第三章_常用电工仪表及测量 (1)

1、节目录节目录退出退出 节目录节目录退出退出 节目录节目录退出退出 电气测量主要是指测量一些电的物理量，如电流、电气测量主要是指测量一些电的物理量，如电流、 电压、电功率、电能、电阻和频率等。电压、电功率、电能、电阻和频率等。 电气作业人员无论是在电气设备的安装、调试、运电气作业人员无论是在电气设备的安装、调试、运 行、维修中，还是对电气产品进行检测试验中，都经常行、维修中，还是对电气产品进行检测试验中，都经常 需要进行电气测量。电气作业人员在进行电气测量时要需要进行电气测量。电气作业人员在进行电气测量时要 能合理选择与正确使用测量仪表，就必需熟悉电工仪表能合理选择与正确使用测量仪表，就必需熟悉

2、电工仪表 的结构、原理及使用方法。否则，不但不能得到正确的的结构、原理及使用方法。否则，不但不能得到正确的 测量结果，而且容易发生严重事故。测量结果，而且容易发生严重事故。 本章对电气测量知识和如何正确使用测量仪表进行本章对电气测量知识和如何正确使用测量仪表进行 简要介绍。简要介绍。 节目录节目录退出退出 节目录节目录退出退出 电气测量仪表的品种、规格繁多，但基本上可以分电气测量仪表的品种、规格繁多，但基本上可以分 为三大类，即电测为三大类，即电测、和和。 节目录节目录退出退出 1、 能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通 过指示器直接显示

3、出被测量的大小。过指示器直接显示出被测量的大小。 结构简单、可靠性高、使用维护方便。结构简单、可靠性高、使用维护方便。 44C2-A电表电表 500型万用表型万用表 节目录节目录退出退出 1、 指示仪表按准确度等级、使用环境、防护性能、工作指示仪表按准确度等级、使用环境、防护性能、工作 原理等又可分为以下几种。原理等又可分为以下几种。 （1）按准确度等分，可分为）按准确度等分，可分为0.1、0.2、0.5、1.0、 1.5、2.5、5.0共共7个等级。个等级。 准确度较高（准确度较高（0.1， 0.2， 0.5）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

4、。 （2）按使用环境条件分，要分为）按使用环境条件分，要分为A、B、C三组类型。三组类型。 A：0 40 B：-20 50 C：-40 60 节目录节目录退出退出 1、 （3）按外壳防护性能分，可分为普通、防尘、防溅、）按外壳防护性能分，可分为普通、防尘、防溅、 防水、水密、气密、隔爆等类型。防水、水密、气密、隔爆等类型。 （4）按仪表防御外界磁场或电场影响的性能分，可）按仪表防御外界磁场或电场影响的性能分，可 分为分为、四等。四等。 （5）按使用方式分，可分为安装式、便携式等。）按使用方式分，可分为安装式、便携式等。 （6）按工作原理分，可分为磁电系、电磁系、电动）按工作原理分，可分为磁电系

5、、电磁系、电动 系、感应系、静电系、整流系等。系、感应系、静电系、整流系等。 节目录节目录退出退出 2、 在测量过程中，通过被在测量过程中，通过被 测量与同类标准量进行比较，测量与同类标准量进行比较， 然后根据比较结果，才能确定然后根据比较结果，才能确定 被测量大小。被测量大小。 准确度高，使用较复准确度高，使用较复 杂。杂。 ： QJ-23 电桥电桥 QJ-47 电桥电桥 直流比较仪表和交流比较仪表。直流比较仪表和交流比较仪表。 如电位差计和直流电桥属于直流比较仪表，交流电如电位差计和直流电桥属于直流比较仪表，交流电 桥属于交流比较仪表。桥属于交流比较仪表。 节目录节目录退出退出 3、 采用

6、数字测量技术，并采用数字测量技术，并 以数码的形式直接显示出被测以数码的形式直接显示出被测 量的大小。量的大小。 使用方便，准确度高。使用方便，准确度高。 DT-2008数字万用表数字万用表 ： 数字式仪表种类很多，常用的有电压表、电流表、万用表、数字式仪表种类很多，常用的有电压表、电流表、万用表、 频率表等。频率表等。 节目录节目录退出退出 仪表的表面标记、符号是识别仪表种类，表明仪表仪表的表面标记、符号是识别仪表种类，表明仪表 的用途、构造、准确度等级、正常工作条件和环境要求的用途、构造、准确度等级、正常工作条件和环境要求 等的标志。等的标志。 几种常用电气测量仪表的标记、符号见表几种常用

7、电气测量仪表的标记、符号见表3-2 （P48） 被测量单位符号见表被测量单位符号见表3-3 （P49） 节目录节目录退出退出 1、 测量时仪表的读数和实际值之间的差异称为仪表的误差。测量时仪表的读数和实际值之间的差异称为仪表的误差。 （1）基本误差）基本误差 基本误差是在正常工作条件下本身所固有的它是由于结构和制作基本误差是在正常工作条件下本身所固有的它是由于结构和制作 而产生的误差。而产生的误差。 一般包括活动部件的摩擦误差；活动部件不对称而产生的不平衡一般包括活动部件的摩擦误差；活动部件不对称而产生的不平衡 误差；倾斜误差；刻度误差；弹簧变形误差以及内部电磁场误差等。误差；倾斜误差；刻度误

8、差；弹簧变形误差以及内部电磁场误差等。 （2）附加误差）附加误差 附加误差是仪表受外界条件的影响所引起的误差。附加误差是仪表受外界条件的影响所引起的误差。 它包括温度附加误差；外磁场和外电场附加误差以及频率附加误它包括温度附加误差；外磁场和外电场附加误差以及频率附加误 差等。差等。 节目录节目录退出退出 2、 （1）绝对误差）绝对误差 指仪表的指示值指仪表的指示值AX与被测量的实际值与被测量的实际值A0之间的差值之间的差值 称为测量的绝对误差。即称为测量的绝对误差。即 = AX - A0 被测量的实际值被测量的实际值A0系指范型仪表（精度高的标准表）系指范型仪表（精度高的标准表） 的指示值。的

