電工儀表與測量

1、第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第五節(jié)電工儀表與測量電工儀表與測量第一節(jié)直流電流表與電壓表 在磁電系測量機構(gòu)的基礎(chǔ)上配上不同的測量線路，就能組成各種不同用途的直流電流表和直流電壓表。 演示電表只有一個測量機構(gòu)（俗稱表頭），配合不同的測量板時，就能組成各種不同量程的電流表、電壓表或檢流計。 一、磁電系測量機構(gòu)一、磁電系測量機構(gòu)測量機構(gòu)轉(zhuǎn)換開關(guān)分流電阻演示用電表磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 固定部分磁路系統(tǒng)磁電系測量機構(gòu) 可動部分線圈游絲的作用：1.產(chǎn)生反作用力矩2.引導電流出入線圈永久磁鐵標度尺機械調(diào)零旋鈕游 絲鐵 心引出線指 針磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)極 掌平衡錘

2、磁感應(yīng)阻尼器 在動圈中加裝短路線圈，利用短路線圈中產(chǎn)生的感生電流與磁場相互作用產(chǎn)生阻尼力矩。 根據(jù)磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，又可分為： 外磁式：永久磁鐵在可動線圈的外部。 內(nèi)磁式：永久磁鐵在可動線圈的內(nèi)部?？晒?jié)約磁性材料，而且體積小、成本低、對外磁泄漏少，近年來被廣泛使用。 內(nèi)外磁式：可動線圈的內(nèi)、外部都有永久磁鐵，故磁性更強，結(jié)構(gòu)可以更緊湊。磁電系測量機構(gòu)中的磁路系磁電系測量機構(gòu)中的磁路系統(tǒng)統(tǒng) 外磁式 內(nèi)磁式 內(nèi)外磁式磁電系測量機構(gòu)的磁路系統(tǒng)磁電系測量機構(gòu)的工作原理磁電系測量機構(gòu)的工作原理 磁電系測量機構(gòu)是根據(jù)通電線圈在磁場中受到電磁力矩而發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的。 當可動線圈中通入電流時，載流線圈在

3、永久磁鐵的磁場中受到電磁力矩的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于MI，即通過線圈的電流越大，線圈受到的轉(zhuǎn)矩越大，儀表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大；同時，游絲扭得越緊，由于Mf，故反作用力矩也越大。當線圈受到的轉(zhuǎn)動力矩與反作用力矩大小相等時，MMf，線圈就停留在某一平衡位置，此時，指針就指示出被測量的大小。螺旋彈簧螺旋彈簧I II INS指針指針永久磁鐵永久磁鐵圓柱形圓柱形鐵心鐵心O O線圈線圈 線圈通入電流線圈通入電流 I 電磁力電磁力 F線圈受到的轉(zhuǎn)矩線圈受到的轉(zhuǎn)矩 T = k1IFSNF 線圈通入電流線圈通入電流 I 電磁力電磁力 F 線圈受到轉(zhuǎn)矩線圈受到轉(zhuǎn)矩 T 線圈和指針轉(zhuǎn)動，線圈和指針轉(zhuǎn)動， 當彈簧的阻轉(zhuǎn)

4、矩當彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 與線圈受到的轉(zhuǎn)矩與線圈受到的轉(zhuǎn)矩達到平達到平衡時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，此時有衡時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，此時有T = TC T = k1I kIIkk21 即指針的偏轉(zhuǎn)角即指針的偏轉(zhuǎn)角 結(jié)論結(jié)論: : 指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。 5.優(yōu)點：優(yōu)點： 刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗 電能量?。皇芡饨绱艌鲇绊懶　ｋ娔芰啃。皇芡饨绱艌鲇绊懶?。 缺點：缺點： 只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。 測量直流電壓、直流電流及電阻。測量直流電壓、直流電

5、流及電阻。直流電流表的組成二、直流電流表IXIC 設(shè)磁電系測量機構(gòu)的內(nèi)阻為RC，滿刻度電流為IC，被測電流為IX，則分流電阻RA的大小可以按下述步驟進行計算。 第一步，先計算電流量程擴大倍數(shù)CXIIn 第二步，計算分流電阻1CAnRR分流電阻的計算分流電阻的計算注意：RA越小，擴大的量程就越大。例 現(xiàn)有一只內(nèi)阻為200、滿刻度電流為500A的磁電系測量機構(gòu)，由于生產(chǎn)需要，要將其改制成量程為1A的直流電流表，問應(yīng)并聯(lián)多大的分流電阻?20001050016CXIIn1 . 0120002001CAnRR 答：若要將其改制成量程為1A的直流電流表，應(yīng)并聯(lián)一只0.1的分流電阻。 解：先求電流量程擴大倍

