常用电工仪表及测量

第2章常用电工仪表及测量第2章常用电工仪表及测量2.1电工测量的基本知识2.2电气参数的测量课题2-1常用电工仪表的使用第2章常用电工仪表及测量2.1电工测量的基本知识2.1.1常用名词术语电工仪表与电气测量常用名词术语见表2-1。第2章常用电工仪表及测量表2-1电工仪表与电气测量常用名词术语第2章常用电工仪表及测量2.1.2常用电工仪表的种类、特点及用途1.电工仪表概述电气设备的安装、调试及检修过程中，要借助各种电工仪器仪表对电流、电压、电阻、电能、电功率等进行测量，称之为电工测量。第2章常用电工仪表及测量2.电工仪表的分类电工仪表的种类繁多，分类方法也各有不同。按照电工仪表的结构和用途，大体上可以分为以下五类。（1）指示仪表类：直接从仪表指示的读数来确定被测量的大小。（2）比较仪器类：需在测量过程中将被测量与某一标准量比较后才能确定其大小。第2章常用电工仪表及测量（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。第2章常用电工仪表及测量常用的指示仪表可按以下方法分类：（1）按仪表的工作原理分类，主要有电磁式、电动式和磁电式指示仪表，其他还有感应式、振动式、热电式、热线式、静电式、整流式、光电式和电解式等类型的指示仪表。（2）按测量对象的种类分类，主要有电流表（又分安培表、毫安表、微安表）、电压表（又分为伏特表、毫伏表等）、功率表、频率表、欧姆表、电度表等。第2章常用电工仪表及测量（3）按被测电流种类分类，有直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表。（4）按使用方式分类，有安装式仪表和可携式仪表。（5）按仪表的准确度分类，指示仪表的准确度可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。仪表的级别即仪表准确度的等级。第2章常用电工仪表及测量（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。第2章常用电工仪表及测量2.1.3测量的准确性及误差分析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第2章常用电工仪表及测量表2-2仪表的准确度和基本误差第2章常用电工仪表及测量3.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。第2章常用电工仪表及测量2.2电气参数的测量2.2.1测量仪表的结构及工作原理1.磁电式仪表的工作原理磁电式仪表的结构如图2.1所示。磁电式仪表的工作原理是永久磁铁的磁场与通有直流电流的可动线圈相互作用而产生偏转力矩，使可动线圈发生偏转。第2章常用电工仪表及测量图2.1磁电式仪表的结构指针轴平衡重物圆柱铁心调零导杆调零螺丝永久磁铁可动线圈极靴游丝第2章常用电工仪表及测量（1）磁电式仪表有以下优点：标度均匀,灵敏度和准确度较高,读数受外界磁场的影响小。（2）磁电式仪表的缺点如下：表头本身只能用来测量直流量（当采用整流装置后也可用来测量交流量），过载能力差。第2章常用电工仪表及测量（3）使用磁电式仪表的注意事项有：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。第2章常用电工仪表及测量2.电磁式仪表的工作原理电磁式仪表的结构如图2.2所示。（1）电磁式仪表有以下优点：适用于交直流测量,过载能力强,可无需辅助设备而直接测量大电流，可用来测量非正弦量的有效值。（2）电磁式仪表的缺点如下：标度不均匀,准确度不高,读数受外磁场影响。第2章常用电工仪表及测量图2.2电磁式仪表的结构空气阻尼器固定线圈调零螺丝可动铁片固定铁片平衡重物第2章常用电工仪表及测量3.电动式仪表的工作原理电动式仪表的结构如图2.3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。第2章常用电工仪表及测量图2.3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第2章常用电工仪表及测量（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。第2章常用电工仪表及测量2.2.2测量仪表的选用1.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。第2章常用电工仪表及测量图2.4电流表扩大量程电路RLIA＋－RFI＋－E第2章常用电工仪表及测量1）电流表(1)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，如图2.4所示。第2章常用电工仪表及测量(2)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。第2章常用电工仪表及测量(3)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。