9、指示值。 节目录节目录退出退出 2、 （2）相对误差）相对误差 指绝对误差指绝对误差占被测量实际值占被测量实际值A0的百分数，即的百分数，即 % A 100 0 % A x 100 相对误差给出了测量误差的明确概念，用它对不同的相对误差给出了测量误差的明确概念，用它对不同的 测量误差进行比较很方便，所以它是一种较为常用的测量测量误差进行比较很方便，所以它是一种较为常用的测量 误差的表示形式。误差的表示形式。 在实际测量中，常常用仪表的指示值在实际测量中，常常用仪表的指示值AX代替实际值代替实际值 A0进行相对误差的近似估算。即进行相对误差的近似估算。即 节目录节目录退出退出 2、 （3）引用误

10、差）引用误差m 相对误差可以表示测量结果的准确度，但却不能说明相对误差可以表示测量结果的准确度，但却不能说明 仪表本身的准确程度。仪表本身的准确程度。 一般采用引用误差来反映仪表的准确度，即一般采用引用误差来反映仪表的准确度，即 绝对误差绝对误差与仪表量程（最大读数）与仪表量程（最大读数） Am的比值的百的比值的百 分数，即分数，即 % A m m 100 引用误差实际指仪表在最大读数时的相对误差，即引用误差实际指仪表在最大读数时的相对误差，即满满 刻度相对误差刻度相对误差。 节目录节目录退出退出 3 ： 由于指示仪表在测量时，绝对误差由于指示仪表在测量时，绝对误差会多少有些变化，会多少有些变

11、化， 因而造成的误差也会随之变化，所以，工程上规定以最大因而造成的误差也会随之变化，所以，工程上规定以最大 引用误差来表示仪表的准确度。即引用误差来表示仪表的准确度。即 仪表最大绝对误差仪表最大绝对误差m与仪表最大量程数与仪表最大量程数Am比值的百比值的百 分数，叫做仪表的准确度。分数，叫做仪表的准确度。 % A K m m 100 因此，被测量值越接近满刻度，最大引用误差越小，因此，被测量值越接近满刻度，最大引用误差越小， 仪表的基本误差也越小，准确度越高。仪表的基本误差也越小，准确度越高。 节目录节目录退出退出 3、 国家标准规定，电工仪表精度分为七个等级国家标准规定，电工仪表精度分为七个

12、等级 （P50 表表3-4） 准确度等级准确度等级0.10.20.51.01.52.55.0 基本误差基本误差0.10.20.51.01.52.55.0 0.1、0.2 级仪表作为标准表（又称范型仪表）级仪表作为标准表（又称范型仪表） 0.5、1.0、1.5 级仪表多用于实验室级仪表多用于实验室 1.5、2.5、5.0 级仪表则用于电气工程测量级仪表则用于电气工程测量 节目录节目录退出退出 3、 在选用仪表时，除了考虑仪表的准确度以外，还要选在选用仪表时，除了考虑仪表的准确度以外，还要选 择合适的量限，以提高测量的精度。择合适的量限，以提高测量的精度。 前面已经说过，仪表的准确度以最大引用误差

13、来衡量，前面已经说过，仪表的准确度以最大引用误差来衡量， 而测量精度以该处可能产生的最大误差来衡量。而测量精度以该处可能产生的最大误差来衡量。 准确度高的仪表在使用不合理时产生的相对误差可能准确度高的仪表在使用不合理时产生的相对误差可能 会大于准确度低的仪表。会大于准确度低的仪表。 节目录节目录退出退出 3、 为了测量为了测量20V电压，如果选用准确度为电压，如果选用准确度为0.5级的，但量限为级的，但量限为150V 的电压表，则测量结果中可能出现的最大绝对误差为的电压表，则测量结果中可能出现的最大绝对误差为 m=m Am=0.5 150=0.75V 测量测量20V时的相对误差为时的相对误差为

14、 为了测量为了测量20V电压，如果选用准确度为电压，如果选用准确度为1.5级的，但量限为级的，但量限为30V 的电压表，则测量结果中可能出现的最大绝对误差为的电压表，则测量结果中可能出现的最大绝对误差为 m=m Am=1.5 30=0.45V 测量测量20V时的相对误差为时的相对误差为 %.% . % A x m 83100 20 750 100 %.% . % A x m 22100 20 450 100 节目录节目录退出退出 3、 由此可见，测量结果的精度，不仅与仪表的准确度等由此可见，测量结果的精度，不仅与仪表的准确度等 级有关，而且与它的量限也有关。级有关，而且与它的量限也有关。 因此

15、，在选择仪表的量限时，被测值应尽量使指针指因此，在选择仪表的量限时，被测值应尽量使指针指 在刻度标尺的三分之二以上。在刻度标尺的三分之二以上。 节目录节目录退出退出 节目录节目录退出退出 电工指示仪表的任务就是把被测电量、磁量或电参电工指示仪表的任务就是把被测电量、磁量或电参 数转换为仪表可动部分的机械偏转角，在转换过程中，数转换为仪表可动部分的机械偏转角，在转换过程中， 使两者都保持一定的函数关系，从而用指针偏转的角度使两者都保持一定的函数关系，从而用指针偏转的角度 大小反映被测量的数值。大小反映被测量的数值。 节目录节目录退出退出 指示仪表一般由指示仪表一般由和和构成。构成。 被测量被测量

16、 测量机构能接受的过渡量测量机构能接受的过渡量 偏转角偏转角 =F(y)=(x) x y=f(x) 测量线路测量线路测量机构测量机构 测量线路的作用是把各种不同的被测量按一定的比例测量线路的作用是把各种不同的被测量按一定的比例 转换为能被测量机构所接受的过渡量。转换为能被测量机构所接受的过渡量。 测量线路通常由电阻器、电容器、电感器等电子元件测量线路通常由电阻器、电容器、电感器等电子元件 组成，不同的仪表其测量线路各不相同。组成，不同的仪表其测量线路各不相同。 如：电流采用分流器，电压采用分压器等。如：电流采用分流器，电压采用分压器等。 节目录节目录退出退出 指示仪表一般由指示仪表一般由和和构

