电工测量仪表课件

电工测量仪表第一部分：电工仪表的基本知识第二部分：电工测量的基本知识第三部分：电流表第四部分：电压表第五部分：万用表第六部分：电桥第七部分：兆欧表第八部分：功率表第九部分：钳形表第十部分：电能表第十一部分：其他仪表（检流计、相序表）电工测量仪表课程内容：一、电工仪表的基本知识（一）什么是电工仪表？1、在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路参数的仪器仪表统称为电工仪表。2、电量指电流、电压、功率、电能、频率、电阻、电感、电容以及时间常数和介质损耗角等。3、磁量主要指磁场以及物质在磁场磁化下的各种磁特性，例如磁场强度、磁通、磁感应强度、磁势、磁导率、磁滞和涡流损耗等的测量。电测量和磁测量又可统称为电磁测量或电气测量。（二）电工仪表的分类电工仪表根据其在进行测量时得到被测量数值的方式不同分为：指示仪表、比较仪表和数字仪表三大类。1．指示仪表指示仪表是先将被测量转换为可动部分的角位移，从而使指针发生偏转，通过指针偏转角度大小来确定待测量的大小，如各种指针式电流表、电压表等。指示仪表的分类如下：（1）按测量对象分：可以分为电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表、频率表、相位表、欧姆表、绝缘电阻表(兆欧表或摇表)及万用表等。（2）按工作电流性质分：可分为直流表、交流表及交直流两用表。（3）按使用方式分:可分为安装式(配电盘式)、便携式等。（4）按工作原理分:可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系、整流系等。（5）按使用环境条件分：可以分为A、A1、B、B1、C五个组。（6）按防御外界电磁场的能力分：可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。（7）按准确度等级分：可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等七级。2．比较式仪表比较式仪表是指在进行测量时，通过被测量与同类标准量进行比较，然后根据比较结果确定被测量的大小。它包括直流比较式仪表和交流比较式仪表两类。如直流电桥、电位差计都是直流比较式仪表.而交流电桥属于交流比较式仪表。比较式仪器测量准确度比较高、但操作过程复杂、测量速度较慢。3．数字式仪表数字式仪表，是指在显示器上能用数字直接显示被测量值的仪表。它采用大规模集成电路,把模拟信号转换为数字信号，并通过液晶屏显示测量结果。有速度快、准确度高、读数方便、容易实现自动测量等优点。（三）电工仪表常用面板符号常用的电工测量符号和仪表表面标志见下表分类符号名称被测量的种类－直流电表直流电流、电压～交流电表交流电流、电压、功率～交直流两用表直流电量或交流电量电流种类或3～三相交流电表三相交流电流、电压、功率AmAuA安培表、毫安表、微安表电流VkV伏特表、千伏表电压WkW瓦特表、千瓦表功率kW·h千瓦时表电能量V相位表相位差f频率表频率测量对象ΩMΩ欧姆表、兆欧表电阻、绝缘电阻分类符号名称被测量的种类磁电系仪表电流、电压、电阻电磁系仪表电流、电压电动系仪表电流、电压、电功率、功率因数、电能量整流系仪表电流、电压工作原理感应系仪表电功率、电能量1.01.0级电表以标尺量限的百分数表示准确度等级1.51.5级电表以指示值的百分数表示绝缘等级2kV绝缘强度试验电压表示仪表绝缘经过2kV耐压试验仪表水平放置仪表垂直放置工作位置∠60°仪表倾斜60°放置+正端钮－负端钮±或公共端钮端钮┴或┴接地端钮（四）电工仪表的误差及准确度1．仪表误差的分类在任何测量中，由于各种原因，仪表的读数和真值之间总是存在着一定的差值，这个差值就称为误差。根据引起误差的原因，可将误差分为基本误差和附加误差两种。基本误差：仪表在正常工作条件下进行测量时，由于内部结构和制作不完善所引起的误差。附加误差：仪表偏离正常工作条件而产生的除上述基本误差外的误差，称为附加误差。