项目2+常用电工仪表与仪器

1、 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、

2、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%Xd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

3、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 电工仪表的电工仪表的是指测量结果（简称示值）与被测是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值）间相接近的程度，是测量结果量真实值（简称真值）间相接近的程度，是测量结果准确程度的量度。准确程度的量度。是指示值与真值的偏离程度。是指示值与真值的偏离程度。准确度与误差本身的含义是相反的，但两者又是紧密准确度与误差本身的含义是相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的准确度高，其误差就小，因此，联系的，测量结果的准确度高，其误差就小，因此，在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确度的高在实

4、际测量中往往采用误差的大小来表示准确度的高低。低。 由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的因素，误差是不可避免的。根据引起误作人员的因素，误差是不可避免的。根据引起误差的原因不同，仪表误差可分为基本误差和附加差的原因不同，仪表误差可分为基本误差和附加误差。误差。是在规定的温度、湿度、频率、是在规定的温度、湿度、频率、波形、放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工波形、放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工作条件下，由于仪表本身的缺点所产生的误差。作条件下，由于仪表本身的缺点所产生的误差。是由于外界因素的影响和仪表放置不符是由于外界因素的影响和仪表

5、放置不符合规定等原因所产生的误差。附加误差有些可以合规定等原因所产生的误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内，而基本误差却不可避消除或限制在一定范围内，而基本误差却不可避免。免。（1）绝对误差：）绝对误差：oAAAx（2）相对误差：）相对误差：%100oAA（3）引用误差：）引用误差：%100mnAA仪表的准确度：仪表的准确度：%100mmAAK示值误差：示值误差：%100 xAAAx：示值：示值Ao：真值：真值Am：满标度值即量限：满标度值即量限 Am ：最大绝对误差：最大绝对误差示值误差用于误差很小示值误差用于误差很小或要求不高的场合。或要求不高的场合。直读仪表的准确度用最直读仪表的

6、准确度用最大引用误差来分级，分大引用误差来分级，分为为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和和5.0共共7个等级个等级。如准确度为。如准确度为2.5级的仪级的仪表，其最大引用误差为表，其最大引用误差为2.5。最大相对误差：最大相对误差：xmxmmmmmxmxmmAAKAAAAAAAAAA（1）绝对误差：）绝对误差：AXd（2）相对误差：）相对误差：%100oAd（3）引用误差：）引用误差：%100nnXd仪表的准确度：仪表的准确度：%100maxmaxnXd示值误差：示值误差：%100 xXdX：示值：示值Ao：真值：真值Xn：满标度值即量限：满标度值即量限dmax ：最大绝对误差：

7、最大绝对误差示值误差用于误差很小示值误差用于误差很小或要求不高的场合。或要求不高的场合。直读仪表的准确度用最直读仪表的准确度用最大引用误差来分级，分大引用误差来分级，分为为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和和5.0共共7个等级个等级。如准确度为。如准确度为2.5级的仪级的仪表，其最大引用误差为表，其最大引用误差为2.5。最大相对误差：最大相对误差：XXXXXdXXXdXdnnnnnmmaxmaxmaxmaxoAXD：用一量程为150V的电压表在正常条件下测某电路的两点间电压U，示值为100V，绝对误差为1V。这时U的真值为1001=99V，相对误差r=1%。如果示值为10V，绝对

8、误差为0.8V。则其真值为10.8V，相对误差8%。如果已知该电压表可能发生的最大绝对误差为1.5V，则仪表的最大引用误差为：%1%1001505 . 1%100maxnXdK：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的最大相对误差值也越大。例如用1.0级量程为150V的电压表测量30V的电压，可能出现的最大相对误差为5，而改用1.0级量程为50V的电压表测量30V的电压，可能出现的最大相对误差为1.67。所以选用仪表的量程时应使读数在23量程以上。所以该仪表的准确度等级为1.0级。直读式仪表测量各种电量的基本原理直读式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

9、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）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。直读式仪表的基本组成部分直读式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

10、，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 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

11、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；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。1 1、灵敏电流计的构造、灵敏电流计的构造偏转部分读数部分磁场部分读数部分：由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在读数部分：由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在线圈上线圈上,随线圈一起转动，把从光源射来的光反射到随线圈一起转动，把