17、成。构成。 被测量被测量 测量机构能接受的过渡量测量机构能接受的过渡量 偏转角偏转角 =F(y)=(x) x y=f(x) 测量线路测量线路测量机构测量机构 测量机构的作用是将被测量测量机构的作用是将被测量x（或过渡量（或过渡量y）转换成仪）转换成仪 表可动部分的机械偏转角表可动部分的机械偏转角，它是电工指示仪表的核心。，它是电工指示仪表的核心。 节目录节目录退出退出 1）转动力矩装置）转动力矩装置 在被测量或过渡量的作用下，能产生使仪表偏转的转在被测量或过渡量的作用下，能产生使仪表偏转的转 动力矩。而且这个转动力矩的大小要随被测量或过渡量的动力矩。而且这个转动力矩的大小要随被测量或过渡量的

18、变化而按一定的关系变化。变化而按一定的关系变化。 根据测量机构产生转动力矩的原理的不同，指示仪表根据测量机构产生转动力矩的原理的不同，指示仪表 可分为磁电系、电磁系、电动系等等。可分为磁电系、电磁系、电动系等等。 节目录节目录退出退出 2）反作用力装置）反作用力装置 在可动部分偏转时，能产生随偏转角增加而增加的反在可动部分偏转时，能产生随偏转角增加而增加的反 作用力矩，以平衡转动力矩，使偏转角能够反映被测量的作用力矩，以平衡转动力矩，使偏转角能够反映被测量的 大小。大小。 反作用力矩一般由反作用力矩一般由游丝游丝或或张丝张丝产生，还有利用磁力来产生，还有利用磁力来 产生反作用力矩的，其大小与偏

19、转角成正比。产生反作用力矩的，其大小与偏转角成正比。 节目录节目录退出退出 3）阻尼力矩装置）阻尼力矩装置 在可动部分作偏转运动时，能产生适当的阻尼力矩以在可动部分作偏转运动时，能产生适当的阻尼力矩以 限制其摆动，从而使可动部分尽快地稳定在平衡的位置上。限制其摆动，从而使可动部分尽快地稳定在平衡的位置上。 阻尼力矩一般由阻尼力矩一般由空气阻尼器空气阻尼器和和磁感应阻尼器磁感应阻尼器产生，空产生，空 气阻尼器的阻尼力矩是利用空气阻力产生的；磁感应阻尼气阻尼器的阻尼力矩是利用空气阻力产生的；磁感应阻尼 器的阻尼力矩是利用可动部分在磁场中运动时产生的电磁器的阻尼力矩是利用可动部分在磁场中运动时产生的

20、电磁 力产生的。力产生的。 节目录节目录退出退出 4）支撑装置）支撑装置 测量机构中的可动部分要随被测量大小而偏转，必须测量机构中的可动部分要随被测量大小而偏转，必须 有支撑装置，支撑装置的摩擦力应尽可能小，以保证仪表有支撑装置，支撑装置的摩擦力应尽可能小，以保证仪表 工作的准确度。工作的准确度。 电工指示仪表内的支撑装置有电工指示仪表内的支撑装置有轴尖轴承轴尖轴承支撑装置和支撑装置和张张 丝弹片丝弹片支撑装置。支撑装置。 节目录节目录退出退出 5）读数装置）读数装置 应能直接指示出被测量的大小。应能直接指示出被测量的大小。 电工指示仪表指示被测量大小一般由电工指示仪表指示被测量大小一般由指示

21、装置指示装置完成，完成， 指示装置由指示装置由指针指针和和标度尺标度尺组成。组成。 注意注意： 为了消除视觉误差，有些仪表标度尺下面还安装一块为了消除视觉误差，有些仪表标度尺下面还安装一块 反射镜，当看到指针和指针在镜中的影像重合时才能读数。反射镜，当看到指针和指针在镜中的影像重合时才能读数。 节目录节目录退出退出 主要由固定的永久磁铁和活动的通电线圈两部分组成。主要由固定的永久磁铁和活动的通电线圈两部分组成。 节目录节目录退出退出 磁电系仪表的核心部分是测量机构（又叫表头），它磁电系仪表的核心部分是测量机构（又叫表头），它 是根据通电线圈在磁场中受电磁力的作用而偏转的原理制是根据通电线圈在磁

22、场中受电磁力的作用而偏转的原理制 成的。成的。 节目录节目录退出退出 （1）准确度和灵敏度高）准确度和灵敏度高 由于永久磁铁磁性很强，能在很小电流下产生很大的由于永久磁铁磁性很强，能在很小电流下产生很大的 转矩，所以摩擦力小，温度和外磁场所造成的误差小。转矩，所以摩擦力小，温度和外磁场所造成的误差小。 （2）刻度均匀）刻度均匀 由于指针的偏转角与被测电流的大小成正比，所以该由于指针的偏转角与被测电流的大小成正比，所以该 系列仪表刻度均匀，易读数。系列仪表刻度均匀，易读数。 （3）功率消耗小）功率消耗小 由于通过测量机构的电流很小，所以本身消耗功率很由于通过测量机构的电流很小，所以本身消耗功率很

23、 小。小。 节目录节目录退出退出 （ 4）过载能力小）过载能力小 由于被测电流要通过游丝与线圈连通，而线圈的导线由于被测电流要通过游丝与线圈连通，而线圈的导线 又很细，所以，一旦过载，易引起游丝弹性变化，甚至烧又很细，所以，一旦过载，易引起游丝弹性变化，甚至烧 表。表。 （5）只能测量直流）只能测量直流 由于永久磁铁的极性是固定的，所以只有线圈流入直由于永久磁铁的极性是固定的，所以只有线圈流入直 流电流，表的可动部分才能产生稳定的偏转。流电流，表的可动部分才能产生稳定的偏转。 节目录节目录退出退出 主要由固定线圈和装在转轴上的可动铁片组成。可分主要由固定线圈和装在转轴上的可动铁片组成。可分 为

