仪仪表表可可动动部部分分的的偏偏转转程程度度取取决决于于转转动动力力矩矩的的平平均均值值,由由于于转转动动力力矩矩的的平平均均值值不不仅仅与与i i1 1及及i i2 2的的有有效效值值成成正正比比,而而且且还还与与i i1 1和和i i2 2相相位位差差的的余余弦弦成成正正比比,因因此此电电动动式式仪仪表表用用于于交交流流时时,指指针针的的偏偏转转角角与与两两个个电电流的有效值及两电流相位差的余弦成正比。即:流的有效值及两电流相位差的余弦成正比。即:=KIKI1 1I I2 2coscos。第13页,本讲稿共30页9.3 电流、电压、功率及电能的测量电流、
17、电压、功率及电能的测量12.3.1 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。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阻R RA A,分流器的阻值为:分流器的阻值为:R RA A=R Ro o/(/(n n1)1)。式中式中R Ro o为表头内阻,为表头
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