电工仪表与测量教材

1、电工仪表与测量电工仪表与测量 授课教师授课教师: : 朱惠英朱惠英 一、电工仪表的种类：一、电工仪表的种类： 1、按工作原理，电工仪表分磁电式、电磁 式、电动式、感应式。 2、按精度等级分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等七级。3、按测量方法分直读式仪表（如电流表、万用表、兆欧表等）、比较式仪表（如电桥、接地电阻测量仪）二、电工仪表常见符号二、电工仪表常见符号：三、工作原理：三、工作原理： 1、磁电式仪表：、磁电式仪表：（1）构成：构成：固定的永久磁铁固定的永久磁铁、可转动的线圈可转动的线圈，+ +附件（转轴、游丝、指针、机械调零机构）。附件（转轴、游丝、指针、机械调零机

2、构）。当线圈中通过直流电流时，通电线圈在磁场当线圈中通过直流电流时，通电线圈在磁场中要受到力的作用，带动指针、转轴转动，中要受到力的作用，带动指针、转轴转动，当电磁作用力和游丝的反作用力平衡时，指当电磁作用力和游丝的反作用力平衡时，指针停在某一确定位置，刻度盘上给出一相应针停在某一确定位置，刻度盘上给出一相应的读数。机械调零机构用于校正零位误差。的读数。机械调零机构用于校正零位误差。（2）原理：原理：优点：优点：1 1、磁电式仪表灵敏度高、精确度高。磁电式仪表灵敏度高、精确度高。2、刻度盘分度均匀。、刻度盘分度均匀。3、功率消耗小。、功率消耗小。缺点：缺点：1 1、过载能力小。、过载能力小。2

3、 2、只能测量直流，要测量交流，必须、只能测量直流，要测量交流，必须 加整流器才能使用。加整流器才能使用。（3 3）特点：）特点：2、电磁式仪表：、电磁式仪表：(1)(1)构成：构成：固定的线圈固定的线圈、可转动的软磁铁片可转动的软磁铁片，+ +附件（转轴、游丝、指针、机械调零机构）。附件（转轴、游丝、指针、机械调零机构）。(2)(2)原理：原理：当线圈中通过电流时，线圈产生的磁场使铁芯磁化对铁当线圈中通过电流时，线圈产生的磁场使铁芯磁化对铁片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏转。当转动的作用力与游丝的反作用力达到平衡时，指转。当转动

4、的作用力与游丝的反作用力达到平衡时，指针停在某一位置不动，指示出被测量的大小。显然，当针停在某一位置不动，指示出被测量的大小。显然，当流过线圈的电流方向改变而大小不变时，线圈产生的磁流过线圈的电流方向改变而大小不变时，线圈产生的磁场极性及可动软磁片被磁化的极性也同时改变，但它们场极性及可动软磁片被磁化的极性也同时改变，但它们之间的作用力仍是吸引力，转动力矩的大小和方向不变之间的作用力仍是吸引力，转动力矩的大小和方向不变，保证了指针偏转角不会改变。所以，可用来组成交、，保证了指针偏转角不会改变。所以，可用来组成交、直流两用仪表。直流两用仪表。(3)(3)特点：特点：优点：优点：1 1、可测直流，

5、又可测交流、可测直流，又可测交流。2、可直接、可直接测量较大电流，过载能力强。测量较大电流，过载能力强。3 3、结构简单、制造成本低。、结构简单、制造成本低。缺点：缺点：1、刻度不均匀。、刻度不均匀。2、易受外磁场影响，结构上应有抗干扰设计。、易受外磁场影响，结构上应有抗干扰设计。3 3、电动式仪表：、电动式仪表：（1 1）构成）构成：固定的线圈固定的线圈、可可转动线圈转动线圈，+ +附件附件（转轴、游丝、（转轴、游丝、指针、机械调零指针、机械调零机构）。机构）。当两个线圈中都通以电流时，通电线圈当两个线圈中都通以电流时，通电线圈相当一个电磁铁，一个磁场要受到另一相当一个电磁铁，一个磁场要受到

6、另一个磁场的作用，可转动线圈受力并带动个磁场的作用，可转动线圈受力并带动指针随之偏转。指针随之偏转。（2 2）原理：）原理：（3 3）特点：）特点：1、可直接用于交、直流测量。、可直接用于交、直流测量。2、精度较高。、精度较高。3、能构成多种仪表，制作电流表或电压、能构成多种仪表，制作电流表或电压表时，刻度盘不均匀，制作功率表时，刻表时，刻度盘不均匀，制作功率表时，刻度盘均匀（电动式仪表常用来制作功率表、度盘均匀（电动式仪表常用来制作功率表、功率因数表）。功率因数表）。4 4、感应式仪表、感应式仪表1 1、构成：、构成：固定的开口电磁铁固定的开口电磁铁、永久磁永久磁铁铁、可转动铝盘可转动铝盘及

