电工仪表与测量(大学生讲课).

1、常见电工仪表的使用【万用表 兆欧表 钳形电流表】 电工测量技术的应用主要有以下优点：电工测量技术的应用主要有以下优点：1 1、 电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类 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Am mAVkVkVWkWkWf 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

2、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 AA 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% mUU 12.5%100%101.2510 3.1%100%401.2540 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

3、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 2 2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式直读式直读式仪表测量各种电量的基本原理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）

4、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。直读式直读式仪表的基本组成部分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 II INS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

5、 I 电磁力电磁力 F线圈受到的转矩线圈受到的转矩 T = k1IFSNF 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 kIIkk21 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

6、；受外界磁场影响小。电能量小；受外界磁场影响小。 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312450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 2221kIIkk 结论结论: : 指针偏转的角度与直流电

7、流或交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）的

8、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 FF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 当当 T = T

9、C 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。 3 3 电流的测量电流的测量IRRRIA0A0 IRRRIA0A0 100A IIRR1 :00A IIRR解解0.10051

10、0.005120 电流测量前，对电流要有大致估计：电流测量前，对电流要有大致估计： 选安培表、毫安表、微安表。选安培表、毫安表、微安表。 4 4 电压的测量电压的测量0V00RRRUU 0V00RRRUU 1)(00V UURR1)( :00V UURR解解10k1)50300(2000 低值电阻测量：低值电阻测量： 粗测用粗测用万用表万用表测量；测量； 精确测量精确测量11范围的中等电阻值用范围的中等电阻值用单臂电桥单臂电桥。 精确测量精确测量1以下的小电阻值用以下的小电阻值用双臂电桥双臂电桥。 高值电阻测量：高值电阻测量： 用用兆欧表兆欧表测量测量。 兆欧表兆欧表由由测量机构和高压电源测量

11、机构和高压电源组成。组成。 高压高压电源电源：采用手摇发电机，输出电压有：采用手摇发电机，输出电压有500V、 1000V、2500V、5000V几种。几种。 测量测量机构机构：采用磁电系地率表：两个动圈，永久磁：采用磁电系地率表：两个动圈，永久磁铁极掌、缺口铁芯、指针。铁极掌、缺口铁芯、指针。5 5、电阻的测量、电阻的测量常用仪表使用常用仪表使用万用表基本结构：表头（测量机构），测量线路，转换万用表基本结构：表头（测量机构），测量线路，转换开关、电池、面板、表壳等。开关、电池、面板、表壳等。万用表的结构原理万用表的结构原理万万 用用 表表 万用表的使用方法一、指针式万用表的使用方法1.概述概

12、述 万用表又称多用表，用来测量直流电流、直流电压和交流电流、交流电压、电阻等，有的万用表还可以用来测量电容、电感以及晶体二极管、三极管的某些参数。指针式万用表主要由指示部分、测量电路、转换装置三部分组成。常用的万用表的外形如图所示200100504030201050100200300400500246810101522A-V-010V-dB-10V.mA10V+dB+50010 100500255110k1k10010150550500500100VAmAV机械零机械零位调整位调整零欧姆零欧姆调整调整转换开关转换开关2.2.操作中的注意事项操作中的注意事项 使用前应充分了解万用表的性能和各条标

13、度尺的读法和转换开关等部件的用法。 进行测量前，先检查红红、黑黑表笔连接的位置是否正确。红色表笔接到红色接线柱或标有“十”号的插孔内，黑色表笔接到黑色接线柱或标有“一”号的插孔内，不能接反，否则在测量直流电量时会因正负极的反接而使指针反转，损坏表头部件。 在表笔连接被测电路之前，一定要查看所选挡位与选挡位与测量对象是否相符测量对象是否相符，否则，误用挡位和量程，不仅得不到测量结果，而且还会损坏万用表。在此提醒初学者，万用表损坏往往就是上述原因造成的。 将表头置于机械零位机械零位。 根据被测量的大小选择合适的量程。最佳量程应使表头指针位于满刻度的三分之二三分之二左右。被测量无法估计时应从最大量程

