第一讲电工仪表及测量.

第一讲电工仪表及测量综合教研室主要内容第一节电工仪表基本知识第二节电流和电压的测量第三节电阻的测量第四节功率的测量第五节电能的测量第六节万用电表第七节直流电桥第八节钳形电流表第九节接地电阻测试仪电工仪表基本知识第一节电工测量就是将被测的电量、磁量或电参数与同类标准量进行比较，从而确定出被测量大小的过程。在电工测量中，除了应根据测量对象正确选择和使用电工仪表外，还必须采取合理的测量方法，掌握正确的操作技能，才能尽可能地减小测量误差。一、电工仪表的分类按工作原理分类工作原理仪表类型优缺点应用载流线圈在永久磁铁磁场中受到力的作用磁电式灵敏度和精确度较高，刻度盘分度均匀加整流器才能用于交流测量，且过载能力较小多用来制作携带式电压表、电流表等表计利用通电流的固定线圈产生磁场，使铁心磁化。然后利用线圈与铁心（吸引型）或铁心与铁心（排斥型）相互作用产生转动力矩，带动指针偏转。电磁式精度较低，刻度盘分布不均匀，容易受外磁场干扰。过载能力强，直接用于直流和交流测量多用来制作配电柜用电压表、电流表等表计两个通电线圈的相互作用,可转动线圈受力带动指针偏转电动式可直接用于直流和交流测量，精度较高常用来制作功率表、功率因数表等表计电磁铁线圈中流过电流时，铝盘产生涡流，涡流与磁场相互作用使铝盘受力转动，计数器计数感应式用于计量交流电能磁电系测量机构的结构电磁式吸引型测量机构电磁式排斥型测量机构电磁系电流表的刻度不均匀电动系仪表的测量机构感应系仪表按准确度分类表A.4指示仪表的准确度和基本相对误差仪表的准确度：仪表的最大绝对误差△m与仪表量程Am比值的百分数，叫做仪表的准确度（±K％）。即%100%mmAKK表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪表在规定条件下的最大引用误差。最大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越高。例如：有一个10V标准电压，用100V挡、0．5级和15V挡、2.5级的两块万用表测量，问哪块表测量误差小？解：由1式得：第一块表测：最大绝对允许误差△m1=±0.5％×100V=±0．50V。第二块表测：最大绝对允许误差△m2=±2．5％×l5V=±0.375V。测量误差和量程选择表A.1电工仪表按被测电流种类分类按测量方法分类表A.2常用指示仪表按被测量的种类分类按测量方法分类按测量方法分类按读数方式分：指针式，光标式，数字式按安装方式分：携带式，固定安装式二、电工仪表常用符号测量单位的符号返回电流和电压的测量第二节1.选择仪表类型测直流：磁电式、电磁式或电动式仪表测交流：电磁式、电动式或感应式仪表当要求准确度较高时，可选择电动系仪表。交、直流两用—选择交、直流两用的电磁系仪表，在要求准确度较高的场合可选择电动系仪表。2.选择仪表准确度作为标准表或精密测量：选用0.1级或0.2级的仪表；实验室：选用0.5级或1.0级的仪表；一般的工程测量：选用1.5级以下的仪表。与仪表配合使用的附加装置，如分流电阻、分压电阻、仪用互感器等，其准确度等级应比仪表本身的准确度等级高2～3挡。3.选择仪表量程所选量程要大于被测量；把被测量范围选择在仪表标度尺满刻度的三分之二以上范围内（通常测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。）；在无法估计被测量大小时，应先选用仪表最大量程试测后，再逐步换成合适的量程。根据以下原则选择电流表和电压表的量程：仪表指针的正确位置4.选择仪表内阻选择仪表内阻时要满足：电压表内阻应尽量大些；电流表内阻应尽量小些。5.选择仪表的工作条件凡是实验室使用的仪表一般选择便携式仪表，开关板或电气设备面板上的仪表应选择安装式仪表。对于环境温度、湿度、外界电磁场等条件有特定要求时，应按其要求进行选择，以尽量减小仪表的附加误差。6.选择仪表的绝缘强度选择仪表时，还要根据被测电路电压的高低，来确定仪表的绝缘强度，以免发生危害人身安全及损坏仪表的事故。