[工学]电工学及电子技术课件

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第8章电工测量\n第8章　电工测量8.1　电工测量仪表的分类8.2　电工测量仪表的型式8.3　电流的测量8.4　电压的测量8.5　万用表8.6　功率的测量8.7　兆欧表\n第8章　电工测量本章介绍几种常用的电工测量仪表的基本构造、工作原理和正确的使用方法，以及电压、电流、电阻和功率的测量方法。8.1　电工测量仪表的分类通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类：1．按照被测量的种类分类2．按照工作原理分类3．按照电流的种类分类4．按照准确度分类\n1．按照被测量的种类分类符号被测量的种类仪表名称电流电流表电压表电压电功率电能毫安表千伏表功率表千瓦表电度表AkWVWmAkWhkV\n1．按照被测量的种类分类符号被测量的种类仪表名称相位表频率表欧姆表相位差频率电阻兆欧表Mf\n2．按照工作原理分类3．按照电流的种类分类型式符号被测量的种类电流的种类与频率磁电式整流式电磁式电动式电流、电压、电阻电流、电压电流、电压电流、电压、功率、、功率因数、电能量直流工频及较高频率的交流直流及工频交流直流及工频与较高频率的交流3．按照电流的种类分类电工测量仪表可分为直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。\n4．按照准确度分类准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度与其误差有关。一种是基本误差，另一种是附加误差。仪表的准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。相对额定误差是指仪表在正常工作条件下进行测量可能产生的最大基本误差与仪表的最大量程(满标值)之比，用百分数表示，则为目前我国直读式电工测量仪表按准确度分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5和5.0七级。例如有一准确度为2.5级的电压表，其最大量程为50V，则可能产生的最大基本误差为U=Um=2.5%50V=1.25V\n4．按照准确度分类若用准确度为2.5级、最大量程为50V的电压表，测量实际为10V的电压时，则相对测量误差为而用它测量实际为40V的电压时，则相对测量误差为因此，在选用仪表的量程时，应使被测量的值接近满标值。一般应使被测量值超过仪表的满标值一半以上。准确度等级较高的仪表常用来进行精密测量或校正准确度等级较低的仪表。\n电工测量仪表上的几种符号符号意义交流直流交直流三相交流仪表绝缘试验电压2000V仪表直立位置仪表水平位置仪表倾斜60º放置_~_~或~~~3~2kV60\n8.2　电工测量仪表的型式直读式仪表按照工作原理可分为：磁电式、电磁式和电动式几种。通常，直读式仪表主要由产生转动转矩部分、产生阻转矩的部分和阻尼器等组成。8.2.1　磁电式仪表另见动画教学“磁电式仪表”8.2.2　电磁式仪表另见动画教学“推斥式电磁式仪表”\n8.2　电工测量仪表的型式8.2.3　电动式仪表另见动画教学“电动式仪表”\n8.3电流的测量通常测量直流电流用磁电式电流表，而测量交流电流主要采用电磁式电流表。电流表应串联在电路中。为了使电路的工作不受接入电流表的影响，电流表的内阻必须很小。采用磁电式电流表测量电流时，为了扩大它的量程，应在测量机构上并联一个称为分流器的低值电阻RA。\nAI负载II0RA负载R0电流表与分流器图中I0与I的关系为即式中R0是测量机构的电阻。\n[例1]有一磁电式表头，当无分流器时，表头的满标值电流为5mA。表头电阻为20。今欲使其量程为1A，问分流器的电阻应为多大？[解]测量交流大电流时，可用电流互感器扩大电流表的量程。注意：\n8.4　电压的测量测量直流电压常用磁电式电压表，而测量交流电压常用电磁式电压表。电压表应并联在欲测电压的负载、电源或一段电路中。为了使电路的工作不受接入电压表的影响，电压表的内阻必须很大。为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为倍压器的高值电阻RV。电压表和倍压器V负载+–URV负载R0U0+–+–U\nV负载+–URV负载R0U0+–+–U电压表和倍压器由图中可得即\nV负载+–URV负载R0U0+–+–U电压表和倍压器[例1]有一电压表，其量程为50V，内阻为2000。今欲使其量程扩大到300V，问还需串联多大电阻的倍压器？[解]\n8.5　万用表8.5.1　磁电式万用表万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用简单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。8.5.1磁电式万用表磁电式万用表由磁电式微安表、若干分流器和倍压器、半导体二极管及转换开关等组成，可用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等。测量直流电流原理电路RRA1A500mA50mA5mA0.5mA50ARA2RA3RA4RA5+–+–\n8.5.1磁电式万用表1．