第11章 电工仪表与测量

1、电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 s 电工操作证培训电工操作证培训 主讲：主讲： 张文辉张文辉 中国劳动出版社中国劳动出版社 劳动部职业安全监察局组织编写劳动部职业安全监察局组织编写 第第1111章章 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 总总 目目 录录 6 6 钳形电流表钳形电流表 5 5 仪用互感器仪用互感器 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录

2、电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 一、一、 次次 序序被测量的种类被测量的种类 仪表名称仪表名称 符符 号号 1 2 3 4 5 6 7 电电 流流 电电 压压 电电 功功 率率 电电 能能 相相 位位 差差 频频 率率 电电 阻阻 电流表电流表 毫安表毫安表 电压表电压表 千伏表千伏表 功率表功率表 千瓦表千瓦表 电度表电度表 相位表相位表 频率表频率表 欧姆表欧姆表 兆欧表兆欧表 电电 工工

3、 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 型型 式式符符 号号被测量的种类被测量的种类 磁电式磁电式 整流式整流式 电磁式电磁式 电动式电动式 电流的种类与频率电流的种类与频率 电流、电压、电阻电流、电压、电阻 电流、电压电流、电压 电流、电压电流、电压 电流、电压、电功率、电流、电压、电功率、 功率因数、电能量功率因数、电能量 直直 流流 工频和较高频率的交流工频和较高频率的交流 直流和工频交流直流和工频交流 直流及工频与较高频率的交直流及工频与较高频率的交 流流 一、一、 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与

4、测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 100% m a a 最大基本误差最大基本误差 仪表的最大量程（仪表的最大量程（） 一、一、 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 1.25v502.5% m uu 12.5%100% 10 1.25 10 3.1%100% 40 1.25 40 在选用仪表在选用仪表 的量程时，一的量程时，一 般应使被测量般应使被测量 的值超过仪表的值超过仪表 满标值的一半满标值的一半 以上。以上。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与

5、测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 二、二、 符符 号号意意 义义 3 或或 2 kv 或或 或或 直直 流流 交交 流流 交直流交直流 三相交流三相交流 仪表绝缘试验电压仪表绝缘试验电压2000v 仪表直立放置仪表直立放置 仪表水平放置仪表水平放置 仪表倾斜仪表倾斜60度放置度放置 60 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 三、三、 直读式仪表测量各种电量的基本原理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

6、= f ( i ) 直读式仪表的基本组成部分直读式仪表的基本组成部分 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。 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。 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。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 二、二、 1、 常用指示仪表的工作原理常用指示仪表的工作原理 (1)(1)指示仪表的基本结构指示仪表的基本结构 1)驱动装置 2) 反作用装置 3) 阻尼装置 0 tb tm

7、 指针 指针轴 阻尼室 翼片 平衡 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 螺旋弹簧螺旋弹簧 i i i i n s 指针指针 永久磁铁永久磁铁 圆柱形圆柱形 铁心铁心 o o 线圈线圈 三、三、 kii k k 2 1 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 f s n f 线圈通入电流 i 电磁力 f 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，线圈受到的转矩 t t = = k k1 1i i 当弹簧的阻转矩 与线圈

8、受到的转矩达到平衡时，可动部分停止转动，此时有 t t = = t tc c 三、三、 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 t = k1i 即指针的偏转角 结论结论: : 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 kii k k 2 1 测量直流电压、直流电流及电阻。 (5) (5) 优点：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。 (6) (6) 缺点：缺点：只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。 三、三、 电电 工工 培培 训训 第第1

9、111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 圆形线圈圆形线圈 小室小室 3 1 2 45 0 固定固定 铁片铁片 可动铁片可动铁片 三、三、 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，仪表的转动转矩 t t = = k i k i ? 傻淖枳tc与指针的偏转角 成正比， 即弹簧的阻转矩 tc = k2 当 t = tc 时，可动部分停止转动， 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 即指针的偏转角即指针的偏转角

10、 22 2 1 kii k k 结论结论: : 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。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。 (测量交流电压、交流电流。 (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。 (5) 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。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 螺旋弹簧螺旋弹簧 固定线圈固定线圈 可动线圈可动线圈 产生阻尼力产生阻尼力 固定线圈中的电流 i1 ( ) 磁场

11、 可动线圈中的电流 i2 ( )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 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 f f 可动线圈可动线圈 固定线圈固定线圈 仪表的转动转矩 即指针的偏转角即指针的偏转角 弹簧的阻转矩tc与指针的偏转角 成正比， 即 弹簧的阻转矩 tc = k2当 t = tc 时，可 动部分停止转动， 结论结论: : 指针偏转的角度与两个电流指针偏转的角度与两个电流( (对交流为有效值对交流为有效值) )的乘积成正比。的乘积成正比。 (3) 用途 测量交直流电

12、压、电流及功率。 (4) 优点：可用于交直流；准确度较高。 (5) 缺点：受外界磁场影响大；不能承受较大过载。 口试题口试题.doc 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 被测电流大于表头允许电流；被测电流小于表头允许电流； i rr r i a0 0 0 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 i rr r i a0 a 0 1 0 0 a i i r r 1 : 0 0 a i i r r解解 0.1005 1 0.005 1 20

