电工仪表及应用

1、 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 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 1 电电 流流 2 电电 压压 3 电功率电功率 4 电电 能能 5 相位差相位差 6 频频 率率 7 电电 阻阻 A m mA V kVkV W kWkW f M M kWhkWh 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、电流、电压、 电阻电阻 电流、电压电流、电压

2、电流、电压电流、电压 电流、电压、电电流、电压、电 功率、功率因数、功率、功率因数、 电能量电能量 直直 流流 工频和较高频率的交工频和较高频率的交 流流 直流和工频交流直流和工频交流 直流及工频与较高频直流及工频与较高频 率的交流率的交流 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（） 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。 符符 号号意意 义

3、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 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 1）产生转动转矩）产生转动转矩 T 的部分的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。使仪表可动

4、部分受到转矩而发生转动。 3 3）阻尼器）阻尼器 能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部 分能迅速静止在平衡位置。分能迅速静止在平衡位置。 直读式仪表的基本组成部分直读式仪表的基本组成部分 2 2）产生阻转矩）产生阻转矩TC 的部分的部分 当阻转矩当阻转矩TC等于转动转矩等于转动转矩T 时，仪表可动部分时，仪表可动部分 平衡在一定的位置。平衡在一定的位置。 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 线圈通入电流线圈通入电流 I 电磁力电磁力 F 线圈受到的转矩线圈受到的转矩 T

5、= k1I F S N F 线圈通入电流线圈通入电流 I 电磁力电磁力 F 线圈受到转矩线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，线圈和指针转动， 当弹簧的阻转矩当弹簧的阻转矩 与线圈受到的转矩与线圈受到的转矩达到平达到平 衡时，可动部分停止转动，此时有衡时，可动部分停止转动，此时有 T = TC T = k1I kII k k 2 1 即指针的偏转角即指针的偏转角 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。 5.优点：优点： 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗刻度均匀；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。电能量小；受外界

6、磁场影响小。 缺点：缺点： 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。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。测量直流电压、直流电流及电阻。 圆形线圈圆形线圈 小室小室 3 1 2 45 0 固定铁片固定铁片 可动铁片可动铁片 仪表的转动转矩仪表的转动转矩 T = k I 弹簧的阻转矩弹簧的阻转矩 TC = k2 弹簧的阻转矩弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角与指针的偏转角 成正比，即成正比，即 当当 T = TC 时，可动部分停止转动，时，可动部分停止转动， 即指针的偏转角即指针的偏转角 22 2 1 kII k k 结论结论: : 指针偏转的角度与直流电流或交

7、流电流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。有效值的平方成正比。 线圈通入电流线圈通入电流 I 磁场磁场 线圈通入电流线圈通入电流 I 磁场磁场 固定和可动铁片均被磁固定和可动铁片均被磁 化化( (同一端的极性是相同的同一端的极性是相同的) ) 可动片因受斥力而带可动片因受斥力而带 动指针转动，动指针转动， 4. 优点：优点： 构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量构造简单；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。较大的电流；允许较大的过载。 缺点：缺点： 刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡 流（测量交流时）

8、的影响，因此准确度不高流（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。测量交流电压、交流电流。 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 F F 可动线圈可动线圈 固定线圈固定线圈 固定线圈中的电流固定线圈中的电流 I1 ( ) 磁场磁场 可动线圈中的电流可动线圈中的电流 I2 ( )与磁场相互作用与磁场相互作用电磁电磁 力力 F 线圈受到转矩线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，线圈和指针转动， 仪表的转动转矩仪表的转动转矩 弹簧的阻转矩弹簧的阻转矩 TC = k2 弹簧的阻转矩弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角与指针的偏转角 成正比，即成正比，即

9、 当当 T = TC 时，可动部分停止转动，时，可动部分停止转动， 即指针的偏转角即指针的偏转角 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。 仪表的转动转矩仪表的转动转矩 4. 优点：优点：可用于交直流；准确度较高。可用于交直流；准确度较高。 缺点：缺点：受外界磁场影响大；受外界磁场影响大；不能承受较大过载。不能承受较大过载。 3. 用途用途 测量交直流电压、电流及功率。测量交直流电压、电流及功率。 I RR R I A0 0 0 I RR R I A0 A 0 1 0 0 A I I R R 1 :

10、0 0 A I I R R解解0.1005 1 0.005 1 20 0 V0 0 R RR U U 0 V0 0 R RR U U 1)( 0 0V U U RR 1)( : 0 0V U U RR解解10k1) 50 300 (2000 零欧姆零欧姆 调整调整 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 + 500 10 100 500 25 5 1 10k 1k 100 10 1 50 5 50 500 50