6、數(shù) 應(yīng)并聯(lián)的分流電阻為 分流電阻一般采用電阻率較大、電阻溫度系數(shù)很小的錳銅制成。 當被測電流小于30A時，可采用內(nèi)附分流器。 當被測電流大于30A時，可采用外附分流器。外附分流器及其接線電流端鈕電位端鈕開路式分流器閉路式分流器多量程直流電流表多量程直流電流表三、直流電壓表三、直流電壓表直流電壓表的組成第一步：先計算磁電系測量機構(gòu)的額定電壓 UC=IcRc第二步：計算電壓量程擴大倍數(shù)CUUm 第三步：計算所需串聯(lián)的分壓電阻CV) 1(RmR分壓電阻的計算分壓電阻的計算例例 現(xiàn)有一只內(nèi)阻為500、滿刻度電流為100A的磁電系測量機構(gòu)，根據(jù)實際需要，要將其改制成50V量程的直流電壓表，問應(yīng)串聯(lián)多大的

7、分壓電阻？該電壓表的總內(nèi)阻是多少？ 解：先求出測量機構(gòu)的額定電壓 UC=IcRc=100106500=0.05 V 再求出電壓量程擴大倍數(shù)100005. 050CUUm應(yīng)串聯(lián)的分壓電阻為Rv=（m1)Rc（1 0001）500=499 500該電壓表的總電阻為RRc+Rv500499 500500 000500 k多量程直流電壓表靈敏度靈敏度 靈敏度是表示儀表對微弱能量作出反應(yīng)程度大小的技術(shù)指標。由于驅(qū)動儀表測量機構(gòu)偏轉(zhuǎn)的能量是取自被測電路中的電流，所以，如果儀表指針較大幅度的偏轉(zhuǎn)而用了較小的能量，它的靈敏度也就較高。 一般情況，靈敏度可分為直流電壓靈敏度、交流電壓靈敏度和表頭靈敏度三個指標。

8、其中直流電壓靈敏度是主要指標，它們被分別以每伏多少歐（/V）標印在表度盤上，使用戶一目了然。 如：MF30萬用表度盤上標有 20000V，則 1V量程內(nèi)阻為20kxl20k；5V量程內(nèi)阻為20kx5100k，以此類推。 電壓靈敏度（電壓靈敏度（ V ）電壓靈敏度的作用電壓靈敏度的作用：（1）表示電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時取自被測電流的電流值。（2）能方便地計算出該電壓表各量程的內(nèi)阻。電壓靈敏度的意義電壓靈敏度的意義：電壓靈敏度越高，相同量程下電壓表的內(nèi)阻越大，取自被測電路的電流越小，對被測電路的影響越小，測量準確度越高。電壓靈敏度為20kV，表示測量直流電壓，當指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時，取自被測電路的

9、電流是1V 20k50A，在10V擋時電壓表內(nèi)阻是10 20k 200k 四、直流磁電系檢流計四、直流磁電系檢流計 磁電系檢流計是一種專門用來測量微小電流或電壓的高靈敏度儀表，主要用于以直流電工作的電測儀器中作指零儀使用。磁電系檢流計的結(jié)構(gòu)磁電系檢流計的結(jié)構(gòu) 為提高檢流計的靈敏度，結(jié)構(gòu)上要采用以下措施： 采用張絲或懸絲支撐代替軸尖軸承結(jié)構(gòu) 用光標指示裝置代替指針張絲支撐結(jié)構(gòu)張絲支撐結(jié)構(gòu)懸絲支撐結(jié)構(gòu)懸絲支撐結(jié)構(gòu)光標指示原理光標指示原理復射式光點檢流計復射式光點檢流計使用檢流計的注意事項使用檢流計的注意事項 搬動時必須輕拿輕放。 使用時要按正常工作位置放置。有水準儀者，使用前要先調(diào)整好水平；沒有水