24、为和和两种。两种。 节目录节目录退出退出 电磁系仪表和磁电系仪表一样，也是依靠电磁相互作电磁系仪表和磁电系仪表一样，也是依靠电磁相互作 用原理制成的。但它与磁电系仪表的区别是其磁场是由被用原理制成的。但它与磁电系仪表的区别是其磁场是由被 测电流产生的。测电流产生的。 节目录节目录退出退出 （1）既可测量直流，又可测量交流，但测量直流时有）既可测量直流，又可测量交流，但测量直流时有 磁滞误差，只有当铁片采用优质坡莫合金材料时，才可以磁滞误差，只有当铁片采用优质坡莫合金材料时，才可以 制成交直流两用仪表。制成交直流两用仪表。 （2）可直接测量较大电流，过载能力强，结构简单，）可直接测量较大电流，过

25、载能力强，结构简单， 制造成本低。（被测电流不是游丝导入导出，而是通过固制造成本低。（被测电流不是游丝导入导出，而是通过固 定线圈）定线圈） （3）标尺刻度不均匀，因为指针偏转角与被测电流的）标尺刻度不均匀，因为指针偏转角与被测电流的 平方成正比，所以标尺具有平方律的特性，即起始段分布平方成正比，所以标尺具有平方律的特性，即起始段分布 较密，而末段分布稀疏。较密，而末段分布稀疏。 节目录节目录退出退出 （4）易受外磁场影响。因为它的磁场是由固定线圈通）易受外磁场影响。因为它的磁场是由固定线圈通 入电流而产生，强度较弱，所以极易受外界磁场干扰。入电流而产生，强度较弱，所以极易受外界磁场干扰。 磁

26、屏蔽磁屏蔽 将测量机构装在用导磁性能良好的材料做成的屏蔽罩内，有时采将测量机构装在用导磁性能良好的材料做成的屏蔽罩内，有时采 用多层磁屏蔽。用多层磁屏蔽。 ： 无定位结构无定位结构 把测量机构的固定线圈分成完全相同的两个部分，而且进行反串，把测量机构的固定线圈分成完全相同的两个部分，而且进行反串， 当线圈通电后，两线圈产生的磁场方向相反，但其总转矩却是相加的，当线圈通电后，两线圈产生的磁场方向相反，但其总转矩却是相加的， 一旦有外磁场存在，一个线圈的磁场若被消弱，另一个线圈的磁场势一旦有外磁场存在，一个线圈的磁场若被消弱，另一个线圈的磁场势 必增强，因两个线圈的结构完全对称，所以外磁场对测量机

27、构的总作必增强，因两个线圈的结构完全对称，所以外磁场对测量机构的总作 用相互抵消，使得仪表放置的位置如何，外磁场总是抵消的。用相互抵消，使得仪表放置的位置如何，外磁场总是抵消的。 节目录节目录退出退出 主要由分段的固定线圈和装在固定线圈内的可动线圈主要由分段的固定线圈和装在固定线圈内的可动线圈 构成。构成。 节目录节目录退出退出 电动系仪表是利用通过电流的固定线圈代替磁电系仪电动系仪表是利用通过电流的固定线圈代替磁电系仪 表的永久磁铁，由于固定线圈可以通过直流，也可以通过表的永久磁铁，由于固定线圈可以通过直流，也可以通过 交流，从而既可测量直流，又可测量交流。它不但可以做交流，从而既可测量直流

28、，又可测量交流。它不但可以做 成交、直流两用而准确度较高的电压表、电流表，还可以成交、直流两用而准确度较高的电压表、电流表，还可以 做成功率表和功率因素表等。做成功率表和功率因素表等。 节目录节目录退出退出 节目录节目录退出退出 （1）准确度高。由于这种仪表内没有铁磁物质，不存）准确度高。由于这种仪表内没有铁磁物质，不存 在磁滞后误差，准确度等级最高可达在磁滞后误差，准确度等级最高可达0.1级。级。 （2）交直流两用，并且能测量非正弦电流有效值。）交直流两用，并且能测量非正弦电流有效值。 （3）能构成多种类仪表：）能构成多种类仪表： 将固定和可动线圈串联，就是电动系电流表；将固定将固定和可动线

29、圈串联，就是电动系电流表；将固定 和可动线圈分别与分压电阻串联，就是电动式电压表；另和可动线圈分别与分压电阻串联，就是电动式电压表；另 外还能组成功率表、相位表等。外还能组成功率表、相位表等。 （4）电动系功率表刻度标尺均匀。）电动系功率表刻度标尺均匀。 节目录节目录退出退出 （1）仪表易受外磁场影响。）仪表易受外磁场影响。 （2）本身消耗功率大。）本身消耗功率大。 （3）过载能力小。）过载能力小。 （4）电动系电流、电压表刻度不均匀，因为指针偏转）电动系电流、电压表刻度不均匀，因为指针偏转 角角与电流电压的平方成正比，所以刻度有平方律特性。与电流电压的平方成正比，所以刻度有平方律特性。 节目

30、录节目录退出退出 铁磁电动系测量机构主要是为了克服电动系测量机构铁磁电动系测量机构主要是为了克服电动系测量机构 本身磁场弱，易受外磁场影响的缺点而设计的。本身磁场弱，易受外磁场影响的缺点而设计的。 为了增大工作磁场，采用了把固定线圈绕在铁芯上，为了增大工作磁场，采用了把固定线圈绕在铁芯上， 而可动线圈内增加一个铁芯。这样就增加了仪表的偏转力而可动线圈内增加一个铁芯。这样就增加了仪表的偏转力 矩。矩。 节目录节目录退出退出 铁磁电动系铁磁电动系 仪表和电动系仪仪表和电动系仪 表的工作原理是表的工作原理是 相同的。相同的。 节目录节目录退出退出 （1）仪表本身磁场很强，所以外磁场对其影响要显著）仪