12、从光源射来的光反射到标尺上形成一个光点，当线圈转过一个很小的角度标尺上形成一个光点，当线圈转过一个很小的角度时，反射光点有明显的移动。采用光点偏转法，可时，反射光点有明显的移动。采用光点偏转法，可大大提高了灵敏度。大大提高了灵敏度。 永久磁铁永久磁铁B、S产生磁场，圆柱形软铁芯使磁场呈均匀辐射产生磁场，圆柱形软铁芯使磁场呈均匀辐射状。状。 2偏转部分偏转部分 线圈可以在磁场内转动，上下两端用金属悬丝绷紧，金属线圈可以在磁场内转动，上下两端用金属悬丝绷紧，金属丝同时作为线圈的电流引线。丝同时作为线圈的电流引线。 3读数部分（小镜和弧形标尺）读数部分（小镜和弧形标尺） 小镜固定在线圈上，它把光源射

13、来的光反射到弧形标尺上小镜固定在线圈上，它把光源射来的光反射到弧形标尺上并成一光标，见图并成一光标，见图2-3。当没有电流通过线圈时，反射光标。当没有电流通过线圈时，反射光标位于弧形标尺的零点上，当某一稳定电流流过线圈时，线位于弧形标尺的零点上，当某一稳定电流流过线圈时，线圈受到的磁力矩为圈受到的磁力矩为 式中，为线圈匝数，为磁感应强度，为线圈面积。式中，为线圈匝数，为磁感应强度，为线圈面积。 2 2、灵敏电流计的工作原理、灵敏电流计的工作原理1磁场部分磁场部分灵敏电流计的结构见图灵敏电流计的结构见图5-24-1，主要由三部分组成：，主要由三部分组成： NBSIMB 线圈在磁力矩的作用下而产生

14、转动，悬丝随线圈转动而产生的反向扭转力矩为 式中，为扭转系数，为线圈转过的角度。 当和大小相等时，光标停在新的平衡位置。由图2-3知标尺读数 ，由于 得,DMDld2DNBSI kdNBSlDdI2 由此可见，通过电流计的电流由此可见，通过电流计的电流I与反射光标在弧与反射光标在弧形标尺上的读数形标尺上的读数d成正比，式中成正比，式中 称为称为电流计的电流常数，即光标移动对应的电流值，电流计的电流常数，即光标移动对应的电流值，其倒数称为电流计的灵敏度，上式可写为其倒数称为电流计的灵敏度，上式可写为 式中表示单位电流引起的光标移动距离。灵敏式中表示单位电流引起的光标移动距离。灵敏电流计中采用电流

15、计中采用“光指针光指针”代替普通电表的金属代替普通电表的金属指针，相当于大大加长了指针的长度，进一步指针，相当于大大加长了指针的长度，进一步提高了电表的灵敏度。提高了电表的灵敏度。 SIkId/)2/( NBSlDk 2 2、灵敏电流计的工作原理、灵敏电流计的工作原理 当有电流当有电流Ig通过灵敏电流计的线通过灵敏电流计的线圈时，线圈受到电磁力矩作用偏转，圈时，线圈受到电磁力矩作用偏转，当电磁力矩当电磁力矩= =张丝的扭转反力矩时，张丝的扭转反力矩时，线圈停止在某一位置，转过线圈停止在某一位置，转过角，角， 与与Ig成正比。成正比。小镜也转过小镜也转过角，因而角，因而反射光线相对平衡位置就转过

16、了反射光线相对平衡位置就转过了2 2角。此时角。此时,光点在标尺上移动一段距光点在标尺上移动一段距离离n,n,n n与与成正比，因此，成正比，因此，n 也就与电流也就与电流 Ig Ig 成正比，可见，由光点成正比，可见，由光点的移动距离的移动距离n可测出电流的大小。可测出电流的大小。2 lnnkIg015152lk比例常数，称为电流计常数，比例常数，称为电流计常数，单位：单位：A/mm。iSk1Si电流计灵敏度。电流计灵敏度。3 3、线圈运动的阻尼特性、线圈运动的阻尼特性 从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时要产生感应电动势。检流计工作时，总是由它要产生

17、感应电动势。检流计工作时，总是由它的内阻的内阻Rg与外电路上总电阻与外电路上总电阻R外外 构成一个回路，构成一个回路，因而线圈有感应电流通过。这个电流与磁场相因而线圈有感应电流通过。这个电流与磁场相互作用互作用, 会产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩会产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩M， M的大小与回路总电阻成反比，即：的大小与回路总电阻成反比，即：外RRMg1临界阻尼振动状态 过阻尼振动状态 欠阻尼振动状态 当当R外外 较大时，较大时，M较小，线圈作振幅逐渐衰减的振动，需经较较小，线圈作振幅逐渐衰减的振动，需经较长的时间才停止在新的平衡位置；欠阻尼振动状态长的时间才停止在新的平衡位置；欠阻尼振动状

