电工仪表及应用

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%m AA 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

3、压仪表绝缘试验电压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 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

4、，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，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

5、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

6、。圆形线圈圆形线圈小室小室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

7、磁化化( (同一端的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。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 FF可动线圈可动线圈固定线

8、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

9、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。IRRRIA000 IRRRIA0A0 100A IIRR1 :00A IIRR解解0.100510.005120 0V00RRRUU 0V00RRRUU 1)(00V UURR1)( :00V UURR解解10k1)50300(2000 零欧姆零欧姆调整调整机械零机械零位调整位调整20010050403020105010020030

10、0400500246810101522A-V-010V-dB-10V.mA10V+dB+50010 100500255110k1k10010150550500500100VAmAV转换开关转换开关 DT-830 DT-830型万用表的面板图型万用表的面板图POWEROFF ONBEChFE晶体管晶体管插孔插孔显示器电源开关电源开关转换开关转换开关输入输入插座插座hFEDCAVACACADCV10AmACOMV213 cos21IkI UIcosk Pk AZiABZCZiBiC TIUtiuTP0AACAAC1 cosd1AZiABZCZiBiC TIUtiuTP0BBCBBC2 cosd1A

11、UCUBIAICIBUACUBCU cosIUll3 *ABC 三相功率表的连接图三相功率表的连接图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RRUI11xRRUI2210001000500500200200100100303010100 0F2NSUI2RxRI1+ +- -MF2IF1F1)( 21IIf 或或)()()(3112221ffkfkII RRRRIIx1221)()()(1221xxRfRRRRfIIf 直流单臂电桥直

12、流单臂电桥直流单臂电桥（惠斯登电桥）如图:测量范围：1106Rx-是被测电阻电桥平衡时通过检流计的电流等于零平衡条件：平衡条件：R2:R4=Rx:R3Rx=把含有把含有R2和和R4的两个相邻电阻的桥臂的两个相邻电阻的桥臂叫比例臂，把含有叫比例臂，把含有R3的桥臂叫比较臂。的桥臂叫比较臂。GRxR3R2R4被测电阻被测电阻(Rx) = 比例臂的比值（比例臂的比值（ R2/R4) 比较臂电阻（比较臂电阻（R3）R2R4R3比例臂比例臂R2/R4的比值一定。如的比值一定。如QJ-23型比值分型比值分 0.001, 0.01, 0.1, 1, 10，100, 1000 七档，七档，比较臂做成四档，分别

13、为比较臂做成四档，分别为1欧，欧， 10欧，欧， 100欧，欧， 1000欧欧单臂电桥外壳上部件单臂电桥外壳上部件1.检流计指针：检流计指针：当有电流流过检流计时，指针会发生偏转，流过电流方向不同，指针当有电流流过检流计时，指针会发生偏转，流过电流方向不同，指针会偏转方向也不同。会偏转方向也不同。2.比例臂旋钮，比较臂旋钮：比例臂旋钮，比较臂旋钮：分别连接分别连接R2,R4电阻和电阻和R3电阻电阻,通过调节旋钮可以选则相应电阻与之相通过调节旋钮可以选则相应电阻与之相连连,最后最后Rx 读数为比例臂和比较臂的乘积读数为比例臂和比较臂的乘积.3.调零器调零器:用以测量前的指针调零用以测量前的指针调

14、零,须将检流计锁扣打开须将检流计锁扣打开,才能调零才能调零.4.检流计按钮开关检流计按钮开关 G 和电源开关和电源开关 B: 能旋转能旋转90度，可锁住，测量过程中先按度，可锁住，测量过程中先按 B后按后按 G，测量完毕和先松，测量完毕和先松G后松后松B。认识单臂电桥面板各旋钮的位置和作用：认识单臂电桥面板各旋钮的位置和作用：1 - 待测电阻待测电阻Rx接线柱接线柱 2 - 检流计开关检流计开关 G 3 - 电源开电源开关关B4 - 检流计检流计 5 - 检流计调零旋钮检流计调零旋钮 6- 检流计接线柱检流计接线柱（使用内检流（使用内检流计时，将计时，将“外接外接”接线柱短路，使用外检流计时，

