电气安全用具与测量

电气安全用具与测量李刚电工测量电流、电压、电功率、电阻及电能的测量方法电流表、电压表、功率表、万用表、兆欧表及电度表的使用方法磁电式、电磁式及电动式仪表的结构和工作原理电工仪表的分类（1）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。（2）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。（3）数字式仪表类：直接以数字形式显示测量结果，如数字万用表、数字频率计。（4）记录仪表和示波器类：如X-Y记录仪、光线示波器。（5）扩大量程装置和变换器：如分流器、附加电阻、电流互感器、电压互感器电工仪表的分类1．按测量对象不同：电流表、电压表、功率表、电度表、电阻表。2．按仪表的工作原理：磁电式、电磁式、电动式、感应式。3．按测量电流种类：交流表、直流表、交直流两用表。4．按使用性质和装置方法：固定式、携带式。5．按误差等级：0.1级、0.2级、0.5级、1.0级和1.5级。6.按使用环境条件分类，指示仪表可分为A、B、C三组。A组：工作环境为0～+40℃，相对湿度在85%以下。B组：工作环境为-20～+50℃，相对湿度在85%以下。C组：工作环境为-40～+60℃，相对湿度在98%以下。7.按对外界磁场的防御能力分类，指示仪表有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级。电工仪表常用面板符号电工仪表面板上的符号表示该仪表的使用条件，有关电气参数的范围、结构和精确度等级等，为该仪表的选择和使用提供了重要依据。兆欧表电压表电阻表毫安表电度表电流表含义符号含义符号AmAVkWhM接地端钮三相交流电公共端钮（多量程仪表或复用表用）*交直流电负端钮－直流电正端钮＋交流电~仪表倾斜放置60毫伏表含义符号含义符号mV~－3或———续前表仪表水平放置仪表垂直放置以指示值的百分数表示的精确度等级，如1.5级。电磁式比率表以标度尺长度百分数表示的精确度等级，如1.5级电磁式仪表以标度尺量程百分数表示的精确度等级，如1.5级1.5磁电式比率表与外壳相连的端钮磁电式仪表含义符号含义符号1.5续前表电工仪表的误差和准确度1.绝对误差和相对误差绝对误差是指仪表的指示值与被测量的实际值之间的差值。相对误差是指绝对误差和被测量的实际值之比的百分数值。2.仪表的准确度规定以最大的引用误差表示仪表的准确度，即%100mmAAK测量的准确性衡量测量的准确性，通常采用相对误差表示，即%1000AA式中，ΔA为绝对误差，即仪表的指示值与被测量实际值之差；A0为被测量实际值。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：α=KI。可见磁电式仪表标尺上的刻度是均匀的磁电式仪表磁电式仪表的优点：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：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：测量时，电流表要串联在被测的支路中，电压表要并联在被测电路中；使用直流表，电流必须从“+”极性端进入，否则指针将反向偏转;一般的直流电表不能用来测量交流电，仪表误接交流电时，指针虽无指示，但可动线圈内仍有电流通过，若电流过大，将损坏仪表;磁电式仪表过载能力较低，注意不要过载。磁电式仪表的结构螺旋弹簧IINS指针永久磁铁圆柱形铁心O'O线圈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反抗力矩相平衡时，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，所以仪表指针的偏转角度与线圈电流的平方成正比，即：α=KI2。可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。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，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，其平均转矩与交流电流有效值的平方成正比。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：α=KI1I2。。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i1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：α=KI1I2cos。电磁式仪表的结构圆形线圈小室3推斥式电磁式仪表固定铁片可动铁片电动式仪表的工作原理电动式仪表的结构如图所示。电动式仪表的工作原理是:仪表由固定线圈（电流线圈与负载串联，以反映负载电流）和可动线圈（电压线圈串联一定的附加电阻后与负载并联，以反映负载电压）所组成，当它们通有电流后，由于载流导体磁场间的相互作用而产生转动力矩使活动线圈偏转，当转动力矩与弹簧反作用力矩平衡时,便获得读数。（1）电动式仪表的优点：适用于交直流测量,灵敏度和准确度比用于交流的其他仪表高,可用来测量非正弦量的有效值。（2）电动式仪表的缺点：标度不均匀,过载能力差,读数受外磁场影响大。