11、0 100 V A mA V 转换开关转换开关 DT-830 DT-830型万用表的面板图型万用表的面板图 POWER OFF ON B E C hFE 晶体管晶体管 插孔插孔 显示器 电源开关电源开关 转换开关转换开关 输入输入 插座插座 hFE D C A V A C A C A D C V 10AmACOM V 2 1 3 cos 21I kI UIcos k P k A Z iA B Z C Z iB iC T IUtiu T P 0 AACAAC1 cosd 1 A Z iA B Z C Z iB iC T IUtiu T P 0 BBCBBC2 cosd 1 A U C U B I

12、 A I C I B U AC U BC U cosIU ll 3 * * * * A B C 三相功率表的连接图三相功率表的连接图 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 磁场是不磁场是不 均匀的均匀的 RR U I 1 1 x RR U I 2 2 10001000 500500 200200 100100 3030 1010 0 0 F2 N S U I2 RxR I1 + + - - M F2 I F1

13、 F1 )( 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 直流单臂电桥直流单臂电桥 直流单臂电桥（惠斯登电桥）如 图: 测量范围：1106 Rx-是被测电阻 电桥平衡时通过检流计的电流等 于零 平衡条件：平衡条件：R2:R4=Rx:R3 Rx= 把含有把含有R2和和R4的两个相邻电阻的桥臂的两个相邻电阻的桥臂 叫比例臂，把含有叫比例臂，把含有R3的桥臂叫比较臂。的桥臂叫比较臂。 G Rx R3 R2 R4 被测电阻被测电阻(Rx) =

14、比例臂的比值（比例臂的比值（ R2/R4) 比较臂电阻（比较臂电阻（R3） R2 R4 R3 比例臂比例臂R2/R4的比值一定。如的比值一定。如QJ-23型比值分型比值分 0.001, 0.01, 0.1, 1, 10， 100, 1000 七档，七档， 比较臂做成四档，分别为比较臂做成四档，分别为1欧，欧， 10欧，欧， 100欧，欧， 1000欧欧 单臂电桥外壳上部件单臂电桥外壳上部件 1.检流计指针：检流计指针： 当有电流流过检流计时，指针会发生偏转，流过电流方向不同，指针当有电流流过检流计时，指针会发生偏转，流过电流方向不同，指针 会偏转方向也不同。会偏转方向也不同。 2.比例臂旋钮，

15、比较臂旋钮：比例臂旋钮，比较臂旋钮： 分别连接分别连接R2,R4电阻和电阻和R3电阻电阻,通过调节旋钮可以选则相应电阻与之相通过调节旋钮可以选则相应电阻与之相 连连,最后最后Rx 读数为比例臂和比较臂的乘积读数为比例臂和比较臂的乘积. 3.调零器调零器: 用以测量前的指针调零用以测量前的指针调零,须将检流计锁扣打开须将检流计锁扣打开,才能调零才能调零. 4.检流计按钮开关检流计按钮开关 G 和电源开关和电源开关 B: 能旋转能旋转90度，可锁住，测量过程中先按度，可锁住，测量过程中先按 B后按后按 G，测量完毕和先松，测量完毕和先松G 后松后松B。 认识单臂电桥面板各旋钮的位置和作用：认识单臂

16、电桥面板各旋钮的位置和作用： 1 - 待测电阻待测电阻Rx接线柱接线柱 2 - 检流计开关检流计开关 G 3 - 电源开电源开 关关B 4 - 检流计检流计 5 - 检流计调零旋钮检流计调零旋钮 6- 检流计接线柱检流计接线柱 （使用内检流（使用内检流 计时，将计时，将“外接外接”接线柱短路，使用外检流计时，将接线柱短路，使用外检流计时，将“内内 接接”接线柱短路）接线柱短路） 7- 外接电源接线柱外接电源接线柱 8 - 比例臂比例臂 9 - 比较臂比较臂 单臂电桥测量过程单臂电桥测量过程 1.将被测电阻接入将被测电阻接入“Rx”接线柱两端。估计被测电阻值，选则比例臂接线柱两端。估计被测电阻值

17、，选则比例臂 的适当数值。先按电源开关的适当数值。先按电源开关 B，再按下检流计开关，再按下检流计开关 G ，调节比例臂，调节比例臂 和比较臂旋钮，使检流计指针为零，此时电桥平衡，可读数。和比较臂旋钮，使检流计指针为零，此时电桥平衡，可读数。 2.选则比例臂倍率原则：选则比例臂倍率原则： 19.99 选选0.001档档 1099.9 选选0.01档档 100999 选选0.1档档 10009K99 选选1档档 10K99K9 选选10档档 100K999K 选选100档档 1000K1M 选选1000档档 3.选则比较臂电阻原则：选则比较臂电阻原则： 选比较臂电阻应接近粗测电阻值选比较臂电阻应