31、表本身磁场很强，所以外磁场对其影响要显著 降低。降低。 （2）由于铁芯有磁滞损耗和涡流损耗，降低了仪表的）由于铁芯有磁滞损耗和涡流损耗，降低了仪表的 准确度，一般用作开关板式仪表。准确度，一般用作开关板式仪表。 节目录节目录退出退出 成成 （1）驱动元件：）驱动元件： 它由电压元件（电压线圈、铁芯）和电流元件（电流它由电压元件（电压线圈、铁芯）和电流元件（电流 线圈和铁芯）两部分组成，用来产生转动力矩。线圈和铁芯）两部分组成，用来产生转动力矩。 电压元件：电压元件： 在在E字形字形 铁芯上绕有匝铁芯上绕有匝 数多、而且导数多、而且导 线截面较小的线截面较小的 线圈，该线圈线圈，该线圈 使用时与

32、负载使用时与负载 并联，故称电并联，故称电 压线圈。压线圈。 节目录节目录退出退出 （1）驱动元件：）驱动元件： 它由电压元件（电压线圈、铁芯）和电流元件（电流它由电压元件（电压线圈、铁芯）和电流元件（电流 线圈和铁芯）两部分组成，用来产生转动力矩。线圈和铁芯）两部分组成，用来产生转动力矩。 电流元件：电流元件： 在在U字形字形 铁芯上绕有匝铁芯上绕有匝 数少、而且导数少、而且导 线截面较大的线截面较大的 线圈，该线圈线圈，该线圈 使用时与负载使用时与负载 串联，故称电串联，故称电 流线圈。流线圈。 节目录节目录退出退出 （2）转动元件：）转动元件： 由圆形铝盘和转轴组成，转轴上装有传递铝盘转

33、数的由圆形铝盘和转轴组成，转轴上装有传递铝盘转数的 蜗杆，仪表工作时，驱动元件产生转动力矩，驱动铝盘转蜗杆，仪表工作时，驱动元件产生转动力矩，驱动铝盘转 动。动。 节目录节目录退出退出 （3）制动元件：）制动元件： 由永久磁铁组成，用来在铝盘转动时产生制动力矩，由永久磁铁组成，用来在铝盘转动时产生制动力矩， 使铝盘转数与被测功率成正比。使铝盘转数与被测功率成正比。 节目录节目录退出退出 （4）积算机构：）积算机构： 用来计算铝盘转数，实现累计电能的目的，它由齿轮、用来计算铝盘转数，实现累计电能的目的，它由齿轮、 滚轴及计数器等组成。（计度器）滚轴及计数器等组成。（计度器） 节目录节目录退出退出

34、 感应系仪表是利用电磁感应的原理制作的，它由载流感应系仪表是利用电磁感应的原理制作的，它由载流 线圈产生交变磁场，使可动部分导体中产生感应电流，感线圈产生交变磁场，使可动部分导体中产生感应电流，感 应电流又和交变磁场相互作用，产生驱动力矩，使仪表工应电流又和交变磁场相互作用，产生驱动力矩，使仪表工 作。作。 节目录节目录退出退出 综上所述，现将常用测量机构的主要特性和应用情况综上所述，现将常用测量机构的主要特性和应用情况 列于表列于表3-5。以便于分析比较。（。以便于分析比较。（P5455） 节目录节目录退出退出 节目录节目录退出退出 在进行电气测量时，必须首先选择合适的仪表，并且在进行电气测

35、量时，必须首先选择合适的仪表，并且 在测量过程中，采用正确的使用方法。这样，才能得到准在测量过程中，采用正确的使用方法。这样，才能得到准 确有效的测量数据，否则，不但不能得到正确的测量数据，确有效的测量数据，否则，不但不能得到正确的测量数据， 而且可能引起人身设备事故，所以正确选择和使用仪表是而且可能引起人身设备事故，所以正确选择和使用仪表是 非常重要的。非常重要的。 要正确地选择和使用仪表必须熟悉仪表的结构、原理要正确地选择和使用仪表必须熟悉仪表的结构、原理 和技术特性，各种系列的仪表的结构、原理及特点我们前和技术特性，各种系列的仪表的结构、原理及特点我们前 面已经介绍，下面简要介绍一下使用

36、仪表的基本要求。面已经介绍，下面简要介绍一下使用仪表的基本要求。 节目录节目录退出退出 （1）选择仪表的类型。）选择仪表的类型。 根据被测量的性质选择仪表的类型，如根据被测量是根据被测量的性质选择仪表的类型，如根据被测量是 直流还是交流，来选择直流仪表还是交流仪表或选用直流直流还是交流，来选择直流仪表还是交流仪表或选用直流 档还是交流档。测量交流时还要考虑是正弦还是非正弦，档还是交流档。测量交流时还要考虑是正弦还是非正弦， 是工频还是高频。是工频还是高频。 （2）选择仪表的内阻。）选择仪表的内阻。 根据测量线路及被测量电路阻抗大小选择仪表的内阻，根据测量线路及被测量电路阻抗大小选择仪表的内阻，

37、 如电压表的内阻越大越好，电流表的内阻越小越好。一般如电压表的内阻越大越好，电流表的内阻越小越好。一般 当电压表内阻当电压表内阻Rv100R（R为与电压表并联的被测电路的总为与电压表并联的被测电路的总 电阻），就可以忽略电压表内阻的影响。电阻），就可以忽略电压表内阻的影响。 节目录节目录退出退出 （3）选择仪表的准确度）选择仪表的准确度 根据实际工程要求和经济性，合理选择仪表的准确度，根据实际工程要求和经济性，合理选择仪表的准确度， 准确度等级越高，仪表价格也越高，且维修也越困难。一准确度等级越高，仪表价格也越高，且维修也越困难。一 般控制屏上仪表的准确度等级规定为：交流电压表、电流般控制屏上

