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电工及电气测量技术电气工程系2009~2010年第二学期第一堂课考核方式考核分类考核方式考核时间成绩过程考核课堂实践测试课堂提问学生回答不定期考核15%平时成绩作业、出勤、态度、纪律等不定期考核25%综合考核主要考核学生对该门课程的掌握情况以闭卷、笔试的形式120分钟60%1：电流、电压、电功率、电阻及电能的测量方法2：电流表、电压表、功率表、万用表、兆欧表及电度表的使用方法3：磁电式、电磁式及电动式仪表的结构和工作原理学习要点重点重点了解1.1电力系统概述1.1.1电力系统和电力网概述提问：1.什么是电力系统？电力网？上一页下一页返回图1.2电力的产生及传输分配上一页下一页返回电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电组成的“整体”电力网：输送、变换和分配电能的网络，分为输电网和配电网两大部分电力网的电压等级：低压（1kV以下）、中压（1kV~10kV）、高压（10kV~330kV）、超高压（330kV~1000kV）、特高压（1000kV）电能的质量指标：频率、电压上一页下一页返回1.1.2电力的产生发电厂：其它形式的能源（如水能、热能、风能、核能等）电能电力的传输：发电厂变压器升压高压输电线路变配电站上一页下一页返回1.1.3电力的传输提问：2．为什么要升压供电？因为：电流，传输距离，热能消耗，电能损失所以：在传输容量一定的条件下，输电电压，输电电流，电能消耗我国常用的输电电压等级：有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等多种电力的传输线路：架空线路、电缆线路上一页下一页返回1.1.4电力的分配输电线路配电线路分配给用户常用的配电电压：高压：10kV或6kV低压：380V／220V上一页下一页返回常用的低压供配电系统提问：3.什么是零线、火线、地线、线电压、相电压、三相四线制？直流电：方向不随时间变化交流电：电压大小和方向随着时间而变化，分单相、三相上一页下一页返回图1.4三相交流发电机绕组的星形接法与三相四线制供配电系统上一页下一页返回三相四线制系统：相电压：相线与中性线之间的电压线电压：相线与相线即两根火线之间的电压三相三线制系统：线电压上一页下一页返回图1.5无中线的三相三线制上一页下一页返回火线：分别从发电机绕组三个始端引出的线，红、绿、黄零线：中性点接地时的中性线，黑线地线：接地装置引出的线，对人身设备起保护作用。黄绿双色线上一页下一页返回图1.6三相四线制中性点接地上一页下一页返回1.2电工安全基本知识1.2.1人为什么会触电？人体本身就是一个导体，有一定的电阻。1.2.2触电有哪几种？单相触电两相触电跨步电压触电上一页下一页返回单相触电两相触电跨步电压触电上一页下一页返回1.2.3触电程度跟哪些因素有关？与通过人体电流强度、持续时间、电压频率、通过人体的途径以及人体状况都有关系。上一页下一页返回1.2.4怎样预防触电?要有必要的安全知识安装保护设备创造不导电环境：绝缘、屏护、间距上一页下一页返回1.2.5发生了触电怎么办?迅速切断电源触电程度轻重的判断立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）人工呼吸法、胸外心脏挤压法上一页下一页返回图1.11触电者就地脱离电源的方法上一页下一页返回图1.12对触电者的检查（a）检查瞳孔（b）检查呼吸（c）检查心跳上一页下一页返回图1.13口对口人工呼吸法（a）触电者平卧姿势（b）急救者吹气方法（c）触电者呼气姿态上一页下一页返回图1.14胸外心脏挤压法（a）急救者跪跨位置（b）急救者压胸的手掌位置•（c）挤压方法示意（d）突然放松示意上一页下一页返回图1.15对心跳和呼吸均停止者的急救（a）单人操作法（b）双人操作法上一页下一页返回1.3常用仪表与测量万用表的使用(课本第50页)用途：不仅能测量电压、电流、电阻，还能测量其它电路参