仪表的绝缘强度要高于被测电路的电压。＋－UARLIR0(a)＋－UARLIR0(b)RAI0图C.6(a)被测电流小于表头允许电流；(b)被测电流大于表头允许电流一、电流的测量1.直流电流的测量2.交流电流的测量一种是采用改变固定线圈的接法,另一种是采用电流互感器。ⅠⅡ5A(a)ⅠⅡ10A(b)图C.8TA型5A、10A双量程电流表内部接线图(a)串联接法；(b)并联接法(a)RLVR0＋－U(b)RLVR0＋－URvU0图C.9电压表与附加电阻二．电压的测量1.直流电压的测量［例］现有一只内阻为500Ω、满刻度电流为100μA的磁电系测量机构，根据实际需要，要将其改制成50V量程的直流电压表，问应串联多大的分压电阻？该电压表的总内阻是多少？解：先求出测量机构的额定电压UC=IcRc=100×10－6×500=0.05V再求出电压量程扩大倍数100005.050CUUm应串联的分压电阻为Rv=（m－1)Rc＝（1000－1）×500=499500Ω该电压表的总电阻为R＝Rc+Rv＝500＋499500＝500000Ω＝500kΩ2.交流电压的测量测量交流电压一般使用电磁式仪表,其表头内的固定线圈是用细导线绕成的,匝数很多,电阻值很大,电感的影响可以忽略,因此常用像磁电式电压表那样串联附加电阻RV来扩大量程。测量600V以上的交流电压时,为了安全,一般采用电压互感器将电压降低进行测量。返回电阻的测量第三节电子式指针绝缘电阻表KD2675ZC11D绝缘电阻表绝缘电阻表（兆欧表）的使用方法及注意事项（1）注意事项：11.4.1使用绝缘电阻表表测量高压设备绝缘，应由两人进行。11.4.2测量用的导线，应使用绝缘导线，其端部应有绝缘套。11.4.3测量绝缘时，必须将被测设备从各方面断开，验明无电压，确实证明设备无人工作后，方可进行。在测量中禁止他人接近设备。在测量绝缘前后，必须将被试设备对地放电。测量线路绝缘时，应取得对方允许后方可进行。11.4.4在有感应电压的线路上(同杆架设的双回线路或单回路与另一线路有平行段)测量绝缘时，必须将另一回线路同时停电，方可进行。雷电时，严禁测量线路绝缘。11.4.5在带电设备附近测量绝缘电阻时，测量人员和摇表安放位置，必须选择适当，保持安全距离，以免摇表引线或引线支持物触碰带电部分。移动引线时，必须注意监护，防止工作人员触电。(2)兆欧表的选择(3)使用前的检查(4)接线方法(5)手摇发电机的操作转速由慢至快，至每分钟120转左右，均匀稳定摇动1分钟，指针稳定后读数。针对摇测10kV变压器的绝缘值，使用ZC系列携带型兆欧表，有的存在三个误区：误区一：兆欧表的额定电压与被测电气设备的电压不相适应。即测试变压器高压和低压线圈应使用不同的兆欧表；测量高压对低压、高压对地及铁芯对地的绝缘电阻值应使用2500V，量程为2500MΩ以上的兆欧表。0.4kV侧的低压对地只能使用500V或1000V的兆欧表。若用500V及1000V的兆欧表测量额定电压高于500V和1000V的高压侧，测量结果有误差。若用额定电压太高的兆欧表测量低压侧的绝缘电阻值，则可能会破坏绝缘。误区二：没有采取两个人配合操作的测量方法。“读取上述数值后，应在手柄转动不停止的情况下断开被试品，然后才能停止摇转，以防止由于试品电容积聚的电荷反馈放电而损坏兆欧表。”这是一般使用说明书或教材中常见的使用方法介绍，但相当多的测试人员，接线之后就摇测，所以有不少兆欧表元件遭损坏、或使用一两次后就造成兆欧表的报废及返修。我们使用兆欧表时采取两人配合的操作方法测量，接好测试线之后，一人负责转动兆欧表手柄和读数，另一人手拿测试端对准试品听从转动兆欧表手柄操作者的命令；“搭接试品、拉开、放电”的口令。误区三：使用一般花线、绞织线代替兆欧表专用线，这是极为不规范的做法。因为一般花线、胶织线的绝缘值远远低于专用试验线。一般花线、胶织线在摇测时可能击伤操作者。