7、转轴、计数器等组及转轴、计数器等组成。成。2 2、原理：当电磁铁线圈中流过电流时、原理：当电磁铁线圈中流过电流时，铝盘中产生涡流，涡流与磁场相互作铝盘中产生涡流，涡流与磁场相互作用使铝盘受力转动。用使铝盘受力转动。四、仪表精度四、仪表精度 仪表精度仪表精度K K用引用相对误差表示，式中用引用相对误差表示，式中M M和和Am分别为最大绝对误差和仪表量限。分别为最大绝对误差和仪表量限。 M M仪表精度仪表精度K K= _ = _ 100%100% Am Am 例如，例如，0.50.5级仪表的引用相对误差为级仪表的引用相对误差为0.5% 0.5% 。电流和电压的测量电流和电压的测量一、电流的测量一、

8、电流的测量1、电流表的组成及扩大量程、电流表的组成及扩大量程（1）组成）组成（2）扩大量程）扩大量程 测量直流时，可使用磁电式、电磁式或电动测量直流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，由于磁电式的灵敏度和准确度高，所以式仪表，由于磁电式的灵敏度和准确度高，所以使用最普遍。使用最普遍。测量交流时，使用电磁式或电动式仪表，其测量交流时，使用电磁式或电动式仪表，其中电磁式较多。中电磁式较多。要根据待测电流的大小选择适当的仪表（量要根据待测电流的大小选择适当的仪表（量程），如安培表、毫安表或万用表不同的量程。程），如安培表、毫安表或万用表不同的量程。2、仪表型式和量程的选择：、仪表型式和量程的选择：

9、3 3、测量电流的接线：、测量电流的接线：测量直流电流时，要注意极性，并串接在电路中，测量直流电流时，要注意极性，并串接在电路中，用小电流测量较大电流时，可用带有分流器的仪表用小电流测量较大电流时，可用带有分流器的仪表测量。测量。 直流直流电流的测量：电流的测量：交流电流的测量：交流电流的测量： 测量大容量的交流电时，常用电流互感器来测量大容量的交流电时，常用电流互感器来扩大电流表的量程。扩大电流表的量程。4 4、电流测量应注意的事项：、电流测量应注意的事项：w 1、串接在电路中。串接在电路中。w 2、测量直流电流时，要注意极性。、测量直流电流时，要注意极性。w 3、选择适当的仪表量程。、选择

10、适当的仪表量程。w 4、测量大容量的交流电时，常用电流互、测量大容量的交流电时，常用电流互感器来扩大电流表的量程。感器来扩大电流表的量程。二、电压的测量：二、电压的测量：1、电压表的组成及扩大量程、电压表的组成及扩大量程（1）组成：）组成：RIg Rg （2）电压表量程的扩大）电压表量程的扩大R1R2R3U1U2U3+-Ig Rg将电压表并联在线路将电压表并联在线路上，测直流电压时，上，测直流电压时，正、负极性不能接错。正、负极性不能接错。3、接线方式：、接线方式：2、仪表型式和量程的选择：、仪表型式和量程的选择：和电流表一样。和电流表一样。600V以上的交以上的交流电压，一般流电压，一般不直

11、接接入电不直接接入电压表，需要通压表，需要通过电压互感器，过电压互感器，将二次侧的电将二次侧的电压变换到压变换到100V。测量测量600V以上的交流电压以上的交流电压4 4、电压测量应注意的事项：、电压测量应注意的事项：o 1、并联在电路中。并联在电路中。o 2、测量直流电压时，要注意极性。、测量直流电压时，要注意极性。o 3、选择适当的仪表量程。、选择适当的仪表量程。o 4、测量较高的交流电压（测量较高的交流电压（ 600V以上），以上），需要通过电压互感器来测量。需要通过电压互感器来测量。三、功率的测量三、功率的测量测量功率要用电动式功率表来测量，而不能用一测量功率要用电动式功率表来测量，