38、仪表的准确度等级规定为：交流电压表、电流 表、功率表准确度等级为表、功率表准确度等级为1.52.5级；直流电流表、电压表级；直流电流表、电压表 准确度等级为准确度等级为1.5级，与测量仪表连接的分流器，附加电阻级，与测量仪表连接的分流器，附加电阻 的准确度要求不低于的准确度要求不低于0.5级，测量用互感器准确度等级至少级，测量用互感器准确度等级至少 应为应为1.0级。实验室用测量仪表的准确度等级为级。实验室用测量仪表的准确度等级为0.51.5级，级， 0.1级至级至0.2级仪表通常作标准表用于精密测量。级仪表通常作标准表用于精密测量。 节目录节目录退出退出 （4）选择仪表量程。）选择仪表量程。

39、 根据被测量的大小，选用适当的量程，使被测量大小根据被测量的大小，选用适当的量程，使被测量大小 为仪表测量上限的的为仪表测量上限的的1/22/3以上。若不知道被测量的大致以上。若不知道被测量的大致 数值范围，则应先用仪表最大量程档进行点测，以判定被数值范围，则应先用仪表最大量程档进行点测，以判定被 测量的大致范围。测量的大致范围。 （5）选择仪表的工作条件。）选择仪表的工作条件。 仪表使用条件分为仪表使用条件分为A组、组、B组和组和C组。组。A组仪表一般在组仪表一般在 0 40的条件下使用，的条件下使用， B组仪表一般在组仪表一般在-20 50的条件下使用，的条件下使用， C组仪表一般在组仪表

40、一般在-40 60的条的条 件下使用。件下使用。 节目录节目录退出退出 不同的仪表，接线也不同，不能乱接和接错。不同的仪表，接线也不同，不能乱接和接错。 一般电流表（或功率表、电能表电流线圈）串联接一般电流表（或功率表、电能表电流线圈）串联接 入电路，电压表（或功率表、电能表电压线圈）并联接入电路，电压表（或功率表、电能表电压线圈）并联接 入电路；入电路； 直流表要注意直流表要注意“+”、“-”端子，在不知极性的情况端子，在不知极性的情况 下，也可采用点测法判定极性；下，也可采用点测法判定极性； 电流互感器原边串入电路，副边所有电流表（或电电流互感器原边串入电路，副边所有电流表（或电 流线圈）

41、串联，电压互感器原边并入被测电路，副边所流线圈）串联，电压互感器原边并入被测电路，副边所 有电压表（或电压线圈）并联。有电压表（或电压线圈）并联。 互感器二次绕组有两种，应把测量仪表接在准确度互感器二次绕组有两种，应把测量仪表接在准确度 较高的端子上，而将继电保护接在准确度低一级的端子较高的端子上，而将继电保护接在准确度低一级的端子 上；上； 功率表和电能表的接线必须注意端子的极性符号。功率表和电能表的接线必须注意端子的极性符号。 节目录节目录退出退出 一般由磁电系测量机构构成，由于磁电系测量机构中，一般由磁电系测量机构构成，由于磁电系测量机构中， 通电的可动线圈导线很细，而且电流还要通过游丝

42、，所以通电的可动线圈导线很细，而且电流还要通过游丝，所以 允许直接通过的电流很小，所以它本身只能用作微安表或允许直接通过的电流很小，所以它本身只能用作微安表或 毫安表。毫安表。 为了测量较大电流，必须采用分流器，磁电系电流表为了测量较大电流，必须采用分流器，磁电系电流表 通常由测量机构和分流器并联构成。通常由测量机构和分流器并联构成。 节目录节目录退出退出 rc：测量机构内阻：测量机构内阻 Ic：测量机构的满偏电流：测量机构的满偏电流 RfL：分流电阻：分流电阻 I：扩大量程的电流：扩大量程的电流 n：电流量程扩大倍数：电流量程扩大倍数 Ic rc= I rc RfL rc +RfL I Ic

43、 = n= rc +RfL RfL n= rc RfL + 1 n-1 RfL= rc 从上式说明，要使电从上式说明，要使电 流表量程扩大流表量程扩大n倍，所并联倍，所并联 的分流电阻的分流电阻RfL应为测量机应为测量机 构内阻构内阻 rc的的1/（n-1）倍。）倍。 节目录节目录退出退出 解：解： 电流量程扩大倍数：电流量程扩大倍数： 例如：例如： 有一只内阻为有一只内阻为200， 满刻度为满刻度为500A的磁电系测的磁电系测 量机构，若要将其改制成量机构，若要将其改制成 量程为量程为1A的直流电流表，的直流电流表， 应并联多大的分流电阻？应并联多大的分流电阻？ I Ic n= 1 5001

44、0-6 =2000（倍）（倍） n-1 RfL= rc 2000-1 200 =0.1 应并联分流电阻：应并联分流电阻： 节目录节目录退出退出 由上式可见由上式可见,对于相同的测量机构对于相同的测量机构,配以不同的分流配以不同的分流 器器,便可制成不同量程的电流表。便可制成不同量程的电流表。 分流器用温度系数很小的锰铜电阻制成。为了防止分流器用温度系数很小的锰铜电阻制成。为了防止 通过电流时温度过高而造成误差，分流器要有足够的散通过电流时温度过高而造成误差，分流器要有足够的散 热面积。热面积。 当电流较小时，分流器一般装在电流表内部，称为当电流较小时，分流器一般装在电流表内部，称为 内附式分流

45、器内附式分流器。 当电流在当电流在50A以上时，分流器一般装在电流表外部，以上时，分流器一般装在电流表外部， 称为称为外附式分流器外附式分流器。 节目录节目录退出退出 外附式分流器外附式分流器有两对接线端钮，粗的一对称有两对接线端钮，粗的一对称“电流电流 接头接头” ，串接于被测的大电流电路中，细的一对叫，串接于被测的大电流电路中，细的一对叫“电电 位接头位接头”，和磁电系测量机构并联。，和磁电系测量机构并联。 节目录节目录退出退出 分流器一般不标明电阻数值，而标明分流器一般不标明电阻数值，而标明“额定电流额定电流” 和和“额定电压额定电压”值，额定电压一般都统一规定为值，额定电压一般都统一规

