电工常用测量仪表培训

1、1 1 电工常用测量仪表培训电工常用测量仪表培训 2 2 熟悉电工仪表的基本知识；熟悉电工仪表的基本知识； 掌握电工仪表的测量方法掌握电工仪表的测量方法 ； 能够按照需要测量相关的电气参数。能够按照需要测量相关的电气参数。 培养学生的动手能力培养学生的动手能力 3 3 电工仪表的工作原理和操作方法电工仪表的工作原理和操作方法 电工仪表的操作方法电工仪表的操作方法 电工测量的基本知识 1.1 常用名词术语 电工仪表与电气测量常用名词术语见表1-1。 4 4 5 5 表 1-1 电工仪表与电气测量常用名词术语 1.2 常用电工仪表的种类、特点及用途 电工仪表概述 电气设备的安装、调试及检修过程中，

2、要借助各种电工仪器 仪表对电流、电压、电阻、电能、电功率等进行测量，称之为电 工测量。 6 6 电工仪表的分类 电工仪表的种类繁多，分类方法也各有不同。 按照电工仪表的结构和用途，大体上可以分为以下五类： a. 指示仪表类：直接从仪表指示的读数来确定被测量的大小。 b. 比较仪器类：需在测量过程中将被测量与某一标准量比 较后才能确定其大小。 7 7 c.数字式仪表类：直接以数字形式显示测量结果，如数字 万用表、数字频率计。 d.记录仪表和示波器类：如X-Y记录仪、光线示波器。 e.扩大量程装置和变换器：如分流器、附加电阻、电流互 感器、电压互感器。 8 8 常用的指示仪表可按以下方法分类： 按

3、仪表的工作原理分类，主要有电磁式、电动式和磁电 式指示仪表，其他还有感应式、振动式、热电式、热线式、静电 式、整流式、光电式和电解式等类型的指示仪表。 按测量对象的种类分类，主要有电流表（又分安培表、 毫安表、微安表）、电压表（又分为伏特表、 毫伏表等）、功率 表、频率表、欧姆表、电度表等。 9 9 按被测电流种类分类，有直流仪表、交流仪表、交直流两 用仪表。 按使用方式分类，有安装式仪表和可携式仪表。 按仪表的准确度分类，指示仪表的准确度可分为 0.1、 0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。 仪表的级别即仪表准 确度的等级。 1010 按使用环境条件分类，指示仪表可分为

4、A、 B、 C三组。 A组：工作环境为0+40，相对湿度在85%以下。 B组：工作环境为-20+50，相对湿度在85%以下。 C组：工作环境为-40+60，相对湿度在98%以下。 按对外界磁场的防御能力分类，指示仪表有、 、 4个等级。 1111 1212 分类符号名称被测量的种类 直流电表直流电流、电压 交流电表交流电流、电压、功率 交直流两用表直流电量或交流电量 电流 种类 或3三相交流电表三相交流电流、电压、功率 A mA uA 安培表、毫安表、微安表电流 V kV 伏特表、千伏表电压 W kW 瓦特表、千瓦表功率 kWh千瓦时表电能量 V 相位表相位差 f 频率表频率 测量 对象 M欧

5、姆表、兆欧表电阻、绝缘电阻 1313 磁电式仪表电流、电压、电阻 电磁式仪表电流、电压 电动式仪表电流、电压、电功率、功率因数、 电能量 整流式仪表电流、电压 工作 原理 感应式仪表电功率、电能量 1.01.0级电表以标尺量限的百分数表示 准确度 等级1.51.5级电表以指示值的百分数表示 绝缘等级2kV绝缘强度试验电压表示仪表绝缘经过2kV耐压试验 仪表水平放置 仪表垂直放置 工作 位置 60仪表倾斜60放置 +正端钮 负端钮 或公共端钮 端钮 或 接地端钮 1.3 测量的准确性及误差分析 1. 绝对误差和相对误差 绝对误差是指仪表的指示值与被测量的实际值之间的差值。 相对误差是指绝对误差和

6、被测量的实际值之比的百分数值。 2. 仪表的准确度 规定以最大的引用误差表示仪表的准确度，即 1414 %100 m m A A K 1515 表1-2 仪表的准确度和基本误差 3. 测量的准确性 衡量测量的准确性， 通常采用相对误差表示， 即 1616 %100 0 A A 式中，A为绝对误差，即仪表的指示值与被测量实 际值之差；A0为被测量实际值。 电气参数的测量 2.1 测量仪表的结构及工作原理 1.磁电式仪表的工作原理 磁电式仪表的结构如图2.1所示。 磁电式仪表的工作原理是永久磁铁的磁场与通有直流电流的 可动线圈相互作用而产生偏转力矩，使可动线圈发生偏转。 1717 1818 图 2