12、而不能用一个电压表或一个电流表来测量，因为电动式功率个电压表或一个电流表来测量，因为电动式功率表的指针偏转角与表的指针偏转角与UIcos成正比，而交流电功率成正比，而交流电功率P=UIcos，又因为电动式仪表有两个线圈，它，又因为电动式仪表有两个线圈，它可以通以两个量。可以通以两个量。1 1、功率表的构成和原理：、功率表的构成和原理： 电动系功率表是由电动系测量机构与分压电电动系功率表是由电动系测量机构与分压电阻构成。阻构成。电流线圈（匝数少、导线粗的固定线圈）与电流线圈（匝数少、导线粗的固定线圈）与负载串联负载串联 ，使通过该线圈的电流等于负载，使通过该线圈的电流等于负载电流电流 。电压线圈

13、（匝数多、导线细的可动线圈）与电压线圈（匝数多、导线细的可动线圈）与分压电阻串联后再与负载并联，使加在该支分压电阻串联后再与负载并联，使加在该支路两端的电压等于负载电压。路两端的电压等于负载电压。 固定线圈又叫功率表的电流线圈固定线圈又叫功率表的电流线圈；可动线圈又称功率表的电压线圈。可动线圈又称功率表的电压线圈。经过推导，经过推导，=KpIUcos功率表指针的偏转角与电路的功率成正比。功率表指针的偏转角与电路的功率成正比。2 2、使用功率表的注意事项：、使用功率表的注意事项：（1）正确选择量程：正确选择量程：功率表有三个量程：电流量程、电压量程、功率功率表有三个量程：电流量程、电压量程、功率

14、量程。在选择功率表的量程时，不仅要注意功率量程。在选择功率表的量程时，不仅要注意功率量程是否满足，还要注意电流量程和电压量程是量程是否满足，还要注意电流量程和电压量程是否满足。否满足。选择时，要使功率表的电流量程略大于选择时，要使功率表的电流量程略大于被测电流，电压量程略高于被测电压。被测电流，电压量程略高于被测电压。要正确接线：要正确接线：功率表应按功率表应按“发电机守则发电机守则”进行接线。进行接线。 由于电动系仪表指针的偏转方向与两线圈中电流的方向有关，为防止指针反转，规定了两线圈的发电机端，用用符号符号“*”表示表示。功率表应按“发电机守则发电机守则”进行接线。 电流线圈：使电流从发电

15、机端流入使电流从发电机端流入，电流线圈支路与负载并联。 电压线圈：保证电流从发电机端流入电流从发电机端流入，电压线圈支路与负载并联。 功率表的接线方式有两种：（电工测量P62图） 但在实际测量中，可能出现一种情况，即功率表的接但在实际测量中，可能出现一种情况，即功率表的接法是正确的，而法是正确的，而指针却反转指针却反转，这一情况出现的原因：这一情况出现的原因：1.1.发生在负载含有电源，并且负载不是消耗功率，而发生在负载含有电源，并且负载不是消耗功率，而是发出功率。是发出功率。2.2.发生在三相电路的功率测量中。发生在三相电路的功率测量中。为了取得正确读数，必须在切断电源之后，将电流线为了取得

16、正确读数，必须在切断电源之后，将电流线圈的两个接线端对调。但不能调换功率表电压线圈支圈的两个接线端对调。但不能调换功率表电压线圈支路的两个接线端。（路的两个接线端。（图图P465），这样的结果，引起），这样的结果，引起仪表较大的误差，甚至造成仪表绝缘的击穿。为了使仪表较大的误差，甚至造成仪表绝缘的击穿。为了使用方便，便携式功率表的电压支路中专门设置了一个用方便，便携式功率表的电压支路中专门设置了一个电流换向开关，只改变电压线圈中电流的方向，并不电流换向开关，只改变电压线圈中电流的方向，并不改变分压电阻的安装位置。改变分压电阻的安装位置。电能的测量电能的测量电能表用来电能表用来测量电能测量电能，

17、它与功率表的，它与功率表的不同之处，在于电能表不同之处，在于电能表不仅能反映负载不仅能反映负载功率的大小，还能计算负载用电的时间功率的大小，还能计算负载用电的时间，并通过计度器把电能自动的积累起来。并通过计度器把电能自动的积累起来。一、电能表的分类：一、电能表的分类：交流电能表分交流电能表分单相、三相单相、三相两种。两种。三相电能表分：三相电能表分：1、三相两元件三相两元件（三相三线或三相设备电能（三相三线或三相设备电能的测量）。的测量）。2、三相三元件三相三元件（三相四线制配电线路电能（三相四线制配电线路电能的测量）。的测量）。二、结构：二、结构： 驱动结构驱动结构：电压元件、电流元件、电压