46、定为75mV 和和45mV。 当测量机构的电压量限当测量机构的电压量限(即电流量限与内阻的乘积即电流量限与内阻的乘积) 等于分流器的电压额定值时，则它的电流限量等于分流等于分流器的电压额定值时，则它的电流限量等于分流 器的额定值器的额定值。 例如：例如：100A的直流电流表，注明配用的直流电流表，注明配用100A、75mV 的分流器。如果将它配上的分流器。如果将它配上500A、75mV的分流器时，它的分流器时，它 的量程就可扩大的量程就可扩大5倍，表的读数就要乘以倍，表的读数就要乘以5，才是所测得，才是所测得 的实际电流值。的实际电流值。 节目录节目录退出退出 在进行直流电流测量在进行直流电流

47、测量 时，电流表应串接在被测时，电流表应串接在被测 电路中电路中。 接线时将被测电流的的流入端接电流表的接线时将被测电流的的流入端接电流表的“+”接线接线 端钮，而流出端接端钮，而流出端接“-”接线端钮接线端钮。 电流表量程的选择应根据被测量电流的大小而定。电流表量程的选择应根据被测量电流的大小而定。 如事先估计不出被测电流大小的范围，则应先使用量程如事先估计不出被测电流大小的范围，则应先使用量程 较大的电流表测试，然后再换一个合适量程的电流表。较大的电流表测试，然后再换一个合适量程的电流表。 节目录节目录退出退出 根据欧姆定律可知，一只内阻为根据欧姆定律可知，一只内阻为rc，满刻度电流为，满

48、刻度电流为Ic的的 磁电系测量机构，本身是一只磁电系测量机构，本身是一只Uc=Icrc的直流电压表，只是的直流电压表，只是 其电压量程很小。其电压量程很小。 如果要测量更高的电压，就必须扩大其电压量程。方如果要测量更高的电压，就必须扩大其电压量程。方 法就是将测量机构串联一只电阻法就是将测量机构串联一只电阻Rv。 节目录节目录退出退出 上式说明，要使电压表上式说明，要使电压表 量程扩大量程扩大m倍，需要串联的倍，需要串联的 分压电阻分压电阻Rv是测量机构内阻是测量机构内阻 rc的的(m-1)倍。倍。 rc：测量机构内阻：测量机构内阻 Ic：测量机构的满偏电流：测量机构的满偏电流 Uc： ：测量

49、机构额定电压 测量机构额定电压 Rv：分压电阻：分压电阻 U：扩大量程的电压：扩大量程的电压 m：电压量程扩大倍数：电压量程扩大倍数 Rv= (m-1)rc rc + Rv U rc Uc = rc U Uc = rc + Rv = m 节目录节目录退出退出 例如：例如： 一只内阻为一只内阻为500 ，满，满 刻度为刻度为100 A的磁电系测量的磁电系测量 机构，要改制成机构，要改制成50V量程的量程的 直流电压表，应串联多大的直流电压表，应串联多大的 分压电阻？分压电阻？ Rv=(m-1)rc=(1000-1) 500=499500 () 解：解： 测量机构额定电压测量机构额定电压： ： U

50、c= Ic rc=100 10-6 500 =0.05V 电压量程扩大倍数电压量程扩大倍数： ： U Uc m = 50 0.05 = 1000(倍倍) 应串联的分压电阻应串联的分压电阻： ： 节目录节目录退出退出 直流电压表由磁电系测量机构与分压电阻串联而成，直流电压表由磁电系测量机构与分压电阻串联而成， 通过选择不同的分压电阻即可得到不同量程的电压表通过选择不同的分压电阻即可得到不同量程的电压表。 分压电阻分内附、外附，一般分压电阻分内附、外附，一般600V以下用内附，高于以下用内附，高于 600V用外附。用外附。 节目录节目录退出退出 直流电压表在测量时，直流电压表在测量时， 与被测负载

51、并联与被测负载并联。 磁电系电压表在使用时应将被测电压高电位端接电磁电系电压表在使用时应将被测电压高电位端接电 压表的压表的“+”接线端钮，低电位端接接线端钮，低电位端接“-”接线端钮接线端钮。 电压表量程的选择应根据被测量电压的大小而定。电压表量程的选择应根据被测量电压的大小而定。 如事先估计不出被测电压大小的范围，则应先使用量程如事先估计不出被测电压大小的范围，则应先使用量程 较大的电压表测试，然后再换一个合适量程的电压表。较大的电压表测试，然后再换一个合适量程的电压表。 节目录节目录退出退出 交流电流表一般由电磁系或电动系测量机构构成。交流电流表一般由电磁系或电动系测量机构构成。 构成：

52、构成： 由于电磁系测量机构的由于电磁系测量机构的 固定线圈允许通过较大电流，固定线圈允许通过较大电流， 用电磁系测量机构构成电流用电磁系测量机构构成电流 表时一般不必并分流电阻而表时一般不必并分流电阻而 直接构成。直接构成。 其固定线圈分成二段，两段固定线圈由串联通过改其固定线圈分成二段，两段固定线圈由串联通过改 变连接片的位置改成并联时，量程扩大一倍。变连接片的位置改成并联时，量程扩大一倍。 节目录节目录退出退出 交流电流表一般由电磁系或电动系测量机构构成。交流电流表一般由电磁系或电动系测量机构构成。 构成：构成： 在量程较小时，把在量程较小时，把 定圈和动圈串联构成。定圈和动圈串联构成。

