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第第1313章章电工测量电工测量13.413.4电压的测量电压的测量13.113.1电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类13.213.2电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式13.313.3电流的测量电流的测量13.613.6功率的测量功率的测量13.713.7兆欧表兆欧表13.513.5万用表万用表13.813.8用电桥测量电阻、电容与电感用电桥测量电阻、电容与电感13.913.9非电量的电测法非电量的电测法本章要求：本章要求：1.1.了解常用电工测量仪表的结构和工作原理了解常用电工测量仪表的结构和工作原理;;2.2.掌握常用电工测量仪表的使用方法掌握常用电工测量仪表的使用方法;;3.3.了解电桥测量电阻、电容和电感的方法了解电桥测量电阻、电容和电感的方法;;4.4.了解常用非电量的电测法。了解常用非电量的电测法。第第1313章章电工测量电工测量电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方法外，常用电工测量仪表去测量。法外，常用电工测量仪表去测量。电工测量技术的应用主要有以下优点：电工测量技术的应用主要有以下优点：第第1313章章电工测量电工测量1.1.电工测量仪表的结构简单，使用方便，并有电工测量仪表的结构简单，使用方便，并有足够的精确度。足够的精确度。2.2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测量的地方，并可实现自动记录。量的地方，并可实现自动记录。3.3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题。电工测量仪表可实现远距离的测量问题。4.4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。能利用电工测量的方法对非电量进行测量。13.113.1电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类1.1.按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类次序被测量的种类仪表名称符号电流表毫安表电压表千伏表功率表千瓦表电度表相位表频率表欧姆表兆欧表1电流2电压3电功率4电能5相位差6频率7电阻AmAVkVWkWfϕΩMΩkWh2.2.按照工作原理分类按照工作原理分类型式符号被测量的种类磁电式整流式电磁式电动式电流的种类与频率电流、电压、电阻电流、电压电流、电压电流、电压、电功率、功率因数、电能量直流工频和较高频率的交流直流和工频交流直流及工频与较高频率的交流3.3.按照电流的种类分类（见上表）按照电流的种类分类（见上表）4.4.按照准确度分类按照准确度分类100%m×Δ=AAγ昀大基本误差仪表的昀大量程（满标满标值值）目前我国直读式电工测量仪表目前我国直读式电工测量仪表按照准确度按照准确度分为分为0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.00.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七级七级。。准确度较高准确度较高（（0.10.1，，0.20.2，，0.50.5））的仪表常用来进行的仪表常用来进行精密测量或校正其他仪表。精密测量或校正其他仪表。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。相对额定误差相对额定误差准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的仪表的准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。例：一准确度为例：一准确度为2.52.5级的电压表，其昀大量程为级的电压表，其昀大量程为50V50V，，1.25V502.5%±=×±=×=ΔmUγU正常情况下正常情况下,,可认为昀大基本误差是不变的可认为昀大基本误差是不变的,,所所以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈大。大。如用上述电压表来测量实际值为如用上述电压表来测量实际值为10V10V的电压的电压时，相对误差为时，相对误差为12.5%100%101.2510±=×±=γ测量实际值为测量实际值为40V40V的电压时，相对误差为的电压时，相对误差为3.1%100%401.2540±=×±=γ在选用仪表的量程时，一般应使被测量的值超过仪表满标值的一半以上。则则可能产生的昀大基本误差为可能产生的昀大基本误差为电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号符号意义~~3~或~2kV↑或¬→或⊥~~直流交流交直流三相交流仪表绝缘试验电压2000V仪表直立放置仪表水平放置仪表倾斜60°度放置∠60°13.213.2电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式直读式仪表测量各种电量的基本原理利用仪表中通入电流后产生电磁作用，使可动部分受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有T=f(I)(1)产生转动转矩T的部分使仪表可动部分受到转矩而发生转动。(3)阻尼器能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部分能迅速静止在平衡位置。直读式仪表的基本组成部分(2)产生阻转矩TC的部分当阻转矩TC等于转动转矩T时，仪表可动部分平衡在一定的位置。13.213.2电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式13.2.113.2.1磁电式仪表磁电式仪表1.1.结构结构螺旋弹簧IINS指针永久磁铁圆柱形铁心O'O线圈(1)(1)固定部分固定部分马蹄形永久磁马蹄形永久磁铁、极掌铁、极掌NSNS及圆及圆柱形铁心等。柱形铁心等。(2)(2)可动部分可动部分铝框及线圈，两铝框及线圈，两根半轴根半轴OO和和OO′′，，螺螺旋弹簧及指针。旋弹簧及指针。极极掌与掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中产生均匀的辐射方向的磁场。产生均匀的辐射方向的磁场。2.2.工作原理工作原理(1)(1)转动转矩转动转矩TT的产生的产生(2)(2)阻转矩阻转矩TTCC的产生的产生在线圈和指针转动时，螺旋在线圈和指针转动时，螺旋弹簧被扭紧而产生阻转矩弹簧被扭紧而产生阻转矩TTCC。。