18、态当当R R外外 较小时，较小时，M较大，线圈缓慢地趋向新的平衡位置，而不较大，线圈缓慢地趋向新的平衡位置，而不会越过平衡位置；过阻尼振动状态会越过平衡位置；过阻尼振动状态当当R外外适当时，线圈能很快达到平衡位置而不发生振动。适当时，线圈能很快达到平衡位置而不发生振动。 临界阻尼振动状态临界阻尼振动状态外RRMg1 考虑线圈从平衡位置回到零点的过程，我们可以在考虑线圈从平衡位置回到零点的过程，我们可以在检流计两端并联一个电键检流计两端并联一个电键K，如下图所示：当，如下图所示：当K K合上时，合上时，R R外外0 0，电磁阻尼很大，线圈立即停止运动，如断开，电磁阻尼很大，线圈立即停止运动，如断

19、开接外电路 从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临界状态时，线圈到达平衡位置所需要的时间最短，最界状态时，线圈到达平衡位置所需要的时间最短，最便于测量。因此，在实际工作中，必须考虑使检流计便于测量。因此，在实际工作中，必须考虑使检流计工作或接近工作在临界状态。工作或接近工作在临界状态。 电路，在光点返回零点时电路，在光点返回零点时按下按下K K，线圈就会立即停在，线圈就会立即停在零点这就节约测量时间。零点这就节约测量时间。K K称为阻尼电键。称为阻尼电键。 GKn=0AC15/6AC15/6型检流计型检流计分流器接线柱零点调节电源圆形线圈圆形线圈小

20、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

21、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。让我们一起来学习吧 1.1.分类分类 (1)(1)互感器式钳形电流表。互感器式钳形电流表。 (2)(2)电磁系钳形电流

22、表。电磁系钳形电流表。钳形电流表的最大优点钳形电流表的最大优点 钳形电流表是一种便携式仪表，主要能在钳形电流表是一种便携式仪表，主要能在不停电不停电的情况下测量交流电流。的情况下测量交流电流。 常用的是常用的是互感器式互感器式钳形电流表，由电流互钳形电流表，由电流互感器和整流系仪表组成。感器和整流系仪表组成。它只能测量交流它只能测量交流电流电流。电磁系电磁系仪表可动部分的偏转与电流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。的极性无关，因此，它可以交直流两用。2.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，将通有握紧钳形电流表的把手时，铁心张开，

23、将通有被测电流的导线放入钳口中。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组。相当于电流互感器的二次绕组。 于是二次绕组便感应出电流，送入整流系电流于是二次绕组便感应出电流，送入整流系电流表，使指针偏转，指示出被测电流值。（电流表表，使指针偏转，指示出被测电流值。（电流表的标度值是按一次侧电流刻度的）的标度值是按一次侧电流刻度的）3.使用方法使用方法 （1）检查钳形表）检查钳形表 （2）选择合适的量程）选择合适的量程 （3

24、）测量电流）测量电流 （4）记录测量结果）记录测量结果 （5）维护保养）维护保养（1）检查钳形表）检查钳形表 使用前，检查钳形电流表有无损坏，使用前，检查钳形电流表有无损坏， 指针是否指向零位。如发现没有指向零位，指针是否指向零位。如发现没有指向零位，可用小螺丝刀轻轻旋动机械调零旋钮，使可用小螺丝刀轻轻旋动机械调零旋钮，使指针回到零位上。指针回到零位上。 检查钳口的开合情况以及钳口面上有检查钳口的开合情况以及钳口面上有 无污物。如钳口面有污物，可用溶剂洗净无污物。如钳口面有污物，可用溶剂洗净并擦干；如有锈斑，应轻轻擦去锈斑。并擦干；如有锈斑，应轻轻擦去锈斑。 （2）选择合适的量程）选择合适的量

25、程 将量程选择旋钮置于合适位置，使测将量程选择旋钮置于合适位置，使测 量时指针偏转后能停在精确刻度上，以减量时指针偏转后能停在精确刻度上，以减少测量的误差。少测量的误差。转换量程应在退出导线后转换量程应在退出导线后进行进行。 （3）测量电流）测量电流 紧握钳形电流表把手和扳手，按动扳紧握钳形电流表把手和扳手，按动扳 手打开钳口，将被测线路的一根载流电线手打开钳口，将被测线路的一根载流电线置于钳口内中心位置，再松开扳手使两钳置于钳口内中心位置，再松开扳手使两钳口表面紧紧贴合。口表面紧紧贴合。 （4）记录测量结果）记录测量结果 将表拿平，然后读数，即测得的电流值。将表拿平，然后读数，即测得的电流值