第2章常用电工仪表及测量(4)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。第2章常用电工仪表及测量2）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。第2章常用电工仪表及测量图2.5钳形电流表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—铁心开关第2章常用电工仪表及测量(1)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，如2.5图所示。(2)使用钳形电流表的注意事项。第2章常用电工仪表及测量2.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。1）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。第2章常用电工仪表及测量2）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。3）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。第2章常用电工仪表及测量４）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。第2章常用电工仪表及测量3.功率的测量功率使用功率表进行测量。1）功率表的工作原理多数功率表是根据电动式仪表的工作原理来测量电路功率的。2）功率表的选择在选择功率表时，首先要考虑的是功率表的量程,必须使其电流量程能允许通过负载电流,电压量程能承受负载电压。第2章常用电工仪表及测量3）功率表的使用(1)功率表的正确接线。电动式功率表指针的偏转方向是由通过电流线圈的电流方向决定的，如果改变其中一个线圈中电流的方向，指针就将反转。第2章常用电工仪表及测量图2.6功率表的连接L＋L－(a)RWL＋L－(b)RW第2章常用电工仪表及测量(2)三相平衡负载电路总功率的测量。三相平衡负载的每相负载所消耗的功率相同，只需用一只功率表测量一相负载的功率，然后乘以3即可得三相总功率。(3)三相四线制电路总功率的测量。在三相四线制电路中，三相负载不平衡，要测量其总功率需使用三只功率表。第2章常用电工仪表及测量4.电能的测量电度表是计量电能的仪表，即能测量某一段时间内所消耗的电能。电度表按用途分为有功电度表和无功电度表两种，它们分别计量有功功率和无功功率；按结构分为单相表和三相表两种。1）电度表的结构电度表的种类虽不同，但其结构是一样的。它由两部分组成：一部分是固定的电磁铁，另一部分是活动的铝盘。电度表都有驱动元件、转动元件、制动元件、计数机构等部件。单相电度表的结构如图2.7所示。第2章常用电工仪表及测量图2.7单相电度表的结构示意图21345负载电源61—电流元件；2—电压元件；3—蜗轮蜗杆传动机构；4—转轴；5—铝盘；6—永久磁铁第2章常用电工仪表及测量(1)驱动元件。驱动元件由电压元件(电压线圈及其铁心)和电流元件(电流线圈及其铁心)组成。(2)转动元件。转动元件由可动铝盘和转轴组成。(3)制动元件。制动元件是一块永久磁铁，在转盘转动时产生制动力矩，使转盘转动的转速与用电器的功率大小成正比。(4)计算机构。计算机构又叫计算器，它由蜗杆、蜗轮、齿轮和字轮组成。第2章常用电工仪表及测量2）电度表的工作原理当通入交流电，电压元件和电流元件两种交变的磁通穿过铝盘时，在铝盘内感应产生涡流，涡流与电磁铁的磁通相互作用，产生一个转动力矩，使铝盘转动。第2章常用电工仪表及测量3）电度表的安装和使用要求(1)电度表应按设计装配图规定的位置进行安装，应注意不能安装在高温、潮湿、多尘及有腐蚀气体的地方。(2)电度表应安装在不易受震动的墙上或开关板上，墙面上的安装位置以不低于1.8m为宜。(3)为了保证电度表工作的准确性，必须严格垂直装设。(4)电度表的导线中间不应有接头。第2章常用电工仪表及测量(5)电度表在额定电压下，当电流线圈无电流通过时，铝盘的转动不超过1转，功率消耗不超过1.5W。(6)电度表装好后，开亮电灯，电度表的铝盘应从左向右转动。(7)单相电度表的选用必须与用电器总瓦数相适应。(8)电度表在使用时，电路不容许短路及用电器超过额定值的125%。(9)电度表不允许安装在10%额定负载以下的电路中使用。第2章常用电工仪表及测量4）电度表的接线(1)单相电度表的接线。在低压小电流电路中，电度表可直接接在线路上，如图2.8（a）所示。在低压大电流电路中，若线路负载电流超过电度表的量程，则须经电流互感器将电流变小，即将电度表间接连接到线路上,接线方法如图2.8（b）所示。第2章常用电工仪表及测量图2.8(a)直接接入式；(b)经电流互感器接入式Z4321WhLN(a)Z4321WhLN(b)TAWh—单相功率表；Z—负载；TA—电流互感器第2章常用电工仪表及测量(2)三相二元件电度表的接连。三相二元件电度表的直接接线方式如图2.9（