10、準儀者也應(yīng)安放在水平位置使用。 搬動或使用完畢，應(yīng)將止動器鎖上。無止動器的，要合上短接動圈的開關(guān)，或用導線將兩接線端子短路。 禁止用萬用表或電橋直接測量檢流計的內(nèi)阻。 檢流計應(yīng)放置在于燥、無塵、無振動的場所使用或保存。 第二節(jié)交流電流表與電壓表配電柜上的交流儀表1T1-A型電磁系電流表一、電磁系測量機構(gòu)一、電磁系測量機構(gòu) 電磁系測量機構(gòu)主要由固定線圈和可動軟磁鐵片組成。這里，游絲的作用只是產(chǎn)生反作用力矩，而不通過電流。 根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為吸引型和排斥型兩類。吸引型測量機構(gòu)排斥型測量機構(gòu)磁感應(yīng)阻尼器原理示意圖電磁系測量機構(gòu)的工作原理電磁系測量機構(gòu)的工作原理 利用通電流的固定線圈產(chǎn)生磁場

11、，使鐵心磁化。然后利用線圈與鐵心（吸引型）或鐵心與鐵心（排斥型）相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，帶動指針偏轉(zhuǎn)。圓形線圈圓形線圈小室小室312450固定鐵片固定鐵片可動鐵片可動鐵片儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 T = k I 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 TC = k2 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角與指針的偏轉(zhuǎn)角 成正比，即成正比，即 當當 T = TC 時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，時，可動部分停止轉(zhuǎn)動， 即指針的偏轉(zhuǎn)角即指針的偏轉(zhuǎn)角 2221kIIkk 結(jié)論結(jié)論: : 指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流 有效值的平方成正比。有效值的平方成正比。 線圈通入電流線圈通入

12、電流 I 磁場磁場 線圈通入電流線圈通入電流 I 磁場磁場 固定和可動鐵片均被磁固定和可動鐵片均被磁化化( (同一端的極性是相同的同一端的極性是相同的) ) 可動片因受斥力而帶可動片因受斥力而帶動指針轉(zhuǎn)動，動指針轉(zhuǎn)動， 電磁系儀表的特點電磁系儀表的特點優(yōu)點：優(yōu)點： 構(gòu)造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量構(gòu)造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。較大的電流；允許較大的過載。缺點：缺點： 刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的影響，因此準確度不高流（測量交流時）的影響，因此準確度不高。測量交流電壓、交流電流。測

13、量交流電壓、交流電流。電磁系電流表的刻度不均勻二、交流電流表二、交流電流表 電磁系交流電流表通常由電磁系測量機構(gòu)組成。由于電磁系電流表的固定線圈直接串聯(lián)在被測電路中，所以，要制造不同量程的電流表時，只要改變線圈的線徑和匝數(shù)即可。 電磁系電流表 安裝式電磁系電流表安裝式電磁系電流表：一般制成單量程，但最大量程不得超過200A。在測量較大的交流電流時，儀表須與電流互感器配合使用。 便攜式電磁系電流表：便攜式電磁系電流表：一般都制成多量程的。但它不能采用并聯(lián)分流電阻的方法擴大量程。而是采用將固定線圈分段，然后利用分段線圈的串、并聯(lián)來實現(xiàn)。三、交流電壓表三、交流電壓表 電磁系交流電壓表由電磁系測量機構(gòu)

14、與分壓電阻串聯(lián)組成。 安裝式交流電壓表安裝式交流電壓表:一般都做成單量程的，且最大量程不超過600V。要測量更高的交流電壓時，儀表要與電壓互感器配合使用。 便攜式交流電壓表便攜式交流電壓表:一般都做成多量程 的，并采用了共用式分壓電路。 四、整流系交流電壓表四、整流系交流電壓表整流系電流表和電壓表整流系交流電壓表的組成整流系交流電壓表的組成 磁電系測量機構(gòu)和整流裝置組成的儀表稱為整流系儀表。 整流系交流電壓表是在整流系儀表的基礎(chǔ)上串聯(lián)分壓電阻而成的。其中，整流系測量機構(gòu)是整個儀表的核心。 整流系交流電壓表中的整流電路半波整流電路全波整流電路 交流電的大小習慣上是指交流電的有效值。為此，我們可根

15、據(jù)交流電有效值與平均值之間的關(guān)系來刻度標度尺。 對于半波整流 I有效2.22 I平均 對于全波整流 I有效1.11 I平均 這樣一來，交流電壓表的標度尺就可以直接按交流電的有效值來進行刻度，即整流系交流電壓表的讀數(shù)是正弦交流電壓的有效值。 螺旋彈簧螺旋彈簧固定線圈固定線圈可動線圈可動線圈 產(chǎn)生阻尼力產(chǎn)生阻尼力 FF可動線圈可動線圈固定線圈固定線圈 固定線圈中的電流固定線圈中的電流 I1 ( ) 磁場磁場 可動線圈中的電流可動線圈中的電流 I2 ( )與磁場相互作用與磁場相互作用電磁電磁力力 F 線圈受到轉(zhuǎn)矩線圈受到轉(zhuǎn)矩 T 線圈和指針轉(zhuǎn)動，線圈和指針轉(zhuǎn)動， 儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩彈簧的阻