26、。 被测电流过小被测电流过小(小于小于5A)时，为了得到较准时，为了得到较准确的读数，若条件允许，可将被测导线绕确的读数，若条件允许，可将被测导线绕几圈后套进钳口进行测量。此时，钳形表几圈后套进钳口进行测量。此时，钳形表读数除以钳口内的导线根数，即为实际电读数除以钳口内的导线根数，即为实际电流值流值（5）维护保养）维护保养 使用完毕，退出被测电线。将量程选使用完毕，退出被测电线。将量程选 择旋钮置于高量程挡位上，以免下次使用择旋钮置于高量程挡位上，以免下次使用时不慎损伤仪表时不慎损伤仪表。课堂练习课堂练习 1、钳形电流表主要能在、钳形电流表主要能在 的情况下测量的情况下测量交流电流。交流电流。

27、 2、常用的是、常用的是 钳形电流表，由钳形电流表，由 和和 组组成。成。 3、被测电流过小时，为了得到较准确的读、被测电流过小时，为了得到较准确的读数，若条件允许，可将被测导线数，若条件允许，可将被测导线 进行测进行测量。此时，钳形表读数除以钳口内的导线量。此时，钳形表读数除以钳口内的导线根数，即为根数，即为 。兆欧表构造示意图兆欧表构造示意图10001000500500200200100100303010100 0F2NSUI2RxRI1+ +- -MF2IF1F1永永久久磁磁铁铁磁场是不磁场是不均匀的均匀的RRUI11xRRUI221000100050050020020010010030

28、3010100 0F2NSUI2RxRI1+ +- -MF2IF1F1)( 21IIf 或或)()()(3112221ffkfkII RRRRIIx1221)()()(1221xxRfRRRRfIIf (1)、测量前先将兆欧表进行一次开路、测量前先将兆欧表进行一次开路和短路试验，检查兆欧表是否正常。具体和短路试验，检查兆欧表是否正常。具体操作为：将两连接线开路，摇动手柄指针操作为：将两连接线开路，摇动手柄指针应指在无穷大处，再把两连接线短接一下，应指在无穷大处，再把两连接线短接一下，指针应指在零处。指针应指在零处。 ( 2)、被测设备必须与其他电源断开，测量、被测设备必须与其他电源断开，测量完

29、毕一定要将被测设备充分放电（约需完毕一定要将被测设备充分放电（约需23分钟），以保护设备及人身安全。分钟），以保护设备及人身安全。 (3)、兆欧表与被测设备之间应使用单、兆欧表与被测设备之间应使用单股线分开单独连接，并保持线路表面清洁股线分开单独连接，并保持线路表面清洁干燥，避免因线与线之间绝缘不良引起误干燥，避免因线与线之间绝缘不良引起误差。差。 (4)、摇测时，将兆欧表置于水平位置，、摇测时，将兆欧表置于水平位置，摇把转动时其端钮间不许短路。摇测电容摇把转动时其端钮间不许短路。摇测电容器、电缆时，必须在摇把转动的情况下才器、电缆时，必须在摇把转动的情况下才能将接线拆开，否则反充电将会损坏兆

30、欧能将接线拆开，否则反充电将会损坏兆欧表。表。 (5)、为了防止被测设备表面泄漏电阻，、为了防止被测设备表面泄漏电阻，使用兆欧表时，应将被测设备的中间层使用兆欧表时，应将被测设备的中间层（如电缆壳芯之间的内层绝缘物）接于保（如电缆壳芯之间的内层绝缘物）接于保护环。护环。 (6)、摇动手柄时，应由慢渐快，均匀、摇动手柄时，应由慢渐快，均匀加速到加速到120rmin，并注意防止触电。摇动，并注意防止触电。摇动过程中，当出现指针已指零时，就不能再过程中，当出现指针已指零时，就不能再继续摇动，以防表内线圈发热损坏。继续摇动，以防表内线圈发热损坏。 (7)、禁止在雷电天气或在邻近有带高、禁止在雷电天气或

31、在邻近有带高压导体的设备处使用兆欧表测量。压导体的设备处使用兆欧表测量。 (8)、应视被测设备电压等级的不同选用合、应视被测设备电压等级的不同选用合适的绝缘电阻测试仪。一般额定电压在适的绝缘电阻测试仪。一般额定电压在500伏以下的设备，选用伏以下的设备，选用500伏或伏或1000伏的兆欧伏的兆欧表；额定电压在表；额定电压在500伏及以上的设备，选用伏及以上的设备，选用10002500伏的兆欧表。量程范围的选用一伏的兆欧表。量程范围的选用一般应注意不要使其测量范围过多的超过所般应注意不要使其测量范围过多的超过所测设备的绝缘电阻值，以免使读数产生较测设备的绝缘电阻值，以免使读数产生较大的误差。大的

32、误差。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 一、电动系仪表的结构一、电动系仪表的结构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 = 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