7、.1 磁电式仪表的结构 磁电式仪表有以下优点：标度均匀, 灵敏度和准确度较高, 读数 受外界磁场的影响小。 磁电式仪表的缺点如下：表头本身只能用来测量直流量（当采用 整流装置后也可用来测量交流量），过载能力差。 1919 使用磁电式仪表的注意事项有：测量时，电流表要串联在被测的 支路中，电压表要并联在被测电路中； 使用直流表，电流必须从 “+”极性端进入，否则指针将反向偏转; 一般的直流电表不能用 来测量交流电，仪表误接交流电时，指针虽无指示，但可动线圈 内仍有电流通过，若电流过大，将损坏仪表; 磁电式仪表过载能 力较低，注意不要过载。 2020 2. 电磁式仪表的工作原理 电磁式仪表的结构如

8、图2.2所示。 电磁式仪表有以下优点：适用于交直流测量, 过载能力强, 可无需辅助设备而直接测量大电流，可用来测量非正弦量的有效 值。 电磁式仪表的缺点如下：标度不均匀, 准确度不高, 读数受 外磁场影响。 2121 2222 图 2.2 电磁式仪表的结构 3. 电动式仪表的工作原理 电动式仪表的结构如图2.3所示。 电动式仪表的工作原理是: 仪表由固定线圈（电流线圈与负 载串联，以反映负载电流）和可动线圈（电压线圈串联一定的附 加电阻后与负载并联，以反映负载电压）所组成，当它们通有电 流后，由于载流导体磁场间的相互作用而产生转动力矩使活动线 圈偏转，当转动力矩与弹簧反作用力矩平衡时, 便获得

9、读数。 2323 2424 图 2.3 电动式仪表的结构 电动式仪表的优点：适用于交直流测量, 灵敏度和准确度比用于 交流的其他仪表高, 可用来测量非正弦量的有效值。 电动式仪表的缺点：标度不均匀, 过载能力差, 读数受外磁场影 响大。 2525 1.面板及表盘字符含义 2.表盘刻度线 2626 表盘刻度线 指针式万用表指针式万用表 指针式万用表的面板及表盘字符含义 3.面板上的插孔和按钮 0 10 22 20 8 5 6 10 15 10 0 0 2 4 2030 50 40 100 1 k 10 dB 500型 A-V- 4000 / V 20000 / V AC DC 600 1 mW

10、0 dB= dB2500 V* 10 5 0 2.5 A 10 50 250 500 5 0 0 2 5 0 V V 10 k mA V 1 k 1 0 0 1 0 1 100 500 10 1 50 A 432 1 2727 MF500型万用表的面板与表盘 2.2 测量仪表的选用 1. 电流的测量 电流表是用来测量电路中的电流值的，按所测电流性质可分 为直流电流表、交流电流表和交直流两用电流表。就其测量范 围而言，电流表又分为微安表、毫安表和安培表。 2828 A 负 载 A 负 载 (a) 直接测量电流 (b) 电流表量程的扩大 RA RoIo IA I 2929 扩大量程的方法是在表头上

11、并联一个称为分流器的低值 电阻RA，分流器的阻值为：RA=Ro/(n1)。式中Ro为表头 内阻，n=I/Io为分流系数，其中Io为表头的量程，I为扩 大后的量程。 3030 5100. 0 1 005. 0 1 20 1 0 0 A I I R R 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？ 解解 1）电流表 电流表的工作原理。 电流表有磁电式、 电磁式、 电动式等类型， 它们被串接在 被测电路中使用。仪表线圈通过被测电路的电流使仪表指针发生 偏转，用指针偏转的角度来反映被测电流的大小。并联电阻起分 流作用，

12、称为分流电阻或分流器。 3131 电流表的选择 测量直流电流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表， 其中磁电式仪表使用较为普遍。 3232 电流挡的使用电流挡的使用 直流电流的测量方法 测量电流时应将万用表串联到被测电路中。串联时应使被测电流 从红表笔流入，从黑表笔流出。也就是说红表笔接被测电路的正 极，黑表笔接被测电路的负极。 如不知被测电流的大小，应选用最大的电流量程档进行试测，待 测到大概范围之后，再选择合适的量程。 测量直流电流时要据被测电流的大小选择合适的量程。 要选标有直流电流符号“ -”的刻度线去读测量值。 3333 2.交流电流的测量 交流电流的测量方法与直流电流的测量方法基本