13、电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 0 v0 0 r rr u u 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 0 v0 0 r rr u u 1)( 0 0v u u rr 测量测量600v600v以上的交流电压时以上的交流电压时, , 为了安全为了安全, , 一般采用电压互感器将电压降低进行测量。一般采用电压互感器将电压降低进行测量。 1)( : 0 0v u u rr解解 10k1) 50 300 (2000 电电 工工 培培 训训

14、第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 零欧姆调整零欧姆调整 机械零机械零 位调整位调整 200 100 50 40 30 20 10 5 0 100 200 300 400 500 2 4 6 8 10 10 15 22 a-v- 0 10v -db -10 v.ma 10v +db + 50010100500 25 5 1 10k 1k 100 10 1 5 0 5 50 500 500 100v a ma v 转换开关转换开关 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目

15、录总目录 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 口试题.doc 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 口试题.doc 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 仪用互感器仪用互感器 仪用互感器是一种用于测 量的专用设备, 有电压互感器 和电流互感

16、器两种。 使用互感器有两个目的： 一是使测量回路与高压电网隔 离, 以保证工作人员的安全； 二是可以使用低量程的电压表 或电流表测量高电压或大电流。 准确度可分为0.2、0.5、 1.0、3.0、10.0 五个等级。 我国规定: 电流互感器电流互感器副边额定电流都是 5a， 电压互感器电压互感器副边额定电压都是 100 v。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 仪用互感器仪用互感器 1. 1. 电压互感器电压互感器 电压互感器的一次侧直接并 联在被测的高压电路上，二次侧 接电压表或功率表的电压线圈。 其结构特点是

17、原绕组匝数很多， 副绕组匝数很少。 由于电压表或 功率表的电压线圈内阻抗很大， 因而电压互感器实际上相当于一 台二次侧处于空载状态的特殊降 压变压器。 如果忽略漏阻抗压降， 则有 22 2 1 1 uku n u u n 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 仪用互感器仪用互感器 电压互感器在使用中应注意的事项主要有：电压互感器在使用中应注意的事项主要有： （1） 二次侧不允许短路。由于电压互感器正常运行时接近空载，因而若二次 侧短路，则会产生很大的短路电流， 烧毁绕组。 （2） 为安全起见，电压互感器二次绕组连同

18、铁心一起必须可靠接地。 （3） 电压互感器的二次侧不宜接过多的仪表，以免电流过大引起较大的漏阻 抗压降，影响互感器的测量精度。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 仪用互感器仪用互感器 2. 2. 电流互感器电流互感器 电流互感器的原理图。电流互感器 的一次绕组匝数少，由一匝或几匝截面 较大的导线构成，串联接在需要测量电 流值的电路中。 二次绕组匝数较多， 线径较细， 与负载（内阻抗极小的电 流表或功率表的电流线圈）接成闭合回 路。由于二次侧负载阻抗很小，因而可 认为电流互感器是一台处于短路运行状 态的单相变压器

19、。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 仪用互感器仪用互感器 如果忽略励磁电流，可以将励磁支路开路，由变压器的磁通势平衡关系得 i k ni ni 1 2 2 1 或 21 iki i 式中: ki称为电流变比。也就是说，把电流互感器的副边电流大小乘上一个电流变 比即可得到原边被测电流的大小。测量i2的电流表可按kii2来刻度，从表上直接读 出被测电流。 由于互感器总有一定的励磁电流，故一、二次电流比只近似为一个常数，测 量的电流总有一定的数值误差和相位误差， 而电流互感器的励磁电流是造成检测 误差的主要原因。根

20、据误差的大小， 电流互感器分为0.2、 0.5、 1.0、 3.0、 10.0五个标准等级， 各级允许的误差请参考国家有关技术标准。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 仪用互感器仪用互感器 使用电流互感器时需注意以下事项：使用电流互感器时需注意以下事项： (1) 二次侧绝对不许开路。若副边开路，电流互感器处于空载运行状态， 则 原边电流全部成为励磁电流， 使铁心的磁通增大，铁心过分饱和， 铁耗急剧增 大，引起互感器发热甚至烧毁绕组。 同时因副边绕组匝数很多，将感应出很高的 电压，危及操作人员和测量设备安全，故在

21、一次电路工作时如需检修和拆换电流 表或功率表的电流线圈，则必须先将互感器二次侧短路。 (2) 二次绕组必须可靠接地。这是为了防止绝缘击穿后电力系统的高电压危及 二次测量回路中的设备及人员的安全。 (3) 副边回路阻抗不应超过规定值， 以免增大误差。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 钳形电流表钳形电流表 钳形电流表工作原理与电流互 感器相同,外形结构如图3-34 所示。 其结构特点是： 铁心像一把钳子 可以张合,二次绕组与电流表串联 组成一个闭合回路。在测量导线中 的电流时,不必断开被测电路,只要 压动手柄,将