33、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。二 电动系仪表的技术特点 （1 1）准确度高（可达）准确度高（可达0.10.050.10.05级），交直流两级），交直流两用，还可测量非正弦；用，还可测量非正弦； （2 2）频率特性好；）频率

34、特性好； （3 3）易受外磁场影响；）易受外磁场影响； （4 4）本身消耗功率大，电压表内阻较小；）本身消耗功率大，电压表内阻较小； （5 5）仪表的过载能力差；）仪表的过载能力差； （6 6）刻度不均匀；）刻度不均匀； （7 7）价格较高。）价格较高。 电动系电流表电动系电流表 同磁电式仪表相同，电动式仪表的活动线圈也要用比较细同磁电式仪表相同，电动式仪表的活动线圈也要用比较细的导线绕制，动圈电流也是通过游丝导入，所以动圈允许通过的导线绕制，动圈电流也是通过游丝导入，所以动圈允许通过的电流不能太大。作为小量程电流表使用时，固定线圈与可动的电流不能太大。作为小量程电流表使用时，固定线圈与可动线

35、圈串联，作为大量程使用时，由于可动线圈不允许通过大电线圈串联，作为大量程使用时，由于可动线圈不允许通过大电流，故可动线圈只能与固定线圈并联。流，故可动线圈只能与固定线圈并联。 测量测量0.5A电流时：电流时：I1=I2=I =KI2 量程大于量程大于0.5A时：设时：设 I1=k1I，I2=k2I，cos=k3则则2223211IKIKkkkK小量程电流表，固定线圈可与可动线圈串联小量程电流表，固定线圈可与可动线圈串联大量程电流表，固定线圈可大量程电流表，固定线圈可与可动线圈并联与可动线圈并联 电动式电压表电动式电压表 电动式电压表一般是把定圈和动圈串联以后再电动式电压表一般是把定圈和动圈串联

36、以后再根据量程大小，串联不同的附加电阻。根据量程大小，串联不同的附加电阻。三 单相电动系功率表D26-WD26-W型便携式单相功率表型便携式单相功率表( (一一) )单相功率表的结构和工作原理单相功率表的结构和工作原理1.1.结构结构静圈静圈( ( 称为瓦特表的电流线圈称为瓦特表的电流线圈动圈动圈( (：称为瓦特表的电压线圈：称为瓦特表的电压线圈 电动式瓦特表原理线路电动式瓦特表原理线路负载负载i1ii2+u-*R原理示意图原理示意图 2.2.工作原理工作原理 电动式瓦特表原理线路电动式瓦特表原理线路负载负载i1i1i2+u-*R121iiiiPKIUKRUKIIKIppvcoscoscos2

37、1 是电压支路的总电阻，即动圈电是电压支路的总电阻，即动圈电阻和附加电阻之和。阻和附加电阻之和。 I2正比正比U，且，且可认为可认为i2与与u同相同相I222()UUIRRLvR( (二二) )单相电功率表的使用方法单相电功率表的使用方法 1 1功率表的量程及其选择功率表的量程及其选择 电流量程电流量程I IN N 电压量程电压量程U UN N 功率量程功率量程P PN N D19-W. D19-W.型功率表的电流量程为型功率表的电流量程为5/10 A 5/10 A ， 电压量程为电压量程为150/300 V 150/300 V ， 其功率量程有其功率量程有: : P1=5X150=750 W

38、 P2=10X150=1500 W 或或P2=5X300=1500 W P3 =10X300=3 000 W 有一感性负载，额定功率为有一感性负载，额定功率为400W，额定电，额定电压为压为220V , ,功率因数为功率因数为0.75 。现用。现用D19- W. .型功率表的电流量程为型功率表的电流量程为2.5/5 A ，电压量程，电压量程为为150/300 V ，去测量它实际消耗的功率，去测量它实际消耗的功率，试选择所用功率表的量程。试选择所用功率表的量程。 解解: :因为负载额定电压为因为负载额定电压为220V，应选功率表电压量程为，应选功率表电压量程为30000V负载额定电流为负载额定电

39、流为I I=2.42 A 故确定选用电流量程为故确定选用电流量程为2.5 A ，电压量程为，电压量程为30000V，功率量，功率量程为程为30000*2. 5= 750 0W的的功率表。功率表。 在使用功率表时，不仅要注意使被测功率不超在使用功率表时，不仅要注意使被测功率不超过仪表的功率量程，通常还要用流表、电压表去监过仪表的功率量程，通常还要用流表、电压表去监视被测电路的电流和电压，使之不超过功率表的电视被测电路的电流和电压，使之不超过功率表的电流量程和电压量程，确保仪表安全可靠地运行。流量程和电压量程，确保仪表安全可靠地运行。2正确接线1 1.电流线圈与负载串联电流线圈与负载串联2 2.电