15、将接线柱短路，使用外检流计时，将“内内接接”接线柱短路）接线柱短路）7- 外接电源接线柱外接电源接线柱 8 - 比例臂比例臂 9 - 比较臂比较臂 单臂电桥测量过程单臂电桥测量过程1.将被测电阻接入将被测电阻接入“Rx”接线柱两端。估计被测电阻值，选则比例臂接线柱两端。估计被测电阻值，选则比例臂的适当数值。先按电源开关的适当数值。先按电源开关 B，再按下检流计开关，再按下检流计开关 G ，调节比例臂，调节比例臂和比较臂旋钮，使检流计指针为零，此时电桥平衡，可读数。和比较臂旋钮，使检流计指针为零，此时电桥平衡，可读数。2.选则比例臂倍率原则：选则比例臂倍率原则：19.99 选选0.001档档 1

16、099.9 选选0.01档档100999 选选0.1档档 10009K99 选选1档档10K99K9 选选10档档 100K999K 选选100档档 1000K1M 选选1000档档3.选则比较臂电阻原则：选则比较臂电阻原则：选比较臂电阻应接近粗测电阻值选比较臂电阻应接近粗测电阻值4.对无法估计被测电阻值，一般将比例臂倍率放对无法估计被测电阻值，一般将比例臂倍率放“1”档，比较臂放档，比较臂放在在1000档上，按下开关，此时若检流计指针晃向档上，按下开关，此时若检流计指针晃向“+”边，说明被边，说明被测电阻测电阻 1000,可将比例臂倍率放可将比例臂倍率放“10”档再试。档再试。若开始时检流计

17、指针晃向若开始时检流计指针晃向“-”边，说明被测电阻边，说明被测电阻1000,可将比例臂可将比例臂倍率放倍率放“0.I”或或“0.01”档再试。直至检流计平衡。档再试。直至检流计平衡。0.10.010.00111010010000134567892344567890145678901233456789012X1X10X1000X100X1X2BGGB123456798 单臂电桥使用注意事项单臂电桥使用注意事项 1.1.使用前先把使用前先把检流计锁扣打开，并调节调零器使指针置于检流计锁扣打开，并调节调零器使指针置于零位。零位。 2. Rx 接好后，先估计一下被测电阻阻值范围，选则合适接好后，先估

18、计一下被测电阻阻值范围，选则合适的比例臂的比例臂 ，以保正比较臂能充分利用。如，以保正比较臂能充分利用。如Rx为几个欧姆为几个欧姆时，应选比率为时，应选比率为0.001 3.检流计开关检流计开关 “G ”电源开关电源开关“B ”的使用：测量时先的使用：测量时先按按“B ”再按再按“G ”选定倍率后，若检流计向选定倍率后，若检流计向“+”偏转，偏转，说明比较臂说明比较臂 选小了，应增加比较臂选小了，应增加比较臂 数值。反之若检流计数值。反之若检流计向向“-”偏转，说明比较臂偏转，说明比较臂 选大了，应减小比较臂选大了，应减小比较臂 数值。数值。测量完毕后，应先松检流计开关测量完毕后，应先松检流计

19、开关 “G ”后松电源开关后松电源开关“B ”。 4.在电桥调平衡过程中，不要将检流计按钮按死，应每改在电桥调平衡过程中，不要将检流计按钮按死，应每改变一次比较臂变一次比较臂 电阻，按一次按钮测量一次，直至平衡后电阻，按一次按钮测量一次，直至平衡后再把检流计按钮按死。再把检流计按钮按死。 直流双臂电桥直流双臂电桥直流双臂电桥（凯尔文电桥）直流双臂电桥（凯尔文电桥）测量范围测量范围 0.00011用途：大容量的电动机，变压器绕组的直流电阻。用途：大容量的电动机，变压器绕组的直流电阻。工作原理：在电桥的桥臂上，除了接入的标准电阻和被测电阻外，还工作原理：在电桥的桥臂上，除了接入的标准电阻和被测电阻

