电工测量培训课件优秀PPT.ppt

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1、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测量方法的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、兆欧表及电度表的运用方法兆欧表及电度表的运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和工作原理构和工作原理学习要点学习要点第第10章章 电工测量电工测量10.1 10.1 电工仪表的类型、误差和精确度电工仪表的类型、误差和精确度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、功率及电能的测量10.4 10.4 电阻的测量电阻的测量

2、10.1 电工仪表的类型、误差和精确度电工仪表的类型、误差和精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具的总称。工具的总称。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量。电学量又分为电量与电参量。学量。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；电电参参量量有有电电阻阻、电电容容、电感等。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、磁导率等。磁导率等。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

3、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干脆指示出来，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洁，操作简洁，但精确度不行能太高；比较式仪表的结构较困难，造价较昂贵，测量过程也不如直读法简洁，但测量的结果较直读式仪表精确。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、沟通和交直流两用仪表。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

4、被测量的数值。n按精确度可分为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10.1.2 电工仪表的误差和精确度电工仪表的误差和精确度电工仪表的精确度是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值）间相接近的程度，是测量结果精确程度的量度。误差是指示值与真值的偏离程度。精确度与误差本身的含义是相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的精确度高，

5、其误差就小，因此，在实际测量中往往接受误差的大小来表示精确度的凹凸。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，误差是不行避开的。依据引起误差的缘由不同，仪表误差可分为基本误差和附加误差。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。附加误差是由于外界因素的影响和仪表放置不符合规定等缘由所产生的误差。附加误差有些可以消退或限制在确定范围内，而基本误差却不行避开。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）确定误差：（2）相对误差：（3）引用误差：仪表的精确度：示值误差：Ax：示值Ao：真值A

6、m：满标度值即量限 Am：最大确定误差示值误差用于误差很小或要求不高的场合。直读仪表的精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。如精确度为2.5级的仪表，其最大引用误差为2.5。最大相对误差：例例例例如如如如：用用用用一一一一量量量量程程程程为为为为150V150V的的的的电电电电压压压压表表表表在在在在正正正正常常常常条条条条件件件件下下下下测测测测某某某某电电电电路路路路的的的的两两两两点点点点间间间间电电电电压压压压U U，示示示示值值值值为为为为100V100V，确确确确定定定定误误误误差差差差为为为为1V1V。这这这这时时时时U

7、 U的的的的真真真真值值值值为为为为1001001=99V1=99V，相相相相对对对对误误误误差差差差r=1%r=1%。假假假假如如如如示示示示值值值值为为为为10V10V，确确确确定定定定误误误误差差差差为为为为0.8V0.8V。则则则则其其其其真真真真值值值值为为为为10.8V10.8V，相相相相对对对对误误误误差差差差8%8%。假假假假如如如如已已已已知知知知该该该该电电电电压压压压表表表表可可可可能能能能发发发发生生生生的的的的最最最最大大大大确确确确定定定定误误误误差差差差为为为为1.5V1.5V，则则则则仪仪仪仪表表表表的的的的最大引用误差为：最大引用误差为：最大引用误差为：最大引

8、用误差为：留意：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的留意：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的留意：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的留意：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。例如用最大相对误差值也越大。例如用最大相对误差值也越大。例如用最大相对误差值也越大。例如用1.01.0级量程为级量程为级量程为级量程为150V150V的电压的电压的电压的电压表测量表测量表测量表测量30V30V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，而，而，而改用改用

9、改用改用1.01.0级量程为级量程为级量程为级量程为50V50V的电压表测量的电压表测量的电压表测量的电压表测量30V30V的电压，可能出现的电压，可能出现的电压，可能出现的电压，可能出现的最大相对误差为的最大相对误差为的最大相对误差为的最大相对误差为1.671.67。所以选用仪表的量程时应使读。所以选用仪表的量程时应使读。所以选用仪表的量程时应使读。所以选用仪表的量程时应使读数在数在数在数在2 23 3量程以上。量程以上。量程以上。量程以上。所以该仪表的精确度等级为1.0级。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仪表有磁电式、电动式、电磁式3种。

10、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。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，使游丝产生抗拒力矩。当抗拒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匀整分布，因此线圈的转动力矩与电流的大小成正比。又由于游丝的抗拒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。可见磁电式仪表标尺上的刻度是匀整的。磁电式仪表的优点：刻度匀整、灵敏度

11、高、精确度高、消耗功率小、受外界磁场影响小等。磁电式仪表的缺点：结构困难、造价较高、过载实力小，而且只能测量直流，不能测量沟通。运用留意事项：电表接入电路时要留意极性，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。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。当转动力矩与游丝的抗拒力矩相平衡时，指针便停止偏转。由于作用在铁心上的电磁力与空气隙中磁感应强度的平方成正比，磁感应强度又与线圈电流成正比，因此仪表的转动力矩与