40、压线圈与负载并联电压线圈与负载并联3 3.两线圈端同接高电位端（或同接低电两线圈端同接高电位端（或同接低电位端）位端）图（图（a）适用于负载阻抗远）适用于负载阻抗远大大于电流线圈阻抗，称为于电流线圈阻抗，称为 “瓦特表电压支路瓦特表电压支路前前接接”；图（图（b）适用于负载阻抗远）适用于负载阻抗远小小于电流线圈阻抗，称为于电流线圈阻抗，称为 “瓦特表电压支路瓦特表电压支路后后接接”。1 1）电压线圈前接法（负载电阻远大于电流线圈电阻）电压线圈前接法（负载电阻远大于电流线圈电阻）2 2）电压线圈后接法（负载电阻远小于电压线圈电阻）电压线圈后接法（负载电阻远小于电压线圈电阻）案例：用互感器扩大单相

41、功率表量程案例：用互感器扩大单相功率表量程 如果被测电路功率大于功率表量程，则必须加接电如果被测电路功率大于功率表量程，则必须加接电流互感器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图所流互感器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图所示。电路实际功率为示。电路实际功率为 Pk1k2P1 用电流互感器和电压互感器扩大单相功率表量程用电流互感器和电压互感器扩大单相功率表量程 多量程(量程的扩大)图图1 电流量程的扩大电流量程的扩大图图2 电压量程的扩大电压量程的扩大3 3正确操作正确操作1 1）换量程时应停电）换量程时应停电2 2）顺序测量）顺序测量3 3）反偏时的处理（电流端钮接线交换）反偏时的处理（电流

42、端钮接线交换）4 4正确读数正确读数 1 1）求分格常数）求分格常数 2 2）读偏转指示格数）读偏转指示格数 D D 3 3）计算实测功率）计算实测功率 P=CD 式中式中P为被测功率为被测功率,C为标尺的每格瓦数为标尺的每格瓦数,又称又称瓦特表的功率常数。瓦特表的功率常数。)/(maxmaxmax格瓦DIUC 在电力系统中，发电量和用电量都是以电能作为在电力系统中，发电量和用电量都是以电能作为计算标准的，因此电能的测量是一种必不可少的计算标准的，因此电能的测量是一种必不可少的测量。测量。 我们知道，电能等于功率与时间的乘积。在测量我们知道，电能等于功率与时间的乘积。在测量发电机发出多少电能或

43、负载吸收多少电能时，测发电机发出多少电能或负载吸收多少电能时，测量仪表不仅要反映出发电机发出多少功率或负载量仪表不仅要反映出发电机发出多少功率或负载吸收多少功率，而且还要反映出功率延续的时间，吸收多少功率，而且还要反映出功率延续的时间，即要反映出电能随时间积累的总和。电能表就是即要反映出电能随时间积累的总和。电能表就是用来测量某一段时间内，发电机发出多少电能或用来测量某一段时间内，发电机发出多少电能或负载吸收多少电能的仪表。负载吸收多少电能的仪表。 本章主要介绍感应系电能表的结构、工作原理和本章主要介绍感应系电能表的结构、工作原理和使用方法，三相有功和无功电能表等。使用方法，三相有功和无功电能

44、表等。电能表的分类电能表的分类 电能表就是电度表。电能表按其结构、工作原理电能表就是电度表。电能表按其结构、工作原理和测量对象等可以分为许多类，且分类方法也很和测量对象等可以分为许多类，且分类方法也很多。多。 按结构和工作原理可分为电气机械式电能表按结构和工作原理可分为电气机械式电能表和数字式电能表两大类。和数字式电能表两大类。 电气机械式电能表又分为电动系和感应系两类。电气机械式电能表又分为电动系和感应系两类。电能表的分类电能表的分类 电动系电能表相当于把电动系功率表的游丝去掉，电动系电能表相当于把电动系功率表的游丝去掉，采用多少个活动线圈，加上换向装置，让它的活采用多少个活动线圈，加上换向

45、装置，让它的活动部分可以连续转动，从而进行电能测量。用来动部分可以连续转动，从而进行电能测量。用来测量直流电能的电能表就是电动系电能表。由于测量直流电能的电能表就是电动系电能表。由于电动系电能表结构复杂、造价高，所以对于需要电动系电能表结构复杂、造价高，所以对于需要量大、用来测量交流电能的电能表不宜采用电动量大、用来测量交流电能的电能表不宜采用电动系结构。系结构。 感应系电能表是用于交流电能测量的仪表，它的感应系电能表是用于交流电能测量的仪表，它的转动力矩较大，结构牢固，价格便宜。目前仍是转动力矩较大，结构牢固，价格便宜。目前仍是国内外大量使用的一类交流电能表。国内外大量使用的一类交流电能表。