18、接近粗测电阻值 4.对无法估计被测电阻值，一般将比例臂倍率放对无法估计被测电阻值，一般将比例臂倍率放“1”档，比较臂放档，比较臂放 在在1000档上，按下开关，此时若检流计指针晃向档上，按下开关，此时若检流计指针晃向“+”边，说明被边，说明被 测电阻测电阻 1000,可将比例臂倍率放可将比例臂倍率放“10”档再试。档再试。 若开始时检流计指针晃向若开始时检流计指针晃向“-”边，说明被测电阻边，说明被测电阻1000,可将比例臂可将比例臂 倍率放倍率放“0.I”或或“0.01”档再试。直至检流计平衡。档再试。直至检流计平衡。 0.1 0.01 0.001 1 10 100 1000 0 1 3 4

19、 5 6 7 8 9 2 3 44 5 67 8 9 0 1 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 X1 X10 X1000 X100 X1X2 BG G B 1 2 3 4 5 6 7 9 8 单臂电桥使用注意事项单臂电桥使用注意事项 1.1.使用前先把使用前先把检流计锁扣打开，并调节调零器使指针置于检流计锁扣打开，并调节调零器使指针置于 零位。零位。 2. Rx 接好后，先估计一下被测电阻阻值范围，选则合适接好后，先估计一下被测电阻阻值范围，选则合适 的比例臂的比例臂 ，以保正比较臂能充分利用。如，以保正比较臂能充分利用。如Rx为几个欧姆为几个欧姆

20、 时，应选比率为时，应选比率为0.001 3.检流计开关检流计开关 “G ”电源开关电源开关“B ”的使用：测量时先的使用：测量时先 按按“B ”再按再按“G ”选定倍率后，若检流计向选定倍率后，若检流计向“+”偏转，偏转， 说明比较臂说明比较臂 选小了，应增加比较臂选小了，应增加比较臂 数值。反之若检流计数值。反之若检流计 向向“-”偏转，说明比较臂偏转，说明比较臂 选大了，应减小比较臂选大了，应减小比较臂 数值。数值。 测量完毕后，应先松检流计开关测量完毕后，应先松检流计开关 “G ”后松电源开关后松电源开关 “B ”。 4.在电桥调平衡过程中，不要将检流计按钮按死，应每改在电桥调平衡过程

21、中，不要将检流计按钮按死，应每改 变一次比较臂变一次比较臂 电阻，按一次按钮测量一次，直至平衡后电阻，按一次按钮测量一次，直至平衡后 再把检流计按钮按死。再把检流计按钮按死。 直流双臂电桥直流双臂电桥 直流双臂电桥（凯尔文电桥）直流双臂电桥（凯尔文电桥） 测量范围测量范围 0.00011 用途：大容量的电动机，变压器绕组的直流电阻。用途：大容量的电动机，变压器绕组的直流电阻。 工作原理：在电桥的桥臂上，除了接入的标准电阻和被测电阻外，还工作原理：在电桥的桥臂上，除了接入的标准电阻和被测电阻外，还 存着导线电阻存着导线电阻rL和接触电阻和接触电阻rk,会给测量结果带来误差。实际上这些会给测量结果

22、带来误差。实际上这些 产生误差的电阻在其它电桥也存在，只是由于其它电桥测量的被测电产生误差的电阻在其它电桥也存在，只是由于其它电桥测量的被测电 阻较大，这些误差电阻就相对较小，常常不考虑它的影响。阻较大，这些误差电阻就相对较小，常常不考虑它的影响。 而双臂电桥当测量而双臂电桥当测量1电阻时，若误差电阻电阻时，若误差电阻0.001，就会造成，就会造成0.1%的的 误差。因此双臂电桥采用四端钮结构，误差。因此双臂电桥采用四端钮结构，Rs是标准电阻，作为电桥的比是标准电阻，作为电桥的比 较臂，较臂，Rx是被测电阻。它们在接入电桥电路都采用四端钮结构，即是被测电阻。它们在接入电桥电路都采用四端钮结构，

