电工仪表及测量课件

电工测量及仪表一、电工仪表的分类根据其在进行测量时得到被测量数值的方式不同，常用的可以分为电测量指示仪表、比较式仪表和数字仪表三大类。1、指示式仪表电测量指示仪表是先将被测量转换为可动部分的角位移，通过指针偏转，直接读出被测量。如电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表、频率表、相位表、欧姆表、绝缘电阻表及万用表等。2、比较式仪表测量时需要与相应的标准量进行比较，以读出两者的比值。包括直流比较式仪器和交流比较式仪器两类。如直流电桥、电位差计、标准电阻箱等都是直流比较式仪器；而交流电桥、标准电感和标准电容等部属于交流比较式仪器。比较式仪表往往用作电学量的精确测量或用于检验其他仪器仪表。3．数字式仪表数字式仪表是将被测的模拟量转换成为数字量，用数字方式直接显示被测量值。它与微处理器配合使用可实现自动选择量程、自动存储测量结果、自动进行数据处理及自动补偿等功能，具有速度快、准确度高、读数方便、容易实现自动测量等优点。电工仪表的分类方法很多，除分成上述三大类外，还可分为其他类型，如记录式仪表(或仪器)、扩大量程装置及变换器等。记录式仪表或仪器一般用来记录被测量随时间的变化情况，如示波器、X-Y记录仪等；而对于用来扩大量程的装置如分流器、电压互感器和电流互感器等经常作为电工仪表的附件而不单独列成一类。分类符号名称分类符号名称电流种类直流端钮+正端钮交流-负端钮交直流*公共端钮三相交流工作位置标度尺位置水平绝缘强度不进行绝缘强度试验标度尺位置垂直绝缘强度试验电压为500V标度尺位置与平面60°绝缘强度试验电压为2kV二、常见电工仪表的表面标记分类符号名称分类符号名称准确度等级1.5以标尺量限的百分数表示，如1.5级外界条件I级防外磁场(如磁电系)以指示值的百分数表示，如1.5级I级防外电场(如静电系)工作原理磁电系仪表II级防外磁场及电场电磁系仪表III级防外磁场及电场电动系仪表IV级防外磁场及电场磁电系比率表不标注A组仪表（工作环境温度为0~+40℃）铁磁电动系仪表B组仪表（工作温度-20℃~+50℃）整流系仪表C组仪表（工作温度-40℃~+60℃）三、仪表准确度电工仪表的准确度，是指在规定的条件下，测量结果可能出现的最大基本误差与仪表测量上限比值的百分数，是表征指示值与真实值接近程度的量。我国工业仪表等级分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级，并标志在仪表刻度标尺或铭牌上，仪表准确度习惯上称为精度，准确度等级习惯上称为精度等级。仪表的准确度等级不同时，适用的范围也不一样，准确度等级为0.1，0.2级的仪表，通常作为标准仪表（校验其它仪表用）或精密测量仪表；准确度等级为0.5，1.0级的仪表，通常作为电气工作实验时使用；对于盘用仪表，通常其交流仪表的等级应不低于2.5级，直流仪表应不低于1.5级。测量误差与仪表的量程范围有关，所以在使用同一准确度的仪表时，往往采取压缩量程范围，以减小测量误差。必须说明的是：仪表的准确度并非测量精度，仪表运用在满刻度偏转时，相对误差较小。所以要提高测量精度，应从两方面着手：一是选用精度等级高的仪表；二是要合理地选择仪表的量程。对于电压表、电流表的量程选择应是指针偏转越大，越接近满偏，误差越小；而欧姆表的量程选择应是指针越接近刻度盘的中央刻度，误差越小。四、电工便携式仪器仪表（一）绝缘电阻测试仪绝缘电阻测试仪，俗称兆欧表或摇表，又称高阻计。用于测量电机、变压器、电缆、配线线路及其它电气装置的绝缘电阻，以评估其电气绝缘性能，绝缘电阻发生大的变化，就可能预示着潜在的故障。兆欧表的接线柱共有三个：一个为“L”即线端，一个“E”即为地端，另一个“G”为屏蔽端（也叫保护环），一般被测绝缘电阻都接在“L”和“E”端子上，但当被测绝缘体表面漏电严重时，必须将被测物的屏蔽环或不须测量的部分与“G”端相连接。