46、电能表的分类电能表的分类 （）数字式电能表。数字式电能表是随着电子（）数字式电能表。数字式电能表是随着电子技术的发展而出现的一种新型电能表。它的优点技术的发展而出现的一种新型电能表。它的优点是没有转动部分，准确度高。例如国内市场上，是没有转动部分，准确度高。例如国内市场上，已有已有0.02级、级、0.05级、级、0.1和和0.2级数字式标准电能级数字式标准电能表；国外德国西门子公表；国外德国西门子公?司生产的准确度为司生产的准确度为0.2级级的的7EC1021-1A型三相安装式数字电能表以及西纽型三相安装式数字电能表以及西纽姆伯格（）公司推出姆伯格（）公司推出的系列单相数字电能表等就是这一类新

47、型的系列单相数字电能表等就是这一类新型电能表。尽管数字电能表由于结构复杂，成本较电能表。尽管数字电能表由于结构复杂，成本较高，可靠性较差等原因，使得它尚未被广泛应用，高，可靠性较差等原因，使得它尚未被广泛应用，但它仍是一种很有发展前途的新型仪表。但它仍是一种很有发展前途的新型仪表。电能表的分类电能表的分类 根据使用，电能表分为单相电能表和三相电根据使用，电能表分为单相电能表和三相电能表。能表。 根据测量对象的不同，电能表可分为有功电根据测量对象的不同，电能表可分为有功电能表和无功电能表两类。有功能表和无功电能表两类。有功?电能表用来测量有电能表用来测量有功电能，无功电能表用来测量无功电能。功电

48、能，无功电能表用来测量无功电能。 根据电能表的准确度不同，可分为一般电能根据电能表的准确度不同，可分为一般电能表和用于校验一般电能表的标准电能表。表和用于校验一般电能表的标准电能表。电能表的分类电能表的分类 按照用途不同，电能表可分为普通使用的电按照用途不同，电能表可分为普通使用的电能表和作特殊使用的特种电能表。特种电能表有能表和作特殊使用的特种电能表。特种电能表有以下几种：以下几种： （）用来自动监视并控制用电单位日用电量及（）用来自动监视并控制用电单位日用电量及电能计量控制的电力定量器。电能计量控制的电力定量器。 （）附带有测量在一定积算周期内最大平均功（）附带有测量在一定积算周期内最大平

49、均功率指示器的最大需量电能表。率指示器的最大需量电能表。 （）测量线路损耗的铜损电能表（如（）测量线路损耗的铜损电能表（如DD14-2型）。型）。 （）测量大型含铁心电器（如变压器）铁心损（）测量大型含铁心电器（如变压器）铁心损耗的铁损电能表（如耗的铁损电能表（如DD14-1型）。型）。感应型电能表感应型电能表 由一个或几个固定的交流电磁铁产生的磁场与其由一个或几个固定的交流电磁铁产生的磁场与其在可动导体元件中感应的电流相互作用而工作的在可动导体元件中感应的电流相互作用而工作的仪表称为感应仪表。它的主要用途是测量交流电仪表称为感应仪表。它的主要用途是测量交流电能。本章以单相电能表为例说明其结构

50、、工作原能。本章以单相电能表为例说明其结构、工作原理、误差及调整方法。理、误差及调整方法。 感应系电能表作为测量的专用仪表，在电力系统感应系电能表作为测量的专用仪表，在电力系统的发电，供电和用电的各个环节中，得到了广泛的发电，供电和用电的各个环节中，得到了广泛的应用。感应系电能表的种类、型号尽管很多，的应用。感应系电能表的种类、型号尽管很多，但是它们的基本结构都是相似的。但是它们的基本结构都是相似的。感应型电能表的结构和工作原理感应型电能表的结构和工作原理 感应系单相交流电能表有切线型和射线型感应系单相交流电能表有切线型和射线型二种形式，图是它的结构示意图，两种结二种形式，图是它的结构示意图，

51、两种结构的主要区别是铁心平面安放位置不同。构的主要区别是铁心平面安放位置不同。交流单相电能表的结构交流单相电能表的结构1.电压线圈电压线圈2.电流线圈电流线圈3.铝盘铝盘4.转轴转轴5.上轴承上轴承6.下轴承下轴承7.蜗轮、蜗杆蜗轮、蜗杆8.永久磁钢永久磁钢9.计数装置计数装置10.端纽端纽11.铭牌铭牌感应型电能表的结构感应型电能表的结构 图中包括以下几个主要部分图中包括以下几个主要部分 测量机构测量机构 （）驱动元件：即产生转动力矩的元件，包括（）驱动元件：即产生转动力矩的元件，包括固定线圈的可动铝盘。固定线圈有电压线圈，固定线圈的可动铝盘。固定线圈有电压线圈，与负载并联；电流线圈，与负载