16、轉(zhuǎn)矩彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 TC = k2 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角與指針的偏轉(zhuǎn)角 成正比，即成正比，即 當當 T = TC 時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，時，可動部分停止轉(zhuǎn)動， 即指針的偏轉(zhuǎn)角即指針的偏轉(zhuǎn)角 結(jié)論結(jié)論: : 指針偏轉(zhuǎn)的角度與兩個電流指針偏轉(zhuǎn)的角度與兩個電流( (對交流為有效值對交流為有效值) )的乘積成正比。的乘積成正比。 儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 4. 優(yōu)點：優(yōu)點：可用于交直流；準確度較高?？捎糜诮恢绷?；準確度較高。 缺點：缺點：受外界磁場影響大；受外界磁場影響大；不能承受較大過載。不能承受較大過載。3. 用途用途 測量交直流電壓、電流及功率。測量交直流電壓、電流及功率

17、。第三節(jié)儀用互感器 儀用互感器是用來按比例變換交流電壓或交流電流的儀器，它包括變換交流電壓的電壓互感器和變換交流電流的電流互感器。一、儀用互感器的用途一、儀用互感器的用途 擴大交流儀表的量程。 測量高電壓時保證工作人員和 儀表的安全。 有利于儀表生產(chǎn)的標準化，降低生產(chǎn)成本。二、電流互感器二、電流互感器 電流互感器實際上是一個降流變壓器，能把一次側(cè)的大電流變換成二次側(cè)的小電流。一般電流互感器二次側(cè)的額定電流為5A。 電流互感器的一次側(cè)額定電流I1N與二次側(cè)額定電流I2N之比，叫做電流互感器的額定變流比，用KTA表示，即1NTA2NIKI電流互感器的符號電流互感器的接線圖與電流互感器配合使用的交流

18、電流表LDZJ1-10型 常用電流互感器常用電流互感器LDZJ1-10型型 LQG-0.5型型 LAZBJ-10型型 LMZ1-0.5系列系列 電流互感器的正確使用電流互感器的正確使用 要正確接線。將電流互感器的一次側(cè)與被測電路串聯(lián)，二次側(cè)與電流表串聯(lián)。 電流互感器的二次側(cè)在運行中絕對不允許開路。因此，在電流互感器的二次側(cè)回路中嚴禁加裝熔斷器。運行中需拆除或更換儀表時，應(yīng)先將電流互感器的二次側(cè)短路后再進行操作。 電流互感器的鐵心和二次側(cè)的一端必須可靠接地。 接在同一互感器上的儀表不能太多。 二、電壓互感器二、電壓互感器 電壓互感器實際上就是一個降壓變壓器，它能將一次側(cè)的高電壓變換成二次側(cè)的低電

19、壓。 電壓互感器二次側(cè)的額定電壓一般為100V。 電壓互感器一次側(cè)額定電壓U1N與二次側(cè)額定電壓U2N之比，稱為電壓互感器的額定變壓比，用KTV表示，即 2N1NTVUUK電壓互感器的符號電壓互感器接線圖常用電壓互感器JDJ-6、10型型JDZ-3、6、10Q型型 JDG4-0.5型型 電壓互感器的正確使用電壓互感器的正確使用 要正確接線。將電壓互感器的一次側(cè)與被測電路并聯(lián)，二次側(cè)與電壓表并聯(lián)。 電壓互感器的一次側(cè)、二次側(cè)在運行中絕對不允許短路。因此，一次側(cè)、二次側(cè)都要加裝熔斷器。 電壓互感器的鐵心和二次側(cè)的一端必須可靠接地。 第四節(jié)鉗形電流表 鉗形電流表的最大優(yōu)點是可以在不切斷電路的情況下測