22、铁心钳口张开,把被测 导线夹于其中即可,此时被测载流 导线就充当一次绕组,利用电磁感 应作用,由二次绕组所接的电流表 可直接读出被测导线中电流的大小。 1活动手柄; 2被测导线; 3铁心； 4二次绕组; 5表头; 6固定手柄 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 钳形电流表钳形电流表 钳形电流表的使用钳形电流表的使用 1. 1. 测量前的准备测量前的准备 检查仪表的钳口上是否有杂物或油污，待清理干净后再测量，进行仪表的 机械调零。 2. 2. 用钳形电流表测量用钳形电流表测量 估计被测电流的大小，将转换开关调至需要

23、的测量档。如无法估计被测电 流大小，先用最高量程档测量，然后根据测量情况调到合适的量程。握紧 钳柄，使钳口张开，放置被测导线。为减少误差，被测导线应置于钳形口 的中央。 钳口要紧密接触，如遇有杂音时可检查钳口清洁，或重新开口一次，再闭 合。 测量5a以下的小电流时，为提高测量精度，在条件允许的情况下，可将被 测导线多绕几圈，再放入钳口进行测量。此时实际电流应是仪表读数除以 放入钳口中的导线圈数。测量完毕，将选择量程开关拨到最大量程档位上。 钳形电流表注意事项钳形电流表注意事项 被测电路的电压不可超过钳形电流表的额定电压。钳形电流表不能测 量高压电气设备。不能在测量过程中转动转换开关换档。在换档

24、前，应先 将载流导线退出钳口。 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 兆欧表构造示意图兆欧表构造示意图 10001000 500500 200200 100100 3030 1010 0 0 f2 n s u i2 rxr i1 + + - - m f2 i f1 f1 永永 久久 磁磁 铁铁 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 rr u i 1 1 x rr u i 2 2 10001000 500500 200200 100100

25、 3030 1010 0 0 f2 n s u i2 rxr i1 + + - - m f2 i f1 f1 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 )( 2 1 i i f 或或 )( )( )( 3 11 22 2 1 f fk fk i i rr rr i i x 1 2 2 1 )()()( 1 2 2 1 x x rf rr rr f i i f 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 直流 发电机 ra rv rx n s 1

26、2 屏 g 线 l 地 e + 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 流比计是用电磁力代替游丝产生反作用力矩的仪表。它与 一般磁电式仪表不同，除了不用游丝产生反作用力矩外，还有 两个区别：一是空气隙中的磁感应强度不均匀；二是可动部分 有两个绕向相反且互成一定角度的线圈，线圈1用于产生转动 力矩，线圈2用于产生反作用力力矩。 被测电阻接在l（线）和e（地）两个端子上，形成了两个回路， 一个是电流回路，一个是电压回路。电流回路从电源正端经被 测电阻rx、限流电阻ra、可动线圈1回到电源负端。电压回路 从电源正端经限流电

27、阻rv、可动线圈2回到电源负端。由于空 气隙中的磁感应强度不均匀，因此两个线圈产生的转矩t1和t2 不仅与流过线圈的电流i1、i2有关，还与可动部分的偏转角 有关。当t1=t2 ，可动部分处于平衡状态，其偏转角是两个 线圈电流i1、i2比值的函数（故称为流比计），即： 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 因为限流电阻ra、rv为固定值，在发电机电压不变时，电 压回路的电流i2为常数，电流回路电流i1的大小与被测电阻rx 的大小成反比，所以流比计指针的偏转角能直接反映被测电 阻rx的大小。 流比计指针的偏转角与电源

28、电压的变化无关，电源电压u的波 动对转动力矩和反作用力矩的干扰是相同的，因此流比计的准 确度与电压无关。但测量绝缘电阻时，绝缘电阻值与所承受的 电压有关。摇手摇发电机时，摇的速度须按规定，而且要摇够 一定的时间。常用的兆欧表的手摇发电机的电压在规定转速下 有500v和1000v两种，可根据需要选用。因电压很高，测量时 应注意安全。 2 1 i i f 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 兆欧表的接线端钮有3个，分别标有“g（屏）”、“l （线）”、“e（地）”。被测的电阻接在l和e之间，g端的 作用是为了消除表壳

29、表面l、e两端间的漏电和被测绝缘物表 面漏电的影响。在进行一般测量时，把被测绝缘物接在l、e 之间即可。但测量表面不干净或潮湿的对象时，为了准确地 测出绝缘材料内部的绝缘电阻，就必须使用g端，图示为测 量电缆绝缘电阻的接线图。 e l g 电缆外皮 内层绝缘 电缆芯 m 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 cos 21i ki uicos k p k 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪表与测量电工仪表与测量 下一页下一页上一页上一页返回返回总目录总目录 rv1rv2rv3 125 v250 v300 v (a) 10 a 10 a 5 a (b) 电压线圈电流线圈 1. 单相交流电功率的测量单相交流电功率的测量 电电 工工 培培 训训 第第1111章章 电工仪