数如电容量等，分类：指针式、数字式上一页下一页返回图1.18MF-30型万用表的面板图上一页下一页返回图1.19运用万用表测量电源插座及电池的电压（a）测量电源插座电压（ACV）(b)测量电池电压（DCV）上一页下一页返回图1.20测量灯泡的直流电流（ACA）上一页下一页返回图1.21测量灯泡与插头导线的电阻(a)转动调零电位器，使指针指零(b)读取最上面的电阻刻度，再乘以10倍上一页下一页返回图1.22电压电流挡刻度线与欧姆挡刻度线（a）电压电流挡刻度线(b)欧姆挡刻度线上一页下一页返回图1.23DT890型数字万用表的面板图1-显示器2—开关3—电容插口4—电容调零器5—插孔6—选择开关7—hFE插口上一页下一页返回图1.24兆欧表上一页下一页返回兆欧表(课本第149页)图1.25钳形电流表上一页下一页返回钳形电流表磁电式仪表电流、电压、电阻电磁式仪表电流、电压电动式仪表电流、电压、电功率、功率因数、电能量整流式仪表电流、电压工作原理感应式仪表电功率、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┴接地端钮常用电工仪表的符号和意义常用电工仪表的符号和意义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、绝缘电阻电气量单位第一节电气测量方法的分类测量方式直接测量间接测量组合测量指被测量与中间量的函数式中还有其他未知数，须通过改变测量条件，得出不同条件下的关系方程组，然后解联立方程组求出被测量的数值。指要利用某种中间量与被测量之间的函数关系，先测出中间量，再算出被测量。例如用伏安法测电阻。指仪表读出值就是被测的电磁量，例如用电流表测量电流，用电压表测量电压。一、测量方式分类二、测量方法(即数据读取方法)分类测量方法直读法比较法利用仪表直接读取测量数据。零值法较差法替代法将已知量与被测量先后置于同一测量装置中，若两次测量装置都处于相同状态，可认为被测量等于已知量，再从已知量读出被测量值。从比较仪求得差值，根据度量器数值和比较差值，求得被测量的数值。比较仪表指零时，从度量器读出被测量的数值将被测量与度量器放在比较仪器上进行比较，从而求得被测量的数值。二、测量方法分类第二节电工仪表的分类一、模拟指示仪表模拟指示仪表是将被测电磁量转换为可动部分的角位移，然后根据可动部分指针在标尺上的位置直接读出被测量的数值。二、数字仪表数字仪表是将被测电磁量转换为电压，再转换为数字量，并以数字方式直接显示。三、比较仪器指使用电桥、补偿等方法，将标准度量器与被测量置于比较仪器中进行比较，从而求得被测量。这类仪器除需要仪表本体外（如电桥、电位差计等）还需要检流设备、度量器等参与。电工测量中常用的指针式仪表有磁电式、电动式、电磁式3种。这些仪表的结构虽然不同，但工作原理却是相同的，都是利用电磁现象使仪表的可动部分受到电磁转矩的作用而转动，从而带动指针偏转来指示被测量的大小。1.电工电子测量仪表分类（1）电测量指示仪表电工测量仪表中，凡利用电磁力使其机械部分动作，并用指针或光标在刻度盘上指示出被测量值大小的仪表就称作电测量指示仪表，是属于直读式仪表。各种交直流电流表、电压表以及万用表等都是指示仪表。（2）比较式仪表比较式仪器是将被测量与相应的标准量进行比较的仪表。如各类电桥、电位差计等。其特点是灵敏度和准确度都很高，一般用于高精度测量或校对指示仪表。（3）其他电测量仪表常见的电测量仪表还有数字式仪表、记录式仪表及用来扩大仪表量程装置的仪表，如分流器、测量用互感器等。这里只介绍指示式仪表。2.电测量指示仪表的分类在电测量领域中，指示仪表的种类最多，具体分类方式如下：（1）按内部测量机构的结构和工作原理分有磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系等类型。（2）按被测电量的性质分有电流表、电压表、功率表、电度表、欧姆表、相位表以及其他多用途的仪表，例如万用表等。（3）按被测量的种类分有直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。