返回功率的测量第四节功率表HIOKI3186单相功率表功率表C.A405AC/DC模拟瓦特计是C.A400系列测试计中最适合用于教学使用的型号钳型功率表PROVA6600电力量测，三相四线，三相三线，三相平衡，单相二线，单相三线。真实功率，真均方根值2000安培(交流+直流)600伏特(交流)，800伏特(直流)液晶双显示，瓦特+功因，电压+频率，视在功率+虚功率电压+电流。相角量测，自动显示相序可记录四组电力资料3.2000安培（交流+直流），600伏特（交流），4.800伏特（直流）一、功率的测量(1）功率表的量程选择功率表的量程选择包括电流量程的选择和电压量程的选择。选用的电压和电流量程要与负载电压和电流相适应，使电流量程能通过负载电流，使电压量程能承受负载电压。以下面例子来说明。例有一感性负载，功率约为800W，电压为220V，功率因数为0.8，测量其功率，需要选择功率表的量程为多少？解：已知负载电压为220V，选用功率表的额定电压为250V或300V，而负载电流I=P/Ucosφ=800W/220V×0.8=4.54A功率表的电流量程可选为5A所以应选用额定电压为300V，额定电流为5A的功率表，其功率量程为1500W。如果选用额定电压为150V，额定电流为10A的功率表，其功率量程也为1500W，但负载电压220V已超过功率表能承受的150V电压，故不能使用。(2)功率表的读数可携式功率表一般都做成多量程的。由于只有一条标尺，故通常在标尺上不标瓦特数，而标注分格数。被测电路的功率Ｐ(W)，应根据指针偏转的格数Ｎ和每格瓦特数Ｃ求出Ｐ＝ＣＮ(W)式中Ｃ(W/格)又称功率表常数，其计算公式如下：Ｃ＝ＵNＩN/αm(W/格)式中ＵN——功率表电压量程(V)。ＩN——功率表电流量程(A)。αm——为功率表标尺的满刻度数。(3）使用电动式或感应式瓦特表。（P=UICOSφ）(4）接线按“发电机端规则”进行。RIU**负载图2-2功率表的两种接线方式RIU**负载(a)(b)(5)三相交流电路中有功功率的测量三相交流电路在实际工程上应用很广，因此对三相交流电路进行功率测量尤为重要。三相功率的测量方法：三相交流电路分为完全对称电路(电源对称、负载对称)和不对称电路，而不对称电路又分为简单不对称电路(电源对称，负载不对称)和复杂不对称电路(电源和负载都不对称)。跟据三相交流电路特点不同，其测量方法也不同。一表法三相交流电路有功功率的测量用一表法测量对称三相电路的有功功率。即利用一只单相功率表直接测量三相完全对称的电路中任意一相的功率，然后将其读数乘以3，便可得出三相交流电路所消耗功率。但如果被测电路的中点不便于接线，或负载不能断开时，则应按图所示的线路进行测量。图中，电压支路的非发电机端所接的是人工中点，即该人工中点是由两个与电压支路阻抗值相同的阻抗接成星形而形成的。一表法三相交流电路有功功率的测量一表法三相交流电路有功功率的测量两表法三相交流电路有功功率的测量（１）两只功率表的电流线圈分别串接任意两相，但电流线圈的发电机端必须接到电源侧；（２）两功率表的电压线圈的发电机端，必须分别接到各自电流线圈所在的相上，而另一端接在公共相上。只要是三相三线制（ia+ib+ic=0），不论负载是否对称，两功率表读数之和等于三相总功率。P=P1+P2两只表的读数无任何意义两表法三相交流电路有功功率的测量三表法三相交流电路有功功率的测量三相有功功率表二元件三相功率表三相有功功率表三元件三相功率表返回电能的测量第五节电能表DTS238三相电能表三相三线/三相四线电子式有功电能表DSS/DTS149一、直流电能：电动式二、交流电能：感应式单相电能：单相电能表UN=220V三相电能：三相二元件：三线三线制线路或设备UN=380V三相三元件：三线四线制线路或设备UN=380V/220V三、单相电能表接线单相电能表的接线应遵从发电机端守则，即电能表的电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联，两线圈的发电机端应接电源的同一极性端。单相