13、相同，只 是不考虑万用表表笔的极性，仍是将万用表串入被测电路。 3434 交流电流的测量方法 (4) 电流表常见的故障及处理方法 电流表比较常见的故障是表头过载。当被测电流大于仪表的 量程时，往往使表中的线圈、游丝因过热而烧坏或使转动部分受 撞击损坏。为此，可以在表头的两端并联两只极性相反的二极管， 以保护表头。 3535 2. 电压的测量 电压表是用来测量电路中的电压值的，按所测电压的性质分 为直流电压表、交流电压表和交直两用电压表。就其测量范围而 言，电压表又分为毫伏表、伏特表。 1）电压表的工作原理 磁电式、 电磁式、 电动式仪表是电压表的主要形式。 3636 2）电压表的选择 电压表的

14、选择原则和方法与电流表的选择相同，主要从测量 对象、测量范围、要求精度和仪表价格等方面考虑。 3） 电压表的使用 用电压表测量电路电压时，一定要使电压表与被测电压的两 端并联，电压表指针所示为被测电路两点间的电压。 3737 1.测量直流电压 选择合适的量程 将万用表并联到被测电路的两端 选择合适的刻度线及读取实测数值 刻度线的选择应据所测电压值的大小进行选择。从刻度线读取 的数与实测数是两个概念，两者有时相同，有时不相同。当读 数不相同时其实测的数值为： 实测数值读取的刻度数 3838 满刻度数 所选量程 电压档的使用方法电压档的使用方法 当测量高电压时， 应将表笔插入标 有高电压数值的 插

15、孔内，量程开 关应置于相应的 位置。 3939 如要测量电视机回扫变压器输 出的25KV左右的高压时，应采用 与万用表相配的高压探头进行测 量。 测量直流电压 2. 测量交流电压 与直流电压的测量方法基本相同，但应考虑被测交流电压的频 率不得超过万用表所允许的频率范围。 4040 交流电压的测量 4141 为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称 为为倍压器倍压器的高值电阻的高值电阻 R RV V。 负负 载载 + U RA 负负 载载 R0U0 + + U 电压表和倍压器电压表和倍压器 由图中可得由图中可得 0 V0 0 R RR U U

16、)1( 0 0V U U RR 即即 4242 00010)1 50 300 (0002 V R 例例 有一电压表，其量程为有一电压表，其量程为5050V V，内阻为内阻为20002000 。今欲。今欲 使其量程扩大到使其量程扩大到 300 300 V V，问还需串联多大电阻的倍压器？问还需串联多大电阻的倍压器？ 解解 4343 1.电阻挡的刻度线 电阻挡的刻度线是非线性的，即刻度线是不均匀的， 并与其它刻度线反向。而电压、电流等的刻度线是均匀的。 电阻挡的使用电阻挡的使用 2.电阻挡的量程 电阻挡一般都设有五个量程，使用时据被测电阻的大小进行选 择。 3.电阻挡的读数方法 读取测量数值的方法

17、是：指针在刻度线的读数乘以所采用量 程挡位的倍率，就是被测电阻的电阻值。 4.电阻挡的调零方法 其方法是：将红、黑表笔短路，然后调整“电阻调零旋钮”使 指针指到零位置即可。 5.使用电阻挡时应注意的问题 4444 测电阻测电阻 1）功能开关拨至欧姆档时， 万用表就是一个多量程欧欧 姆计姆计。 2）当Rx0时，设R中RgR， 3）欧姆计非均匀刻度。 4）Rx=R中时，指针偏转为满 度的一半，即IxIg2。 4545 xg x RRR E I 中 R E RR E I g g 4 4）欧姆调零：）欧姆调零：由于干电池E变化，所以要“欧姆调零欧姆调零”，以保证刻 度正确。 方法：每次测电阻前和改变测

18、量档后都必须调节欧姆零 点。 5）电阻读数电阻读数= =指示值指示值倍率。倍率。例如，选择R1K档，读数为1.25， 则阻值为1.25 1K。 4646 万用表 万用表又叫多用表、复用电表，它是一种可测量多种电量的 多量程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使用 和携带方便，价格低等优点，因而常用来检验电源或仪器的好坏， 检查线路的故障，判别元器件的好坏及数值等， 应用十分广泛。 4747 下面分别讲述指针式、 数字式万用表的结构和使用方法。 1） 指针式万用表 下面以电工测量中常用的500型万用表为例，说明其工作原理及使 用方法。500型万用表的表头灵敏度为40 A，表头内阻为 3

19、000，其主要性能见表2-4，外形如图2.4所示，电路原理图 如图2.4所示。 4848 4949 表2-4 500-B型万用表的性能 5050 图2.4 500型万用表外形 0 10 22 20 8 5 6 10 15 10 0 0 2 4 2030 50 40 100 1 k 10 dB 500型 A-V- 4000 / V 20000 / V AC DC 600 1 mW 0 dB= dB2500 V* 10 5 0 2.5 A 10 50 250 500 5 0 0 2 5 0 V V 10 k mA V 1 k 1 0 0 1 0 1 100 500 10 1 50 A 4 3 2