20、量運行中的交流電動機的工作電流，從而很方便地了解電動機的工作狀態(tài)。 實際使用的鉗形電流表分為指針式和數(shù)字式兩大類。一、鉗形電流表的構(gòu)造及原理互感器式鉗形電流表 互感器式鉗形電流表只能測量交流電流。如T301、T302、MG24等型號的鉗形電流表就屬于此類儀表。 電磁系鉗形電流表 由于電磁系儀表可動部分的偏轉(zhuǎn)方向與電流極性無關(guān)，因此它可以交、直流兩用。 在測量運行中的繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子電流時，因為轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，若用互感器式鉗形電流表則無法測量其準確數(shù)值，這時只能采用電磁系鉗形電流表。 MG20、MG21型鉗形電流表屬于交、直流兩用的電磁系鉗形電流表。數(shù)字式鉗形電流表測量時將被測導線置于

21、鉗口中央二、鉗形電流表的使用鉗口要結(jié)合緊密，有污物要及時清洗測量5A以下較小電流時，可將被測導線多繞幾圈再放入鉗口測量。被測的實際電流等于儀表讀數(shù)除以放進鉗口中導線的圈數(shù)測量完畢，一定要將儀表的量程開關(guān)置于最大位置上第五節(jié)電流表與電壓表的選擇和使用一、電流表和電壓表的選擇一、電流表和電壓表的選擇 根據(jù)電工測量的目的和要求，合理選擇電流表和電壓表。在選擇時應(yīng)按照儀表類型、準確度、儀表內(nèi)阻、量程、工作條件以及絕緣強度等方面，既全面又有所側(cè)重地進行選擇。 選擇儀表類型選擇儀表類型 測量直流電流、電壓選擇磁電系儀表。 測量交流電流、電壓選擇電磁系或整流系儀表，當要求準確度較高時，可選擇電動系儀表。 交

22、、直流兩用選擇交、直流兩用的電磁系儀表，在要求準確度較高的場合可選擇電動系儀表。 選擇儀表準確度選擇儀表準確度 作為標準表或精密測量：選用0.1級或0.2級的儀表； 實驗室：選用0.5級或1.0級的儀表； 一般的工程測量：選用1.5級以下的儀表。 與儀表配合使用的附加裝置，如分流電阻、分壓電阻、儀用互感器等，其準確度等級應(yīng)比儀表本身的準確度等級高23擋。 選擇儀表內(nèi)阻選擇儀表內(nèi)阻 選擇儀表內(nèi)阻時要滿足： 電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡量大些； 電流表內(nèi)阻應(yīng)盡量小些。 選擇儀表量程選擇儀表量程 根據(jù)以下原則選擇電流表和電壓表的量程： 所選量程要大于被測量； 把被測量范圍選擇在儀表標度尺滿刻度的三分之二以上范圍內(nèi)

23、； 在無法估計被測量大小時，應(yīng)先選用儀表最大量程試測后，再逐步換成合適的量程。選擇儀表的工作條件選擇儀表的工作條件 凡是實驗室使用的儀表一般選擇便攜式儀表，開關(guān)板或電氣設(shè)備面板上的儀表應(yīng)選擇安裝式儀表。 對于環(huán)境溫度、濕度、外界電磁場等條件有特定要求時，應(yīng)按其要求進行選擇，以盡量減小儀表的附加誤差。 選擇儀表的絕緣強度選擇儀表的絕緣強度 選擇儀表時，還要根據(jù)被測電路電壓的高低，來確定儀表的絕緣強度，以免發(fā)生危害人身安全及損壞儀表的事故。 儀表的絕緣強度要高于被測電路的電壓。 直流電流表的接線帶有分流器的直流電流表二、電流表的使用二、電流表的使用交流電流表的接線交流電流表通過互感器接線 在測量較

24、高電壓電路的電流時，電流表應(yīng)串聯(lián)在被測電路中的低電位端，以保證操作人員的安全。 電流表如果錯接成并聯(lián)會造成電路短路，并燒毀電流表，因此應(yīng)嚴格禁止！ 三、電壓表的使用三、電壓表的使用電壓表接線交流電壓表通過互感器接線 如果將電壓表錯接成串聯(lián)，則會因其內(nèi)阻太大，使測量電路呈開路狀態(tài)，電壓表也無法正常工作。第六節(jié)萬用表的選擇和使用零歐姆零歐姆調(diào)整調(diào)整機械零機械零位調(diào)整位調(diào)整200100504030201050100200300400500246810101522A-V-010V-dB-10V.mA10V+dB+50010 100500255110k1k10010150550500500100VAmAV轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān) DT-830 DT-830型萬用表的面板圖型萬用表的面板圖POWEROFF ONBEChFE晶體管晶體管插孔插孔顯示器電源開關(guān)電源開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入輸入插座插座hFEDCAVACACADCV10AmACOMV213第七節(jié)功率表的選擇和使用 cos21IkI U