52、串联，二线圈与负载并联；电流线圈，与负载串联，二线圈产生的三个交变磁通，都穿过铝盘，故名为产生的三个交变磁通，都穿过铝盘，故名为“三三磁通磁通”铝盘在磁通作用下感应涡流，并与磁通相铝盘在磁通作用下感应涡流，并与磁通相互作用，产生电磁力。互作用，产生电磁力。 （）制动元件：为使铝盘在不同转动力矩作用（）制动元件：为使铝盘在不同转动力矩作用下能产生不同转速，需要有一个与速度成一定比下能产生不同转速，需要有一个与速度成一定比例的制动力矩，电能表制动力矩由永久磁铁与例的制动力矩，电能表制动力矩由永久磁铁与铝盘组成。因此永久磁铁产生的制动力矩方向总铝盘组成。因此永久磁铁产生的制动力矩方向总是与转矩方向相

53、反。是与转矩方向相反。 （）积算机构：用来计算电能表铝盘的转数，（）积算机构：用来计算电能表铝盘的转数，以实现电能的测量和积算。它包括安装在转轴上以实现电能的测量和积算。它包括安装在转轴上的蜗杆、蜗轮、计数器的蜗杆、蜗轮、计数器齿轮和字轮。齿轮和字轮。 补偿调整装置（如轻载调整、相角调整、温补偿调整装置（如轻载调整、相角调整、温度补偿等）。度补偿等）。 辅助部件（表盖、底座、基架端钮盒和铬牌辅助部件（表盖、底座、基架端钮盒和铬牌等）。等）。感应型电能表工作原理感应型电能表工作原理 电压线圈通入交流电压之后，产生电压线圈通入交流电压之后，产生U ，U分为两部分为两部分交变磁通；分交变磁通； 穿过

54、铝盘的部分穿过铝盘的部分U1称为工作磁通；称为工作磁通； 不穿过铝盘而自行闭合的部分不穿过铝盘而自行闭合的部分L称为非工作磁通；称为非工作磁通； 调节调节 L大小可以改变大小可以改变U1 与电压的相位差；与电压的相位差； 电流线圈通入负载电流后，产生交变磁通电流线圈通入负载电流后，产生交变磁通I， I二二次穿过铝盘，分别标以次穿过铝盘，分别标以I1 、 I2 见图。见图。 三个交变磁通三个交变磁通u1 、 I1 、 I2 穿过铝盘，分别感穿过铝盘，分别感应出涡流应出涡流Iu、Ii，磁通与涡流之间相互作用产生，磁通与涡流之间相互作用产生的电磁力矩，驱使铝盘转动的电磁力矩，驱使铝盘转动 变交磁通变

55、交磁通u1 、 I1 、 I2 不但所处的空间不同，不但所处的空间不同，而且初相也不同。两者结合起来就形成了而且初相也不同。两者结合起来就形成了“移进移进磁场磁场”。可以证明移进磁场的移进方向是从相位。可以证明移进磁场的移进方向是从相位超前的磁通位置移向相位滞后的磁通位置，这也超前的磁通位置移向相位滞后的磁通位置，这也是驱动铝盘转动的方向。是驱动铝盘转动的方向。 转动力矩由两部分所组成：电压磁通由转动力矩由两部分所组成：电压磁通由u1与电流磁通所产生的涡流与电流磁通所产生的涡流Ii，相互作用，相互作用而产生，电流磁通而产生，电流磁通I1 、I2与电压磁通与电压磁通所产生的涡流所产生的涡流Iu相

56、互作用所产生。我们可相互作用所产生。我们可以分四个区域来研究电能表力矩的产生以分四个区域来研究电能表力矩的产生 sinIUKMcos11IUiKMcos22UIiKMcoscos2121UIIUDiKiKMMMcosfKIUcosKUIMDKnMMMMIUmZ电能表向量图有功电能表接线 直接接入式有功电能表接线 经互感器接入式 有功电能表接线 用单相电能表计量380V单相负载有功电能表接线 用单相电能表计量380V单相负载cosABABABIUP)30cos(1ABANIUP)30cos(2BABNIUP21PPP)30cos()30cos(ABANIUcoscos3ABABABANIUIU单相电能表接线 DDS988 单相电子式电能表接线图单项电能表接线 DDS988 单相电子式电能表接线图(继电器)三相四线有功电能表的接线 直接接入式三相四线有功电能表的