电动式仪表的结构游丝固定线圈指针空气阻尼器可动线圈测量仪表的选用电流的测量电流表是用来测量电路中的电流值的，按所测电流性质可分为直流电流表、交流电流表和交直流两用电流表。就其测量范围而言，电流表又分为微安表、毫安表和安培表。电流表的工作原理电流表有磁电式、电磁式、电动式等类型，它们被串接在被测电路中使用。仪表线圈通过被测电路的电流使仪表指针发生偏转，用指针偏转的角度来反映被测电流的大小。并联电阻起分流作用，称为分流电阻或分流器电流表的选择测量直流电流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，其中磁电式仪表使用较为普遍。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/(n－1)。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。A负载A负载(a)直接测量电流(b)电流表量程的扩大RARoIoIAI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电流的测量电流表的使用在测量电路电流时，一定要将电流表串联在被测电路中。磁电式仪表一般只用于测量直流电流，测量时要注意电流接线端的“+”、“-”极性标记，不可接错，以免指针反打，损坏仪表。对于有两个量程的电流表，它具有三个接线端，使用时要看清楚接线端量程标记，根据被测电流大小选择合适的量程，将公共接线端一个量程接线端串联在被测电路中。电流表常见的故障及处理方法。电流表比较常见的故障是表头过载。当被测电流大于仪表的量程时，往往使表中的线圈、游丝因过热而烧坏或使转动部分受撞击损坏。为此，可以在表头的两端并联两只极性相反的二极管，以保护表头。钳形电流表通常，当用电流表测量负载电流时，必须把电流表串联在电路中。但当在施工现场需要临时检查电气设备的负载情况或线路流过的电流时，如果先把线路断开，然后把电流表串联到电路中，就会很不方便。此时应采用钳形电流表测量电流，这样就不必把线路断开，可以直接测量负载电流的大小了。12345671—被测导线；2—铁心；3—二次绕组；4—表头；5—量程调节开关；6—胶木手柄；7—铁心开关钳形电流表的工作原理钳形电流表是根据电流互感器的原理制成的，其外形像钳子一样钳形电流表的工作原理当紧握手柄时电流互感器的铁心张开（图中点划线所示），可将被测载流导线4置于钳口中，该载流导线成为电流互感器的一次绕组线圈。关闭钳口，在电流互感器的铁心中就有交变磁通通过，互感器的二次绕组5中产生感应电流。电流表接于二次绕组两端，它的指针所指示的电流与钳入的载流导线的工作电流成正比，可直接从刻度盘上读出被测电流值。钳形电流表的使用测量前的准备①检查仪表的钳口上是否有杂物或油污，待清理干净后再测量。②进行仪表的机械调零。⑵用钳形电流表测量①估计被测电流的大小，将转换开关调至需要的测量档。如无法估计被测电流大小，先用最高量程档测量，然后根据测量情况调到合适的量程。②握紧钳柄，使钳口张开，放置被测导线。为减少误差，被测导线应置于钳形口的中央。③钳口要紧密接触，遇有杂音时可检查钳口清洁，或重新开口一次，再闭合。④测量5A以下的小电流时，为提高测量精度，在条件允许的情况下，可将被测导线多绕几圈，再放入钳口进行测量。此时实际电流应是仪表读数除以放入钳口中的导线圈数。⑤测量完毕，将选择量程开关拨到最大量程档位上。注：（1）被测电路的电压不可超过钳形电流表的额定电压。钳形电流表不能测量高压电气设备。⑵不能在测量过程中转动转换开关换档。在换档前，应先将载流导线退出钳口。电压的测量电压表是用来测量电路中的电压值的，按所测电压的性质分为直流电压表、交流电压表和交直两用电压表。就其测量范围而言，电压表又分为毫伏表、伏特表。电压表的工作原理磁电式、电磁式、电动式仪表是电压表的主要形式。电压表的选择电压表的选择原则和方法与电流表的选择相同，主要从测量对象、测量范围、要求精度和仪表价格等方面考虑。电压表的使用用电压表测量电路电压时，一定要使电压表与被测电压的两端并联，电压表指针所示为被测电路两点间的电压。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表。电压表必须与被测电路并联，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=(m－1)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。负载负载(a)直接测量电压(b)电压表量程的扩大VVRV+U－+Uｏ－Rｏ电压表的选择和使用注意事项电压表及其量程的选择方法与电流表相同，量程和仪表的等级要合适。电压表必须与被测电路并联。直流电压表还要注意仪表的极性，表头的“+”端接高电位，“-”端接低电位。电压互感器的二次侧绝对不允许短路；二次侧必须接地。电压的测量功率的测量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。1．直流和单相交流功率的测量**I1I2RVW**I1I2负载W**I1I2(a)原理图(b)符号(c)接线图+U－(W/div)mNNaIUCCaP分格常数：被测功率：三相功率的测量ZZZW**ZZZW**(a)星形连接(b)三角形连接三相负载W**W**一表法：用一个单相功率表测得一相功率，然后乘以3即得