18、元件、电流元件、可转动的铝盘。可转动的铝盘。制动元件：制动元件：主要指卡着铝盘上装设的永久磁铁。主要指卡着铝盘上装设的永久磁铁。积算机构积算机构：铝盘转轴上的蜗杆铝盘转轴上的蜗杆、涡轮涡轮、计数计数器等。器等。三、工作原理：三、工作原理：四、主要技术参数：四、主要技术参数：1、额定电压：、额定电压：单相电能表的额定电压多为单相电能表的额定电压多为220v，三相电能表的额定电压为，三相电能表的额定电压为380v（三相（三相两元件）、两元件）、380/220v（三相三元件）。（三相三元件）。2、额定电流、额定电流：有：有1A、2A、3A、5A、10A等等很多等级，凡类似很多等级，凡类似5（10）A

19、标志着，表示该标志着，表示该电能表额定电流为电能表额定电流为5A，括号内数字表示该电，括号内数字表示该电表可扩大电流量程为表可扩大电流量程为10A。3、电能表上标有电能表常数。、电能表上标有电能表常数。电能表常数电能表常数是每用电是每用电1kwh对应的铝盘转数。对应的铝盘转数。4、电能表电流线圈的直流电阻很小，而电、电能表电流线圈的直流电阻很小，而电压线圈的直径电阻约为压线圈的直径电阻约为10002000。五、电能表接线：五、电能表接线：o1、单相电能表、单相电能表 2、三相电能表的接线图三相电能表的接线图 三相两元件三相三元件六、正确选择量程：六、正确选择量程： 选择电能表量程时，应使电能表

20、额定选择电能表量程时，应使电能表额定电压与负载额定电压相等，电能表额电压与负载额定电压相等，电能表额定电流应大于或等于负载的最大电流。定电流应大于或等于负载的最大电流。七、电能表的读数：七、电能表的读数： 对直接接入电路的电能表，以及与所标明对直接接入电路的电能表，以及与所标明的互感器配套使用的电能表，都可以直接的互感器配套使用的电能表，都可以直接从电能表上读取被测电能。当电能表上标从电能表上读取被测电能。当电能表上标有有“10kwh”或或“100kwh”字样字样时，应将表的读数乘以时，应将表的读数乘以10或或100倍，才倍，才是被测电能的实际值。是被测电能的实际值。 兆欧表（绝缘电阻表）兆欧

21、表（绝缘电阻表）兆欧表是一种专门用来测量电气设兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻的便携式仪表。备绝缘电阻的便携式仪表。一、兆欧表的种类一、兆欧表的种类o 主要有主要有500V、1000V、2500V、5000V几种，其单位兆欧。几种，其单位兆欧。o 也有的采用晶体管直流交换器代替手摇发电也有的采用晶体管直流交换器代替手摇发电机，在使用上更加方便。机，在使用上更加方便。 二、兆欧表的结构二、兆欧表的结构l主要有两部分组成：主要有两部分组成：l1、手摇直流发电机。、手摇直流发电机。l2、磁电式流比计测、磁电式流比计测量机构量机构。l 三、原理三、原理1、手摇发电机，、手摇发电机，有一电压。有

22、一电压。2、两个线圈分别、两个线圈分别在两个支路中。在两个支路中。3、I1、I24、两线圈的绕向、两线圈的绕向相反，产生的受相反，产生的受力矩相反。力矩相反。()RXfRXRrr2FII1F=+=112=+R2四、兆欧表的选择、使用与维护四、兆欧表的选择、使用与维护w 1.兆欧表选择应按被测电气设备的电压等兆欧表选择应按被测电气设备的电压等级选用。级选用。一般额定电压在一般额定电压在500V以下以下的设的设备，选用备，选用500V或或1000V的兆欧表的兆欧表，（兆欧，（兆欧表的电压过高，可能在测试中损坏设备的表的电压过高，可能在测试中损坏设备的绝缘），额定电压在绝缘），额定电压在500V以上以上的设备，的设备，可选用可选用1000V和和2500V兆欧表兆欧表，特殊要求，特殊要求的选用的选用5000V兆欧表。兆欧表。2.2.兆欧表的接线兆欧表的接线o 兆欧表有兆欧表有3个接线端钮个接线端钮，分别标有，分别标有L（线（线路）、路）、E（接地）和（接地）和G（屏蔽），（屏蔽），使用时应使用时应测量对象的不同选用。测量对象的不同选用。o （1）当测量电力设备对地的绝缘电阻时，）当测量电力设备对地的绝缘电阻时，应将应将L接到被测设备上，接到被测设备上，E可靠的接地即可。可靠的接地即可。o （2）但当测量电缆绝缘电阻时，应