（4）按仪表取得读数的方法分有指针式、数字式和记录式等。（5）按准确度等级分有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、和5.0等七级。一般0.1和0.2级仪表用作标准仪表；0.5级至1.5级的仪表用于实验和实训时的电测量；1.5级至5.0级仪表用于工程测量。（6）按使用方式及使用条件分可分为安装式仪表和可携式仪表，及A、A1、B、B1与C共五组。2.电测量指示仪表的分类2.电测量指示仪表的分类（7）按防御外界磁场或电场的性能分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。（8）按外壳防护性能分可分为普通式、防尘式、防溅式、防水式、水密式、气密式、隔爆式等七种。常见的仪表表面符号及含义见下表：仪表名称被测量符号测量单位电流表电流A、mA、µA安培、毫安、微安电压表电压mV、V、kV毫伏、伏特、千伏功率表电功率W、kW瓦特、千瓦欧姆表电阻Ω、MΩ欧姆、兆欧电度表电能kWh度（千瓦时）第三节电工仪表的组成和基本原理一、模拟指示仪表的组成1.产生转动力矩的装置：利用电磁力的有磁电式、电磁式、电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力的有静电式等。2.产生反作用力矩的装置：主要有游丝、悬丝等。3.产生阻尼力矩的装置：可以利用电磁阻尼、空气阻尼、油阻尼等。模拟指示仪表中的三大部件二、数字仪表的组成通过A/D转换将电压转换为数字脉冲由于A/D转换的对象必须是电压,所以需要测量线路将被测量转换为电压数字脉冲经译码加到显示器一、误差的概念物理实验离不开对物理量的测量，测量有直接的，也有间接的。由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，这种差异就是测量误差。设被测量的真值（真正的大小）为a，测得值为x，误差为ε，则x－a=ε测量值与真值之差异称为误差。第四节测量误差及表示方法误差的分类按表示方法相对误差按来源工具误差按性质系统误差绝对误差使用误差随机误差引用误差人身误差过失误差分贝误差环境误差方法误差常用的测量误差分类的方法见下表二、仪表误差分类基本误差:是在规定的温度、湿度、频率、波形、放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工作条件下，由于仪表本身的缺点所产生的误差。附加误差:是由于外界因素的影响和仪表放置不符合规定等原因所产生的误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内，而基本误差却不可避免。测量误差的基本概念在实际测量中，由于测量仪器、工具的不准确，测量方法的不完善以及各种因素的影响，实验中测得的值和它的真实值之间存在着误差。误差公理：一切实验结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学试验过程中。三、测量误差分类三、测量误差分类系统误差随机误差粗大误差测量误差分类系统误差基本误差：由仪表结构造成的误差附加误差：偏离规定的工作条件造成的误差随机误差：偶发原因引起大小方向都不确定的误差疏忽误差：测量人员疏忽造成系统误差和随机误差、粗大误差(1)系统误差a.定义：系统误差是指在同一被测量的多次测量过程中，保持恒定或以可预知方式变化的测量误差的分量。系统误差的特点是其确定性。b.产生原因：测量仪器、测量方法、环境因素。c.减小系统误差的方法：.对测量结果引入修正值；.选择适当的测量方法，使系统误差能够抵消而不会带入测量值中。①已定系统误差：必须修正例如电表、螺旋测微计的零位误差；②未定系统误差：要估计出分布范围如：螺旋测微计制造时的螺纹公差等。注意：多次测量求平均并不能消除系统误差。因为在测量条件不变时，其有确定的大小和符号。(2)随机误差a.定义：随机误差是指在同一量的多次测量过程中，其大小与符号以