14、逐渐减小到合适挡次。 测量时，须用右手握住两支表笔，手指不要触手指不要触及表笔的金属部分和被测元器件及表笔的金属部分和被测元器件。 测量中若需转换量程，必须在表笔离开电路后必须在表笔离开电路后才能进行才能进行，否则选择开关转动产生的电弧易烧坏选择开关的触点，造成接触不良的事故。 在实际测量中，经常要测量多种电量，每一次测量前要注意根据每次测量任务把选择开关转根据每次测量任务把选择开关转换到相应的挡位和量程换到相应的挡位和量程，这是初学者最容易忽略的环节。 测量完毕，应将转换开关拨到最高交流电压挡最高交流电压挡。 应在干燥、无震动、无强磁场、环境温度适宜的条件下使用和保存万用表，对长期不用的万用

15、表长期不用的万用表应将电池取出。应将电池取出。3.3.使用方法使用方法1 1） 调整零点调整零点 万用表在测量前，应注意水平放置时，表头指针是否处于交直流挡标尺的零刻度线上，否则读数会有较大的误差。若不在零位，应通过机械调零的方法（即使用小螺丝刀调整表头下方机械调零螺钉）使指针回到零位。2 2）测量直流电压）测量直流电压 将选择开关旋到直流电压挡相应的量程上。测量电压时，需将电表并联在被测电路上，并注意正、负极性注意正、负极性。如果不知被测电压的极性和大致数值，需将选择开关旋至直流电压挡最高量程上，并进行试探测量（如果指针不动则说明表笔接反；若指针顺时旋转，则表示表笔极性正确） 然后再调整极性

16、和合适的量程。测量方法如右图所示。3 3） 测量交流电压测量交流电压 将选择开关旋至交流电压挡相应的量程进行测量。如果不知道被测电压的大致数值，需将选择开关旋至交流电压挡最高量程上预测，然后再旋至交流电压挡相应的量程上进行测量。测量方法如右图所示。4 4） 测量直流电流测量直流电流 电表必须按照电路的极性正确地串联在电路中，选择开关旋在“mA”或A”相应的量程上。特别要注意的是不能用电流挡注意的是不能用电流挡测量电压测量电压，以免烧坏电表。测量方法如图所示。5 5 ） 测量电阻测量电阻 将选择开关旋在“挡的适当量程上，将两根表笔短接，指针应指向零欧姆处，如图所示。每换一次量程，欧姆挡的零点都需

17、要重新调整一次。测量电阻时，被测电阻器不能处在带电状态。在电路中，当不能确定被测电阻有没有并联电阻存在时，应把电阻器的一端从电路中断开，才能进行测量。测量电阻时，不应双手触及电阻器的两端。当表笔正确地连接在被测电路上时，待指针稳定后，从标尺刻度上读取测结果，注意记录数据要有计量单位。4 4、读数方法、读数方法1 1）交、直流公用标度尺（均匀刻度）的 读数1、交直流公用标度尺下面有 50、100、150、200、250 ； 10、20、30、40、50； 2、4、6、8、10三组数字（为方便选取不同量程时进行读数换标而设置）2、包含了8个直流电压档：00.25V、01V、02.5V、010V、0

18、50V、0250V、 0500V、01000V3包含了5个直流电流档： 00.05mA00.5mA 05mA、050mA、0500mA4、包含了5个交流电压档：010V、050V、 0250V 、0500V、01000V5、测量时，应根据选择的档位， 乘以相应的倍率6、例如：当量程选择的档位是直流电压02.5V，由于2.5是250缩小100倍，所以标度尺上的50、100、150、200、250这组数字都应同时缩小100倍，分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5，这样换算后，就能迅速读数了7、当表头指针位于两个刻度之间的某个位置时，应将两刻度1之间的距离等分后，估读一个数值8、如果指针的偏

19、转在整个刻度面板的2/3以内，应换一个比它小的量程读数2）欧姆标度尺（非均匀刻度）的读数 万用表的欧姆变标度尺上只有一组数字，作为电阻专用，从右往左读数，它包含了5个档位，1、10、100、1K、10K 测量时，应根据选择的档位乘以相应的倍率 例如：当量程选择的档位是R1K，就要对以读取的数据1000就可以了 当表头指针位于两个刻度之间的某个位置时由于欧姆标度尺的刻度是非均匀刻度，应根据左边和右边刻度缩小或扩大的趋势，估读一个数值 如果指针的偏转在整个刻度面板的2/3以内，应换一个比它小的量程读数指针式万用表的使用二、数字式万用表的使用方法1）直流电压分为五档: 200mV,2V,20V,20