2．误差的几种表示方法0A0AAA（1）绝对误差测量值A与被测量的真值之间的差值称为测量的绝对误差，用ΔA表示，即0A%1000AA（2）相对误差绝对误差ΔA与被测量的真值之比称为相对误差。通常以百分数表示%100AA实际使用中（3）引用误差用仪表的绝对误差ΔA与测量仪表量程之比的百分数表示mA例题1-1：假设用电压表测量220V电压，甲表测得结果221V，乙表测得结果217V；用丙表测量50V电压。结果为50.5V，试求上述值的绝对误差和相对误差。%AAmm100；VA12202211%45.0%10022011＝解：甲表绝对误差:相对误差:丙表绝对误差:乙表绝对误差:VA32202172相对误差：%36.1%10022032VA5.0505.503%1%100505.03相对误差：可见，测量同一量时绝对误差可以较好地反映不同测量仪表精度，但是测量不同量时使用绝对误差就比较困难，相对误差可以较方便地表示出在不同量之间的比较。3.仪表的准确度mAmA%K仪表的最大绝对误差与仪表最大读数比值的百分数，叫做仪表的准确度（），准确度用百分数表示。%100%mmAAK最大引用误差愈小，仪表的基本误差也愈小，准确度就愈高。我国生产的电工仪表的准确度共分7级，见下表准确度等级0.10.20.51.01.52.55.0基本误差（%）±0.1±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5±5.0例题1-2为了测量三相交流电路中220V的电压，现有几个电磁系电压表如表所示。在同样条件下，确定哪个表相对误差更小？电压表量程/V准确度等级12342501503006001.02.51.50.5解：要准确测出相电压，必须选出恰当的电压表，表中电压表2量程只有150V，不能用于测量220V相电压，其余表的最大相对误差计算结果如下：表1：%14.1220250%)0.1(1表3：%.%).(052220300513表4：%.%).(361220600504电压表1的准确度等级并不最高，但由于量程适当，所以其相对误差最小；电压表4虽然准确度等级最高，但在该测量中量程最大，误差反而较大。因此，要保证所测量电压的误差最小，仅仅选用准确度高的电压表是不够的，还必须选择具有恰当量程的电压表。一般能使电压表能工作在2/3标尺以上。（五）常用电工仪表的选择1．仪表类型的选择根据被测量是直流或交流，可分别选用直流或交流类型的仪表。2．仪表准确度的选择通常将0.1级、0.2级及以上仪表作为标准仪表进行精密测量，0.5级和1.0级作为实验室进行检修与试验用的测量仪表，1.5级及以下仪表作为一般工程的测量及安装式仪表使用。另外，与仪表配合试验的附加装置，其准确度等级应比仪表本身的准确度等级高2~3档，才能保证测量结果的准确度。3．仪表量程的选择选择仪表量程时，首先应根据被测量的大小，使所选量程大于被测量的值。在不能确定被测量的大小时，应先选用仪表较大量程测试后，再换成适当的量程。其次，为了提高测量精度，应力求避免使用标尺的前1/4段量程，尽量使被测量范围在标尺全长的2/3以上。在选择电工仪表时，为提高读数的准确性，还应选择有良好的读数装置和阻尼程度的仪表。为保证测量时的安全，还必须要选择有足够绝缘强度及过载能力的仪表。1．电工指示按仪表测量机构的结构和工作原理分，有（）等。A、直流仪表和电压表B、电流表和交流仪表C、磁电系仪表和电动系仪表D、安装式仪表和可携带式仪表2．电工指示仪表的准确等级通常分为七级，它们分别为0.1级、0.2级、0.5级、()等。A、0.6级B、0.8级C、0.9级D、1.0级3．为了提高被测值的精度，在选用仪表时，要尽可能使被测量值在仪表满度值的（）。A、1/2B、1/3C、2/3D、1/44．电工指示仪表在使用时，通常根据仪表的准确度等级来决定用途，如0.1级和0.2级仪表常用于()。A、标准表B、实验室C、工程测量D、工业测量CDCA二、电工测量的基本知识（一）电工测量的主要对象电工测量的对象主要是反映电和磁特征的物理量；反映电路特征的物理量；反映电和磁变化规律的非电量。