12、电流的平方成正比。又由于游丝的抗拒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，即：=KI2。可见电磁式仪表标尺上的刻度是不匀整的。推斥型电磁式仪表也可以测量沟通，当线圈中电流方向变更时，它所产生磁场的方向随之变更，因此动、静铁片磁化的极性也发生变更，两铁片仍旧相互排斥，转动力矩方向不变，其平均转矩与沟通电流有效值的平方成正比。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。假如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I2成正比。直到转动力

13、矩与游丝的抗拒力矩相平衡时，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。对于线圈通入沟通电的状况，由于两线圈中电流的方向均变更，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变更。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i1和i2相位差的余弦成正比，因此电动式仪表用于沟通时，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。10.3 电流、电压、功率及电能的测量电流、电

14、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接受磁电式电流表，测量沟通电流主要接受电磁式电流表。电流表必需与被测电路串联，否则将会烧毁电表。此外，测量直流电流时还要留意仪表的极性。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。10.3.2 电压的测量电压的测量测量直流电压通常接受磁电式电压表，测量沟通电压主要接受电磁式电压表。电压表必需与被测电路并联，否则将会烧毁电表。此外，测量直流电压时还要留意仪表的极性。扩大量程的方法是在表头上串联

15、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。10.3.3 功率的测量功率的测量测量功率时接受电动式仪表。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：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，然后乘以3即得三相负载的总功率。二表法：用两只单相功率表来测量三二表法：用两只单相功率表来测量三二表法：用两只单相功率表来测量三二表法：用两只单相功率表来测量三相功率，三

16、相总功率为两个功率表的相功率，三相总功率为两个功率表的相功率，三相总功率为两个功率表的相功率，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读数之和。若负载功率因数小于读数之和。若负载功率因数小于读数之和。若负载功率因数小于0.50.5，则其中一个功率表的读数为负，会使则其中一个功率表的读数为负，会使则其中一个功率表的读数为负，会使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。为了避开指这个功率表的指针反转。为了避开指这个功率表的指针反转。为了避开指这个功率表的指针反转。为了避开指针反转，需将其电压线圈或电流线圈针反转，需将其电压线圈或电流线圈针反转，需将其电压线圈或电流线圈针反

17、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反接，这时三相总功率为两个功率表反接，这时三相总功率为两个功率表反接，这时三相总功率为两个功率表的读数之差。的读数之差。的读数之差。的读数之差。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，三相总功率均可干脆从表上读出。10.3.4 电能的测量电能的测量驱动机构用来产生转动力矩，包括电压线圈、电流线圈和铝制转盘。当电压线圈和电流线圈通过沟通电流时，就有交变的磁通穿过转盘，在转盘上感应出涡流，涡流与交变磁通相互作用产生转动力矩，从而使转盘转动。制动机构

18、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作用，使转盘受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，从而干脆显示出电能的度数。电度表电度表电度表电度表单相电度表接线时，电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联。单相电度表共有四根连接导线，两根输入，两根输出。电流线圈及电压线圈的电源端应接在相（火）线上，并靠电源侧。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

19、电式万用表、磁电式万用表（1）直流电流的测量。转换开关置于直流电流档，被测电流从+、两端接入，便构成直流电流测量电路。图中RAl、RA2、RA3是分流器电阻，与表头构成闭合电路。通过变更转换开关的档位来变更分流器电阻，从而达到变更电流量程的目的。（2）直流电压的测量。转换开关置于直流电压档，被测电压接在+、两端，便构成直流电压的测量电路。图中RVl、RV2、RV3是倍压器电阻，与表头构成闭合电路。通过变更转换开关的档位来变更倍压器电阻，从而达到变更电压量程的目的。（3）沟通电压的测量。转换开关置于沟通电压档，被测沟通电压接在+、两端，便构成沟通电压测量电路。测量沟通时必需加整流器，二极管D1和

20、Dl组成半波整流电路，表盘刻度反映的是沟通电压的有效值。RVl、RV2、RV3是倍压器电阻，电压量程的变更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，被测电阻接在+、两端，便构成电阻测量电路。电阻自身不带电源，因此接入电池E。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匀整的。500型万用表有两个“功能/量程”转换旋钮，每个旋钮上方有一个尖形标记。利用两个旋钮不同位置的组合，可以实现交、直流电流、电压、电阻及音频电平的测量。如测量直流电流，先转动左边的旋钮，使“A”档对准尖形标记，再将右边旋钮转至所需直流电流量程即可进行测量。运用前留意先调整调零旋钮，使指针精确指示

21、在标尺的零位置。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。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。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

22、有两个区分：一是空气隙中的磁感应强度不匀整；二是可动部分有两个绕向相反且互成确定角度的线圈，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匀整，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：因为限流电

23、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干脆反映被测电阻Rx的大小。流比计指针的偏转角与电源电压的变更无关，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，因此流比计的精确度与电压无关。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，而且要摇够确定的时间。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，可依据须要选用。因电压很高，测量时应留意平安。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端的作用是为了消退表壳表面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，为了精确地测出绝缘材料内部的绝缘电阻，就必需运用G端，图示为测量电缆绝缘电阻的接线图。