20、1 5151 图2.5 500型万用表电路原理图 12 k 40 A , 2.5 k A10 1 k S 11 50 250500 V 3.9 k 2.25 k 1.4 k 10 F 2CP 112 1050250500 V 5 M 2.5 3 M 1 M 800 k 150 k 35.6 k V V 0.1 F S 12 S 13 10 M dB2500 V 11.4 k 1.9 k4.3 k1.6 k * 1.5 11.6 k 6 110100500 mA- 67.5 675 50 A V 1 k100101 S 21 10 k 85.2 k 973 1.5 V9 V 91 9.4 33

21、k S 22 2.25 k 直流电流挡。 万用表的直流电流挡实质上是一个多量程的直流电流 表。由于其表头的满量程电流值很小，因而采用内附分流器 的方法来扩大电流量程。量程越大，配置的分流电阻越小。 多量程分流器有开路式和闭路式两种，500型万用表电路采 用闭路式分流器， 如图2.6所示。 5252 这种分流器的特点是: 整个闭合电路的电阻不变，分流器 电阻减少的同时，表头支路的电阻增大。这种形式的分流器与 开路式分流器相比较更适合于万用表，因为万用表转换开关经 常转动，若开关触点接触不好，开路式分流器就会断开，若此 时通电就会造成表头损坏。而在闭路式分流器中，接触不好只 不过使该挡电路不通，不

22、会造成表头的损坏。开路式分流器如 图2.6所示。 5353 5454 图 2.5 500型万用表直流电流测量电路 675 10 mA 1 mA 67.5 100 mA 6 500 mA 1.5 12 k2.25 k 50 A (*) 2.5 k R c 1 k1.4 k 40 A 5555 图2.6 开路式分流器 R c Ic R sh1 S Im1 R sh2 Im2 R sh3 Im3 (2) 直流电压挡。 万用表的直流电压挡实质上是一个多量程的直流电压表。 它采用多个附加电阻与表头串联的方法来扩大电压量程。量程越 大，配置的串联电阻也越大。串联附加电阻的方式有单独式和共 用式两种，500

23、型万用表电路采用共用式，如图2.7所示。与图2.8 所示的单独式附加电阻串联方式相比，共用式具有电阻总值小的 优点，若用电阻丝绕制还可以节省材料；其缺点是低量程电阻如 烧断，则高量程也不能使用。 5656 5757 图2.7 500型万用表的直流电压测量电路 40 A 1 k1.4 k12 k 2.5 k 2.25 k 675 67.5 1.5 6 1 mA 500 V 5 M 250 V 50 V 10 V 2.5 V 1 M800 k150 k 11.4 k (V ) 35.6 k (*) 10 M 2500 V 5858 图2.8 单独式附加电阻串联方式 Ic R sd1 U m1 R

24、sd2 U m2 R sd3 U m3 S (3) 交流电压挡。 用万用表测量交流电压时，先要将交流电压经整流器变换成 直流后再送给磁电式表头，即万用表的交流测量部分实际上是整 流式仪表，其标尺刻度是按正弦交流电压的有效值标出的。由于 整流器在小信号时具有非线性，因而交流电压低挡位的标尺刻度 起始的一小段不均匀。 500型万用表的交流电压测量电路如图2.9 所示。 5959 6060 图 2.9 500型万用表的交流电压测量电路 40 A 2.5 k 1 k 1.4 k3.8 k2.25 k 2CP112 1.5 6 67.5 675 12 k 2.25 k 1 M800 k150 k 11.

25、4 k (*)2500 V 10 M dB 0.1 F 35.6 k 6161 图2.10 500型万用表的直流电阻测量电路 40 A 2.5 k 1.4 k 2.25 k1.5 6 67.5 675 (*) 1 k 1.2 k 1.9 k4.3 k1.6 k 11.6 k 1.5 V9 V 110 100 1 k 10 k 85.2 k 973 91 9.4 33 k 6262 图2.11 直流电阻测量电路的简化电路 50 A 3 k Rx 1.6 k 1.9 k4.3 k 11.6 k 33 k 1.5 V 150 A 10 k Rx 1.5 V (a) 50 A 3 k Rx 1.6 k 1.9 k4.3 k 11.6 k 10.5 V 100 A 100 k Rx (b) 85.2 k 10.5 V 假定图2.11中1.9 k调零电阻的动触点位于右边0.9 k左 边1 k处，当外电路短接时（Rx=0）， 指针应在满偏位置；