这样漏电流就经由屏蔽端“G”直接流回发电机的负端形成回路，而不流过兆欧表的测量机构（动圈），这样就从根本上消除了表面漏电流的影响。使用方法及注意事项选用绝缘电阻表，要注意它的额定电压和测量范围。当被测设备的额定电压在500V以下时，选用500V或1000V的绝缘电阻表；而额定电压在500V以上的被测设备，选用1000V或2500V的绝缘电阻表；对于绝缘子、母线等要选用2500V及其以上的兆欧表。为避免人身及设备事故必须重视以下几点：（1）不能在设备带电的情况下测量其绝缘电阻。测量前被测设备必须切断电源和负载，并进行放电；（2）兆欧表测量时要远离大电流导体和外磁场。（3）与被测设备的连接导线应用兆欧表专用测量线或选用绝缘强度高的两根单芯多股软线，两根导线切忌绞在一起，以免影响测量准确度。（4）测量前，应将兆欧表保持水平位置，左手按住表身，右手摇动兆欧表摇柄，转速约120r/min，指针应指向无穷大（∞），否则说明兆欧表有故障。（5）由慢到快摇动手柄，直到转速达120r／min左右，一般转动1min，待指针稳定后读数。（6）测量电容性设备的绝缘电阻时，测量完毕，应对设备充分放电。（二）钳形电流表不需要断开电路就可以直接测量交流电流，这种仪表测量精度不高，其准确度通常为2.5级或5.0级，可对设备或电路的运行情况作粗略的了解。由电流互感器和电流表组成，电流互感器的铁心2制成活动开口，且成钳形，活动部分与手柄4相连。当紧握手柄时电流互感器的铁心张开，可将被测载流导线6置于钳口中，该载流导线成为电流互感器的初级线圈。用钳形电流表测量时，应该注意下列问题：（1）先估计被测电流值，将转换开关调至适当档位。（2）为减少误差，被测导线应置于钳形口的中央。（3）钳口要紧密接触，如遇有杂音时可检查钳口清洁，或重新开合一次。（4）测量5A以下的小电流时，为提高测量精度，可将被测导线多绕几圈。实际电流应是读数除以导线圈数。（5）测量完毕，将选择量程开关拨到最大量程档位上。（6）被测电路的电压不可超过钳形电流表的额定电压。（7）不能在测量过程中转动转换开关换档，在换档前，应先将载流导线退出钳口。（三）接地电阻测试仪传统接地电阻测试仪，多采用手摇发电机，故又俗称接地摇表，主要用来测量各种电气设备的接地电阻和土壤电阻率。它由手摇发电机、电流互感器、电位计和检流计等组成。全部机构装在铝合金铸造的携带式外壳内，附件有两根接地探测针及三根连接导线。使用方法及注意事项接地电阻测试仪通常有三个和四个端钮两种。对于有四个端钮的测量仪，一般应将“P2”、“C2”短接后再接到被测接地体；对于而三个端钮的测量仪，通常已在内部将“P2”、“C2”短接后，引出一个“E”端钮。操作步骤（1）被测接地极、电位探测针、电流探测针应成直线排列，电位探测针P和电流探测针C插入地下0.5-0.7米。（2）调节调零电位器将其调整至中心线位置。（3）将“倍率标度”置于最大倍数，慢慢转动发电机的摇把，同时旋动“测量标度盘”，使检流计的指针位于中心线上。（4）当检流计的指针位于中心线上时，发电机的转速至120转/分钟，再次调整“测量标度盘”，使指针位于中心线上。（5）当检流计的指针完全平衡在中心线上以后，用“测量标度盘”的读数乘以“倍率标度”的倍数，即为所测电阻值。注意事项（1）如果检流计的灵敏度过高，则使电位探测针P插入土中浅一些；如果检流计的灵敏度不足，可在电位探测针P和电流探测针C注一些水。（2）测量时，接地线路应与相关的设备断开，以便获得更加准确的结果。（3）当接地极E和电流探针C之间的距离大于20m时，电位探针P的位置允许插在离开E和C之间的直线几米以外；当E和C之间的距离小于20m时，则应将电位探针P插在E和C的直线中间。（四）直流电桥一般万用表测电阻，测量值不够精确。当在工程上要较准确测量电阻，常用直流电桥。主要特点是灵敏度和测试精度都很高。