23、即 电阻每一端都有两个接线端钮，一个叫电流端钮（电阻每一端都有两个接线端钮，一个叫电流端钮（C），另一个电位），另一个电位 端钮（端钮（P），）， 接入被测电阻接入被测电阻Rx的四端钮，即的四端钮，即C1,P1连在一起接连在一起接Rx的一端，的一端， C2,P2连连 在一起接在一起接Rx的另一端。的另一端。 图2.25 直流双臂电桥电路原理 Ig a b R 1 I1 I3 1 R R 2 I1 I3 2 R Is P s1 C s1 P s2 C s2 R s Is P 1 C 1 P 2 C 2 R x R 0 Is I3 R IE 图2.26 QJ103型直流双臂电 桥电路 R 1 10

24、0 100.1 0.01 R 2 1 SB 1 P P 2 P 1 C 2 R 0 0.01 C 1 0.11 R s SB 2R E 1 R 2 R QJ103型直流双臂电桥的比较电阻采用滑线电 阻结构， 其阻值可在0.010.11 之间调节， 测量时可根据转盘位置直接从面板刻度上读数。 使用 QJ103型双臂电桥测量电阻的步骤如下： 先将被测电阻的电流接头和电位接头分别 与接线柱C1、 C2和P1、 P2连接， 其连接导线 应尽量短而粗， 以减小接触电阻。 根据被测电阻范围，选择适当的倍率挡， 然后接通电源和检流计。 调节读数盘， 使检流计指示为零， 则电 桥处于平衡状态， 此时即可读取被

25、测电阻值。 (3) 使用直流双臂电桥时的注意事项如下： 被测电阻的每一端必须有两个接头线， 电 位接头应比电流接头更靠近电阻本身， 且两 对接头线不能绞在一起。 双臂电桥 P2 C2 C1 P1 被测电阻 测量时， 接线头要除尽污物并接紧， 尽量减少 接触电阻， 以提高测量准确度。 直流双臂电桥的工作电流很大， 如使用电池测 量时操作速 度要快， 以免耗电过多。 测量结束后， 应立即切断电源。 3 4 2 R R R R x 4 2 R R 3 R 2 0 04 ) 1 j() 1 j(R C RR C R x x 0 4 2 R R R R x 0 2 4 C C C C x 被测电容器被测

26、电容器 被测电感元件被测电感元件 ) C 1 )( ( 0 032 jRLjRRR xx 2 00 2 0032 )(1 )( CR CRRR Rx 2 00 032 )(1CR CRR Lx 电阻丝电阻丝 特殊胶水特殊胶水 薄纸片薄纸片 被测试件被测试件 R R l l l l R R k 即即 0 U U U RRRR RRRR U )( 4321 3241 0 U RRRRR RRRRRR U )( 43211 324141 0 U R R U 1 0 4 1 0 0 U 0 0 U 0 U U r+j L1 r+j L2 线圈线圈 d S C 0 0 U -d S C 0 0 U U

27、)()( 21 tftfEt 220V 电炉炉温控制系统电炉炉温控制系统 Uf + - + - U SM + - + + + - - - U U1 1 U2 2 E 直流伺服直流伺服 电动机电动机 减速器减速器 放大器放大器 热电偶热电偶 加热电阻丝加热电阻丝 调压器调压器 t t 热电偶热电偶 输出电压输出电压 参考电压参考电压 差值电压差值电压 励磁电压励磁电压 电枢电压电枢电压 A B C * * a b c * * a b c * * * A B C 两台变压器并联条件：两台变压器组别要一致。判别变压器组别，需 要判断两变压器同名端 Y/Y-12 Y/Y-6 变压器和三相电动机同名端的

28、判别变压器和三相电动机同名端的判别 同名端：同名端： 是指变压器原，付两线圈的相对极性，即当原线圈某一端的瞬时电位是指变压器原，付两线圈的相对极性，即当原线圈某一端的瞬时电位 为正时，付线圈也必然同时有一个电位为正的对应端，这两个对应端为正时，付线圈也必然同时有一个电位为正的对应端，这两个对应端 就叫同名端。就叫同名端。 判断同名端的意义：判断同名端的意义： 1.变压器并联运行时，其联接组标号比须相同，需判断同名端。变压器并联运行时，其联接组标号比须相同，需判断同名端。 2.晶闸管整流电路中为了保正触发脉冲与主电路同步，要知道变压器晶闸管整流电路中为了保正触发脉冲与主电路同步，要知道变压器 原，付两线圈的相位关系，需判断同名端。原，付两线圈的相位关系，需判断同名端。 3.电动机的星电动机的星-角联接有首尾头的要求，也需判断同名端。角联接有首尾头的要求，也需判断同名端。 判断同名端的方法：判断同名端的方法： 1交流法判断变压器同名端交流法判断变压器同名端 V 1 2 3 4 如图：分别测量原边电压如图：分别测量原边电压U12,付边付边 电压电压U34，和，和1，3端电压端电压U13，当，当 U13= U12- U