20、0V,1000V2）交流电压分为五档: 200mV,2V,20V,200V,750V。（3）直流电流分为五档: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。（4）交流电流分为五档: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。（5）电阻分为六档: 200,2k ,20k ,200k,2M ,20M POWEROFF ONBEChFE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hFEDCAVACACADCV10AmACOMV(1)电源开关：使用时将开关置于“ON”位置；使用完毕置于“OFF”位置。(2)转换开关：用以选择功能和量程。根据被测的电量(电压、

21、电流、电阻等)选择相应的功能位；按被测量程的大小性选择合适的量程。(3)输入插座：将黑色测试笔插入“COM”的插座。红色测试笔有如下三种插法，测量电压和电阻时插入“V”插座；测量小于200mA的电流时插入“mA”插座；测量大于200mA的电流时插入“10A”插座。数字万用表的使用兆兆 欧欧 表表手摇指针式兆欧表电子式指针绝缘电阻表数字式兆欧表兆欧表：用于检查电机、电器及线路的绝缘情况和测量高值电阻。1. 结构结构两个线圈固定在同一轴上且相互垂直。一个线圈与电阻R串联，另一个线圈与被测电阻Rx串联，两者并联接于直流电源。10001000500500200200100100303010100 0F

22、2NSUI2RxRI1+ +- -MF2IF1F1线圈线圈永永久久磁磁铁铁磁场是不磁场是不均匀的均匀的兆欧表构造示意图兆欧表构造示意图2使用前的准备使用前的准备（1）检查兆欧表是否能正常工作 可分两步进行： 空摇兆欧表，指针应指到 慢慢摇动手柄，使“L（线路）”和“E（接 地）”瞬时短接，指针应迅速指零。（2）切断被测电路或设备的电源。（3）对被测电路或设备放电。兆欧表测试前的检验3正确使用方法正确使用方法（1）将兆欧表置于平衡牢固的地方。（2）正确接线。接线桩：“E”（接地）、 “L”（线路）和“G”（保护环或称屏蔽端子）。保护环的作用是消除表壳表面“L”和“E”接线桩间的漏电和被测绝缘物表

23、面漏电的影响。测线路绝缘电阻：“L”接待测部位，“E”接设备外壳。 测电机的绝缘电阻： “L”接待测绕组，“E”接电机外壳。若测两绕组间的绝缘电阻两接线端分别接两绝缘接线端。测电缆的绝缘电阻：“L” 接线心，“E”接外壳，“G”接线心与外壳间的绝缘层。（3）测量时摇动手柄的转速要均匀，一般规定为 120 r/min，误差不应超过 25 %。摇动 1 min 指针稳定后再读数，若测量中发现指针指零，应立即停止摇动。（4）测量完毕后，应对被测设备或电路充分放电。（5）禁止在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘。（6）兆欧表未停止转动以前，不可用手去触及设备的测量部分或摇表接线桩。 （7）定期对兆

24、欧表进行校验。兆欧表的使用1兆欧表的使用2钳形电流表钳形电流表1、用途：、用途： 它可以在不中断负载运行（不断开载流导线）的条件下测量低压线路上的交流电流。（对50HZ 500V以下）2、分类：、分类： 根据其结构及用途分为互感器式互感器式和电磁系电磁系两种 常用的是互感器式互感器式钳形电流表，由电流互感器和整流系仪表组成。它只能测量交流电流。电磁系它只能测量交流电流。电磁系仪表可动部分的偏转与电流的极性无关，因此，它可以交直流两用。3、指针式钳形电流表原理：、指针式钳形电流表原理： 握紧钳形电流表的把手时，铁心张开，将通有被测电流的导线放入钳口中。 松开把手后铁心闭合，被测载流导线相当于电流互感器的一次绕组，绕在钳形表铁芯上的线圈相当于电流互感器的二次绕