（二）使用方法及注意事项（1）进行调零，使检流计指针和零线重合。（2）用万用表电流档粗测被测电阻值，选取合理的比例。（3）如图接线，先按下电源按钮B，再按检流计按钮G，若检流计指针摆向“＋”端，需增大比较臂电阻，若指针摆向“－”端，需减小比较臂电阻。反复调节，直到指针指到零位为止。（4）读出比较臂的电阻值再乘以倍率，即为被测电阻值。（5）测量完毕后，先断开G钮，再断开B钮，拆除测量接线。注意事项（1）被测物不能带电，对含有电容的元件应先放电。（2）为减少引线带来的误差，被测电阻与测量端的连接导线要短而粗，还应注意各端钮是否拧紧。（3）电桥内电池电压不足会影响灵敏度，应及时更换。若用外接电源应注意极性及电压要符合要求。（4）直流单臂电桥不宜测量0.1以下的小电阻，即使测量，也应降低电源电压并缩短测量时间，以免烧坏仪表。(5)测带电感的电阻时，一定要先接通电源按钮B，再接通检流计按钮G；断开时，应先断开检流计按钮，再断开电源按钮，以免在电源接通和断开的瞬间，电感线圈上产生很大的自感电动势而使检流计损坏。五、电能表电能表是用来计量电能的仪表，俗称电度表、火表。按原理划分，电能表分为感应式和电子式两大类。感应式电能表采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴（蜗杆）带动齿轮驱动计度器的鼓轮转动，转动的过程即是时间量累积的过程。电子式电能表运用模拟或数字电路得到电压和电流向量的乘积，然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。（一）单相电度表(1)单相电度表型号意义(2)单相电度表规格单相电度表的规格很多，不同的厂家有不同的产品，但工作原理是一样的。下面以DD862-4为例。精度额定电压基本电流2.0220V2.5(10)；5(20)；10(40)；20（80）；30（100）DD862-4型电度表规格

(3)单相电度表的选用①使用负载的总容量不得超过电度表额定值的25％，以免损坏内部元件，但也不得经常低于电度表额定值的10％以下，以免影响计量的准确度。②采用经互感器的接线方法，应选择合适的电度表和互感器。互感器按负载容量选择，电度表额定电流按互感器二次侧电流选择。③电度表不得倾斜，其垂直方向的偏移不大于1°，否则会增大计量误差。④电度表应按电度表接线盒上的电路接线。如单相电度表有4个接线桩头，从左到右按1、2、3、4顺序，通常是1、3进，2、4出，但1应接入火线，3接入零线。⑤电度表中的电压线圈和电流线圈是有极性的，不按规定极性接线，电度表会引起反转，影响正常计量。（二）三相电能表三相电能表用于测量三相交流电路中电源输出（或负载消耗）的电能。它的工作原理与单相电能表完全相同，只是在结构上采用多组驱动部件和固定在转轴上的多个铝盘的方式，以实现对三相电能的测量。根据被测电能的性质，三相电能表可分为有功电能表和无功电能表；由于三相电路的接线形式的不同，又有三相三线制和三相四线制之分。（1）三表测量法对三相四线制系统，它的接线特点是每个功率表所接的电压均以中线N为参考点。三相的总功率为P=PAN+PBN+PCN。三个表的读数均有明确的物理意义，即PAN，PBN和PCN分别表示A相、B相和C相负载各自吸收的平均功率。有功电能表（2）两表测量法对于三相三线制系统(Y或Δ接),此时的接线方法图所示。此时功率的测量只能用两表法，每组接线中单个功率表的读数无物理意义，两表读数的代数和为三相负载吸收的总平均功率。三相有功功率为2个功率表的代数和,即P=P1+P2。分Y接和△接2种情况，此处仅讨论Y接。p=pA+pB+pC=uAiA+uBiB+uCiC。因为iA+iB+iC=0,所以p=uAiA+uB(-iA-iC)+uCiC=uABiA+uC=p1+p2。在一个周期内取平均值,得P=P1+P2三相四线有功直接接入三相四线有功经电流互感器