第1章_电工测量的基础知识

电工测量技术 张若愚 主编 中国电力出版社 第一章 电工测量的基础知识 第一节 电工测量概述 第二节 测量误差 第三节 仪表的误差及准确度 第四节 测量结果的处理 第五节 电工测量仪表的基础知识 第六节 指示仪表的组成和工作原理 第一节 电工测量概述 一、电工测量的意义 电工测量技术是以电磁学的基本规律为基础的测量技术 ,它具有准确、灵敏、操作简便、反应迅速、测量范围广、易于实现遥测和便于连续测量等优点。 二、电工测量的定义 电工测量，就是将被测的电量或磁量与作为测量单位的同类电量或磁量进行比较，以确定被测的电量或磁量的值的过程。 三、电工测量的分类 （ 1）直接测量 （ 2）间接测量 （ 3）组合测量 （ 1）直读法 零值法 （ 2）比较法 差值法 替代法 四、电工测量的度量器 度量器按照精度和用途的不同，分为基准度量器、标准度量器和工作量具三种。 五、电工测量的过程 第二节 测量误差 一、测量误差 测量结果与被测量的实际值之间的差异。 二、测量误差的分类 符号和数值固定或者按照一定的规律变化的误差，称为系统误差。 （ 1）工具误差 （ 2）影响误差 （ 3）方法误差 （ 4）人员误差 偶然误差又叫随机误差，具有以下四个特点： （ 1）有界性 （ 2）对称性 （ 3）单峰性 （ 4）抵偿性 由于测量人员的疏忽而造成的误差，称为疏失误差或粗大误差。 系统误差越小，正确度就越高；偶然误差越小，精密度就越高。 系统误差和偶然误差均很小，则精密度和正确度都高，总称为精确度或准确度高。 精确度或准确度反映了系统误差和偶然误差的综合结果。 三、减少测量误差的方法 第三节 仪表的误差及准确度 一、仪表误差的分类 仪表的指示值与实际值之间的差异，称为仪表的误差。 规定的正常工作条件下，由于仪表本身结构不够准确而固有的误差，又叫工具误差。 非正常工作条件下使用仪表而产生的误差，又叫影响误差。 二、误差的表示方法 仪表指示值与被测之量的实际值之间的代数差值，称为绝对误差 ，即 在计算时 ， 可以用准确度等级高的标准表的指示值作为被测量的实际值 ， 即 绝对误差有正负，有单位。 绝对误差比较直观 。 0AA x AA x 绝对误差 与被测之量的实际值 称为相对误差 ， 以百分数来表示 ， 即 常用测量值 进行计算，即 相对误差表明了误差对测量结果的相对影响，它可以对不同测量结果的误差进行比较，所以它是误差计算中最常用的一种表示方法。 %1 0 0 A%1 0 0绝对误差 与仪表的量限 为引用误差，又叫相对额定误差。引用误差也以百分数来表示，即 根据我国国家标准规定，引用误差用来表示电测量仪表的基本误差。 最大的绝对误差 为最大引用误差，又叫最大相对额定误差。 n%1 0 0m 最大引用误差以百分数来表示，即 三、仪表的准确度 工程上规定以最大引用误差来表示仪表的准确度，准确度用百分数来表示，即 式中， K 仪表的准确度。共划分为七个等级，即： 准确度表明了仪表基本误差最大允许范围。 %100 %100%第四节 测量结果的处理 一、数据处理 从测量数据的左边第一个非零数字到最后一位近似数字止，其间所有的数码均为有效数字。 （ 1）当第 n+1位数字大于 5时则入。 （ 2）当第 n+1位数字小于 5时则舍。 （ 3）当第 n+1位数字恰好等于 5时应使用“偶数原则”：若第 进 1；若第 舍去第 n+1位，总之，要使末位凑成偶数。 （ 4）若需舍去的尾数超过两位及以上，不得进行连续修约，而是应该根据准备舍去的数字中，左边第一个数字的大小，按上述规则，一次修约出结果。 （ 1）加减运算 （ 2）乘除运算 （ 3）平均值 二、工程上对测量误差的估算 （ 1）最大绝对误差 （ 2）最大相对误差 仪表的测量误差为上述最大相对误差与附加误差之和。 （ 1）被测量为中间量和的和 （ 2）被测量为中间量和的差。 K %1 0 0%1 0 0 1 21 （ 3）被测量为中间量和的积 （ 4）被测量为中间量和的商 21 21 第五节 电工仪表的基础知识 一、电工仪表的分类 （ 1）按工作原理分 磁电系仪表及磁电系比率表； 动磁系仪表及动磁系比率表； 电磁系仪表及电磁系比率表； 极化电磁系仪表； 电动系仪表及电动系比率表； 铁磁电动系仪表及铁磁电动系比率表； 感应系仪表及感应系比率表； 磁感应系仪表； 静电系仪表； 振簧系仪表； 热线系仪表； 双金属系仪表； 热电系仪表 (接触式或不接触式热电变换器 )； 整流系仪表 (半导体或机械整流器 )； 电子系仪表。 （ 2）按工作电流分 直流表； 交流表； 交直流两用表。 （ 3）按被测量的名称（单位）分 电流表（安培表、毫安表、微安表）； 电压表（伏特表、毫伏表）； 功率表（瓦特表）； 欧姆表； 高阻表（兆欧表）； 电度表（瓦时表） 相位表； 频率表。 （ 4）按使用方式分 安装式仪表（又叫配电盘式或开关板式）； 可携式仪表（又叫携带式）。 （ 5）按可动部分支承方式分 轴尖 (轴颈 )轴承式仪表； 张丝式仪表； 吊丝式仪表。 （ 6）按读数装置的结构形式分 指针式仪表； 光指示器式仪表； 振簧式仪表。 （ 7）按标度尺特性分 均匀标度尺仪表； 不均匀标度尺仪表。 （ 8）按外壳的防护性能分 普通式； 防尘式； 防溅式； 防水式； 水密式； 气密式； 隔爆式。 （ 9）按耐受机械力作用的性能分 普通的； 能耐受机械力作用的。 （ 10）按准确度等级分 （ 11）按防御外界磁场或电场的性能分 ； ； ； 。 （ 12）按使用条件分 A； B； C。 （ 13）按外形尺寸大小分 微型、小型、中型、大型。 （ 14）按工作位置分 水平使用；垂直使用。 二、电工仪表的标志和型号 常用电工仪表的标志符号见表 1 （ 1）安装式 （ 2）可携式 安装式仪表型号的基本组成形式如下： 可携式仪表型号的编制，就是把安装式仪表型号中的前两位形状代号省略即可，而保留的后面三位代号，其组成形式和安装式仪表完全相同。 三、电工仪表的主要技术要求 仪表的灵敏度 灵敏度的倒数称为仪表常数 六节 电工测量仪表组成和工作原理 一、指示仪表的组成 二、测量机构的工作原理 测量机构的主要作用为： 二、测量机构的工作原理 测量机构的主要作用为： ),(1 （ 1）磁电系仪表 固定的永久磁铁的磁场与通有直流电流的可动线圈之间的相互作用，产生转动力矩。 （ 2）电磁系仪表 通有电流的固定线圈的磁场与铁片之间的相互作用（或处在磁场中的两个铁片之间的相互作用），产生转动力矩。 （ 3）电动系仪表 通有电流的固定线圈的磁场，与通有电流的可动线圈的磁场之间的相互作用，产生转动力矩。 当转动力矩和反抗力矩相等时，仪表的指针就停止下来，指示出被测量的数值。这时 于是有 当转动力矩和反抗力矩相等时，偏转角的大小反映了被测量的大小。 在直读仪表中产生反抗力矩的方法有： （ 1）利用机械力 （ 2）利用电磁力