53、在量程较大时，动在量程较大时，动 圈和定圈并联。通过分圈和定圈并联。通过分 流电阻使流过定圈电流流电阻使流过定圈电流 较大而流过动圈的电流较大而流过动圈的电流 较小（因动圈允许通过较小（因动圈允许通过 的电流小）。的电流小）。 电动系电流表改变量程的电动系电流表改变量程的 方法也可以通过把固定线圈分方法也可以通过把固定线圈分 段，改变其串并联连接方式来段，改变其串并联连接方式来 实现。实现。 节目录节目录退出退出 当被测电流不是很大时，只要把交流电流表直接串入当被测电流不是很大时，只要把交流电流表直接串入 测量回路即可，交流电流表的接线不必考虑极性。当被测测量回路即可，交流电流表的接线不必考虑

54、极性。当被测 电流较大时，则采用加接电流互感器来实现。电流较大时，则采用加接电流互感器来实现。 电流表经电流互感器接入时，电流表经电流互感器接入时， 若电流互感器的变比若电流互感器的变比I1/I2为为K，则，则 所测得的电流应为电流表的读数所测得的电流应为电流表的读数 乘以乘以K。 电流互感器二次侧严禁开路，在回路中也不允许装电流互感器二次侧严禁开路，在回路中也不允许装 保险丝。如需要在带负载的情况下装拆仪表，必须先把保险丝。如需要在带负载的情况下装拆仪表，必须先把 电流互感器二次侧短路，才能将仪表连接线拆开。电流互感器二次侧短路，才能将仪表连接线拆开。 节目录节目录退出退出 交流电压表可由电

55、磁系测量机构与分压电阻串联构成，交流电压表可由电磁系测量机构与分压电阻串联构成， 或由电动系测量机构的动圈与定圈串联后再与分压电阻串或由电动系测量机构的动圈与定圈串联后再与分压电阻串 联构成。联构成。 节目录节目录退出退出 当被测交流电压不是很大时，可把交流电压表与被测当被测交流电压不是很大时，可把交流电压表与被测 负载并联直接测量，交流电压表的接线不必考虑极性问题。负载并联直接测量，交流电压表的接线不必考虑极性问题。 当被测交流电压较大时，则需通过电压互感器进行测当被测交流电压较大时，则需通过电压互感器进行测 量。所测电压为电压表读数乘以互感器变比。量。所测电压为电压表读数乘以互感器变比。

56、节目录节目录退出退出 单相电能表的构成单相电能表的构成： 感应系电能表由感应系测量机构构成，其电流线圈与感应系电能表由感应系测量机构构成，其电流线圈与 负载串联，流过负载的电流，其电压线圈与负载并联，反负载串联，流过负载的电流，其电压线圈与负载并联，反 映负载的电压。映负载的电压。 感应系测量机构的转速与负载的有功功率成正比，负感应系测量机构的转速与负载的有功功率成正比，负 载功率越大，则其转速越快，通过其积算机构，即可测出载功率越大，则其转速越快，通过其积算机构，即可测出 负载在一定时间内所消耗的电能。负载在一定时间内所消耗的电能。 节目录节目录退出退出 单相电能表的接线单相电能表的接线：

57、单相电能表的接线有两种，即顺入式和跳入式。单相电能表的接线有两种，即顺入式和跳入式。 节目录节目录退出退出 ： 当负载电流超过电当负载电流超过电 度表额定值时，电能表度表额定值时，电能表 需经电流互感器接入电需经电流互感器接入电 路，此时，要注意电度路，此时，要注意电度 表的标定电流必须是表的标定电流必须是5A。 其读数要乘以电流互感其读数要乘以电流互感 器变比才是负载实际消器变比才是负载实际消 耗的电能。耗的电能。 节目录节目录退出退出 ： （1）相线与零线不能接反。若接反，可能造成漏计电）相线与零线不能接反。若接反，可能造成漏计电 量或短路。量或短路。 （2）电能表电源的进出线不能接反，若

58、接反将造成计）电能表电源的进出线不能接反，若接反将造成计 量错误。量错误。 （3）经电流互感器接入的电能表必须注意互感器的极）经电流互感器接入的电能表必须注意互感器的极 性。若极性接反，将造成错误计量。性。若极性接反，将造成错误计量。 节目录节目录退出退出 ： 三相二元件电能表由二个三相二元件电能表由二个 电能测量单元组装在一起来构电能测量单元组装在一起来构 成的，它能测量三相三线制电成的，它能测量三相三线制电 路的有功电能。路的有功电能。 节目录节目录退出退出 ： 其接线方式有直接接入式和经电流互感器接入式二其接线方式有直接接入式和经电流互感器接入式二 种。种。 节目录节目录退出退出 ： 三

59、三 相三元件电能表由三相三元件电能表由三 个电能测量单元组装在一起个电能测量单元组装在一起 而构成的，它主要用于三相而构成的，它主要用于三相 四线制电路计量电能，它能四线制电路计量电能，它能 保证三相负荷不对称时也能保证三相负荷不对称时也能 正确计量。正确计量。 节目录节目录退出退出 ： 其接线方式有直接接入式和经电流互感器接入式二种。其接线方式有直接接入式和经电流互感器接入式二种。 在负载电流较大时，则将电能表与电流互感器配合接线来在负载电流较大时，则将电能表与电流互感器配合接线来 计量电能。计量电能。 节目录节目录退出退出 ： （1）电压相序不能接错。三相电能表都要求按正相序接入，如）电压

60、相序不能接错。三相电能表都要求按正相序接入，如 果相序接错，将造成错误计量或增大误差。果相序接错，将造成错误计量或增大误差。 （2）对于经电压电流互感器接入的三相电能表，必须注意电压、）对于经电压电流互感器接入的三相电能表，必须注意电压、 电流对应的相序和互感器的极性。如果相序不对应或互感器极性接反，电流对应的相序和互感器的极性。如果相序不对应或互感器极性接反， 将造成计量错误。将造成计量错误。 （3）三相四线制有功电能表的零线一定要接入，如果零线不接）三相四线制有功电能表的零线一定要接入，如果零线不接 入电表或断线，那么虽然电度表还会运行，但由于中心点位移，会引入电表或断线，那么虽然电度表还