直流电流的测量测量直流电流原理电路RRA1A500mA50mA5mA0.5mA50ARA2RA3RA4RA5+–+–被测电流从“+”“–”两端进出。RA1~RA5是分流器电阻，改变转换开关的位置，就可改变电流的量程。\n8.5.1磁电式万用表2．直流电压的测量测量直流电压原理电路被测电压加在“+”、“–”两端。RV1、RV2是倍压器电阻，改变转换开关的位置，就可改变电压的量程。量程愈大，倍压器的电阻也愈大。仪表的灵敏度可以表明这一特征。RAA1V5VRV1RV2RV3+–+–R25V仪表的灵敏度是用仪表总内阻除以电压量程。灵敏度愈高被测电路受仪表的影响愈小。MF-30万用表在直流电压25V挡上仪表的总内阻为500k，则这挡的灵敏度为\n8.5.1磁电式万用表3．交流电压的测量测量交流电压原理电路被测电压加在“+”、“–”两端。在正半周时，设电流从“+”流进，经二极管D1，部分电流经微安表流出。在负半周时，电流直接经D2从“+”端流出。可见，通过微安表的是半波电流，读数为该电流的平均值。为此，表中加一600交流调整电位器,100V10VR'V1R'V2+–+–RAD1D2600万用表交流电压挡的灵敏度一般较直流电压挡低。MF-30万用表交流电压挡的灵敏度为5k/V。用来改变表盘刻度；R'V1、R'V2，是倍压电阻，用以改变电压量程。\n4．电阻的测量测量电阻原理电路被测电阻加在“+”、“–”两端。测量前应将“+”、“–”两端短接，看指针是否偏转最大而指在零，否则应转动零欧姆调节电位器进行校正。注意：使用电阻挡绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕将转换开关转到高电压挡。8.5.1磁电式万用表+–+–R×1kA1.7k×10×100+–1.5V调零\n8.5.2数字式万用表1．测量范围以DT-830型数字万用表为例说明它的测量范围和使用方法。(1)直流电压分五挡：200mV，2V，20V，200V，1000V。输入电阻为10M。(2)交流电压分五挡：200mV，2V，20V，200V，750V。输入阻抗为10M。频率范围40~500Hz。(3)直流电流分五挡：200µA，2mA，20mA，200mA，10A。(4)交流电流分五挡：200µA，2mA，20mA，200mA，10A。\n8.5.2数字式万用表(5)电阻分六挡：200，2k，20k，200k，2M，20M。此外，还可检查二极管的导电性能，并能测量晶体管的电流放大系数和检查线路通断。2．面板说明(1)显示器　显示四位数字，最高位只能显示1或不显示数字，算半位，故称三位半。最大指示值为1999或1999。当被测量超过最大指示值时，显示“1”或“–1”。(3)转换开关根据被测的电量选择相应的功能位；按被测量的大小选择适当的量程。(2)电源开关使用时置于“ON”；使用完毕置于“OFF”。\n8.5.2数字式万用表(4)输入插座　将黑色测试笔插入“COM”插座；红色测试笔在测量电压和电阻时，插入“V·”插座，测量小于200mA电流时，插入“mA”插座，测量大于200mA电流时，插入“10A”插座。\n8.6　功率的测量8.6.1　单相交流和直流功率的测量电路中的功率与电压和电流的乘积有关，因此常用电动式仪表来测量功率。在线圈通入交流时，电动式仪表指针偏转的角度8.6.1单相交流和直流功率的测量负载+_**可动线圈固定线圈\n由于在功率表中，并联线圈电路串有高阻值的倍压器，它的感抗与电阻相比可以忽略不计，故可以认为其中电流i2与u同相。因此可以写成可见，电动式功率表中指针偏转角与电路的平均功率P成正比。使用时，功率表两个线圈的始端(标以“”或“*”号)均应连在电源的同一端。电动式功率表也可以测量直流功率。8.6.1单相交流和直流功率的测量负载+_**\n三相三线制电路中，广泛采用两功率表法测量三相功率。i1i2i3L1L2L3***W1*W2图中，三相瞬时功率为因为所以8.6.2三相功率的测量\n8.6.2三相功率的测量第一个功率表W1的读数为式中，为u13和i1之间的相位差。式中，为u23和i2之间的相位差。两功率表的读数PW1与PW2之和即为三相功率当负载对称时第二个功率表W2的读数为\n8.6.2三相功率的测量因此，两功率表读数之和为当相电压与相电流同相时，两个功率表的读数相等。当相电流比相电压滞后的角度60时，P2为负值，因此必须将功率表的电流线圈反接。这时三相功率等于第一个功率表的读数减去第二个功率表的读数，即P=PW1+(PW2)=PW1PW2三相功率应是两个功率表读数的代数和。其中任何一个功率表的读数是没有意义的。\n8.7　兆欧表兆欧表是一种利用磁电式流比计线路来测量高电阻的仪表。其构造是在永久磁铁的磁极间放置着固定在同一轴上而相互垂直的两个线圈。一个线圈与R串联，另一个线圈与被测电阻RX串联，然后两者并接在端电压为U的手摇发电机上。测量时两线圈中的电流分别为两线圈受磁场作用产生两个方向相反的转矩，分别为平衡时即\n8.7　兆欧表或偏转角与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。由于所以可见与被测电阻有一定的函数关系，因此仪表刻度尺可以直接按电阻来分度。仪表的读数与电压U无关，手摇发电机转动的快慢不影响读数。