（二）电工测量的特点1．测量仪器的准确度、灵敏度更高，测量范围更宽2．应用了电子技术，电工测量技术向着快速测量、小型化、数字化、多功能、高准确度、高灵敏度、高可靠性等方面发展。3．实现了遥测遥控、连续测量、自动检测以及非电量的电测等等。（三）电工测量方法1．直接测量法从测量仪器上直接得到被测量值的测量方法叫直接测量法。此法测量目的与测量对象一致。由于仪表接入电路后，会使电路工作状态发生变化，所以测量的精度受到一定影响。2．间接测量法间接测量时，根据被测量和其它量的函数关系，先测得其它量的值，然后按函数式把被测量计算出来的方法，叫间接测量法。间接测量法由于涉及的测量量较多，加上计算的误差等，测量精度低于直接法3．比较测量法将被测量与同种类标准量进行比较后才能得出被测量的数值，这样的测量方法，称为比较测量法。常用比较测量法分为以下三种：（1）零值法在测量过程中，通过改变标准量使它和被测量相等，当两者差值为零时，确定出被测量数值的测量方法叫做零值法。（2）差值法在测量过程中，通过测出被测量与已知量的差值，从而确定被测量数值的测量方法叫做差值法。（3）替代法在测量过程中，将被测量与已知的标准量分别接入同一测量装置，若维持仪表读数不变，这时被测量即等于已知标准量。这种测量方法叫做替代法。（四）测量误差及消除测量误差：在测量技术中，常常把标准仪表的读数当作真值，而把测得的实际值称为测量结果。我们把被测量的测量结果与真值之间的差值，叫做测量误差。1．测量误差的分类根据误差的性质，测量误差分为三类：系统误差、偶然误差和疏失误差。（1）系统误差在相同的测量条件下，多次测量同一个量时，测量结果向一个方向偏离，其数值恒定或按一定规律变化，这种误差称为系统误差。它的来源有：仪器误差：这是由于仪器本身的缺陷而造成的误差；附加误差：没有按规定条件使用仪器而造成的误差；理论（方法）误差：由于测量方法、测量所依据的理论公式的近似，或实验条件不能达到理论公式所规定的要求等而引起的误差；个人误差：由于测试人员的自身生理或心理特点造成的误差。（2）偶然误差由于人的感官灵敏度和仪器精密度有限，周围环境的干扰以及随测量而来的其它不可预测的偶然因素造成的误差。（3）疏失误差由于测量中的疏失所引起，是一种明显地歪曲测量结果的误差。2．测量误差的消除方法（1）系统误差的消除对测量仪器仪表进行修正；采用合理的测量方法和配置适当的测量仪表，改善仪表安装质量和配线方式；采用特殊的测量方法。具体做法案是：①正负消去法②替代法（2）偶然误差的消除通常采用增加重复测量次数的方法来消除偶然误差对测量结果的影响。测量次数越多，其算术平均值就愈接近于实际值。（3）疏失误差的消除疏失误差严重歪曲了测量结果，因此包含有疏失误差的测量结果应该抛弃。1．严重歪曲测量结果的误差叫（）。A．绝对误差B．系统误差C．偶然误差D．疏失误差2.采用增加重复测量次数的方法可以消除（）对测量结果的影响。A．系统误差B．偶然误差C．疏失误差D．基本误差3．疏失误差可以通过（）的方法来消除。（A）校正测量仪表（B）正负消去法（C）加强责任心，抛弃测量结果（D）采用合理的测试方法4．采用合理的测量方法可以消除（）误差。（A）系统（B）读数（C）引用（D）疏失DBCD三、电流表（一）电流表的结构及工作原理电流表分为检测微小电流的检流计和测量较大电流的毫安表、安培表等。磁电系测量机构的指针偏转角与流过线圈的电流I成正比，所以它本身就是一个电流表，也就是我们通常所说的表头，表头只能作微安表或毫安表。要测量毫安以上电流时，需采用分流电阻扩大量程。分流电阻的作用是将被测电流分流，使大部分电流从并联电阻中分走。而测量机构中只流过其允许的电流。根据并入电阻的不同，磁电系电流表又可以分为单量程电流表和多量程电流表。1．单量程电流表在表头上并联一个分流电阻，测量时，被测电流大部分都通过分流电阻，只有小部分通过表头。它们的关系是：或IRRRRRIcscsccIRRRIcsscscscRRRII只要将仪表标尺刻度放大倍