线圈通入电流I→电磁力F线圈受到的转矩T=k1IFSNF线圈通入电流I→电磁力F→线圈受到转矩T→线圈和指针转动，弹簧的弹簧的TTCC与与指针的偏转角指针的偏转角αα成正比，成正比，即即TTCC==kk22αα当弹簧的阻转矩TT与线圈受到的转矩TTCC达到平衡时，可动部分停止转动，此时有T=TC当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TTCC==TT时，可转动部分便停止转动，时，可转动部分便停止转动，T=k1I，，TTCC==kk22αα。。kIIkkα==21即指针的偏转角仪表的标度尺上作均匀刻度。仪表的标度尺上作均匀刻度。3.3.阻尼作用的产生阻尼作用的产生当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产通，在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到生与转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。阻尼作用，快速停止在平衡位置。结论:指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。44..用途用途5.优点：刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗电能量小；受外界磁场影响小。缺点：只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。测量直流电压、直流电流及电阻。13.2.213.2.2电磁式仪表电磁式仪表1.1.结构结构主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。圆形线圈小室312450推斥式电磁式仪表推斥式电磁式仪表固定铁片可动铁片2.2.工作原理工作原理仪表的转动转矩T=kI²弹簧的阻转矩TC=k2α弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角α成正比，即当T=TC时，可动部分停止转动，即指针的偏转角2221kIIkk==α结论:指针偏转的角度与直流电流或交流电流有效值的平方成正比。线圈通入电流I→磁场线圈通入电流I→磁场→固定和可动铁片均被磁化(同一端的极性是相同的)→可动片因受斥力而带动指针转动，交流为交流为有效值有效值因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方成正比，所以成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。仪表标度尺上的刻度是不均匀的。与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力⎯⎯⎯⎯空气阻尼器。空气阻尼器。3.3.用途用途::4.优点：构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量较大的电流；允许较大的过载。缺点：刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。测量交流电压、交流电流。13.2.313.2.3电动式仪表电动式仪表1.1.结构结构有有两个两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。螺旋弹簧固定线圈可动线圈空气阻尼器空气阻尼器产生阻尼力2.2.工作原理工作原理FF可动线圈固定线圈固定线圈中的电流I1(ii11)→磁场可动线圈中的电流I2(ii22)与磁场相互作用→电磁力F线圈受到转矩T→线圈和指针转动，仪表的转动转矩通入直流时，通入直流时，T=kT=k11II11II22通入交流时，通入交流时，T=kT=k11II11II22coscosϕϕii11和和ii22的的有效值有效值ii11和和ii22之间之间的相位差的相位差弹簧的阻转矩TC=k2α弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角α成正比，即当T=TC时，可动部分停止转动，即指针的偏转角结论:指针偏转的角度与两个电流(对交流为有效值)的乘积成正比。仪表的转动转矩通入直流时，通入直流时，T=kT=k11II11II22通入交流时，通入交流时，T=kT=k11II11II22coscosϕϕα=kI=kI11II22（（直流直流））α=kI=kI11II22coscosϕϕ（（交流交流））ii11和和ii22之间之间的相位差的相位差4.优点：可用于交直流；准确度较高。缺点：受外界磁场影响大；不能承受较大过载。3.用途测量交直流电压、电流及功率。13.313.3电流的测量电流的测量电流表的内阻要很电流表的内阻要很小。小。测量直流电流通常用磁电式电流表，测量直流电流通常用磁电式电流表，电流表应串联在电路中，电流表应串联在电路中，II若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一个分流电阻个分流电阻RRAA。。负负载载AAII负负载载RRAARR00II00IRRRIA000+=式中：式中：RR00————测量机构的电阻测量机构的电阻RRAA————分流器的电阻分流器的电阻测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流电流通常用电磁式电流表。电流通常用电磁式电流表。IRRRIA0A0+=由由100A−=IIRR可得，可得，分流电阻分流电阻可知，可知，需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。例例::有有一磁电式一磁电式电流表，当无分流器时，表头的满电流表，当无分流器时，表头的满标值电流为标值电流为5mA5mA，，表头电阻为表头电阻为2020ΩΩ。今欲使其量程。今欲使其量程（满标值）为（满标值）为1A1A，，问分流器的电阻应为多大？问分流器的电阻应为多大？1:00A−=IIRR解0.1005Ω10.005120=−=13.413.4电压的测量电压的测量表的内阻要很高。表的内阻要很高。测量直流电压通常用磁电式电压表，测量直流电压通常用磁电式电压表，电压表应并联在被测电路两电压表应并联在被测电路两端，端，若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串联若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串联一个倍压电阻一个倍压电阻RRVV。。0V00RRRUU+=式中：式中：RR00————测量机构的电阻测量机构的电阻RRVV————倍压器的电阻倍压器的电阻UU负负载载VV++––UU负负载载++––RR00RRVV++––UU00测量直流电压通常用磁电式电压表，测量交流电测量直流