20、外，还存着导线电阻存着导线电阻rL和接触电阻和接触电阻rk,会给测量结果带来误差。实际上这些会给测量结果带来误差。实际上这些产生误差的电阻在其它电桥也存在，只是由于其它电桥测量的被测电产生误差的电阻在其它电桥也存在，只是由于其它电桥测量的被测电阻较大，这些误差电阻就相对较小，常常不考虑它的影响。阻较大，这些误差电阻就相对较小，常常不考虑它的影响。而双臂电桥当测量而双臂电桥当测量1电阻时，若误差电阻电阻时，若误差电阻0.001，就会造成，就会造成0.1%的的误差。因此双臂电桥采用四端钮结构，误差。因此双臂电桥采用四端钮结构，Rs是标准电阻，作为电桥的比是标准电阻，作为电桥的比较臂，较臂，Rx是被

21、测电阻。它们在接入电桥电路都采用四端钮结构，即是被测电阻。它们在接入电桥电路都采用四端钮结构，即电阻每一端都有两个接线端钮，一个叫电流端钮（电阻每一端都有两个接线端钮，一个叫电流端钮（C），另一个电位），另一个电位端钮（端钮（P），），接入被测电阻接入被测电阻Rx的四端钮，即的四端钮，即C1,P1连在一起接连在一起接Rx的一端，的一端， C2,P2连连在一起接在一起接Rx的另一端。的另一端。图2.25 直流双臂电桥电路原理 IgabR1I1I31RR2I1I32RIsPs1Cs1Ps2Cs2RsIsP1C1P2C2RxR0Is I3RIE 图2.26 QJ103型直流双臂电桥电路R1100 1

22、00.1 0.01R21SB1PP2P1C2R00.01C10.11RsSB2RE1R2R QJ103型直流双臂电桥的比较电阻采用滑线电阻结构， 其阻值可在0.010.11 之间调节， 测量时可根据转盘位置直接从面板刻度上读数。 使用 QJ103型双臂电桥测量电阻的步骤如下： 先将被测电阻的电流接头和电位接头分别与接线柱C1、 C2和P1、 P2连接， 其连接导线应尽量短而粗， 以减小接触电阻。 根据被测电阻范围，选择适当的倍率挡， 然后接通电源和检流计。 调节读数盘， 使检流计指示为零， 则电桥处于平衡状态， 此时即可读取被测电阻值。 (3) 使用直流双臂电桥时的注意事项如下： 被测电阻的每

23、一端必须有两个接头线， 电位接头应比电流接头更靠近电阻本身， 且两对接头线不能绞在一起。 双臂电桥P2C2C1 P1被测电阻 测量时， 接线头要除尽污物并接紧， 尽量减少接触电阻， 以提高测量准确度。 直流双臂电桥的工作电流很大， 如使用电池测量时操作速 度要快， 以免耗电过多。 测量结束后， 应立即切断电源。 342RRRRx42RR3R2004) 1j() 1j(RCRRCRxx 042RRRRx024CCCCx 被测电容器被测电容器被测电感元件被测电感元件)C 1)( (0032 jRLjRRRxx 20020032)(1)(CRCRRRRx 200032)(1CRCRRLx 电阻丝电阻

24、丝特殊胶水特殊胶水薄纸片薄纸片被测试件被测试件 RR ll llRRk 即即0UUURRRRRRRRU)(432132410URRRRRRRRRRRU )(432113241410URRU1041 00 U00U0UUr+j L1r+j L2线圈线圈dSC 00U-dSC00UU)()(21tftfEt220V电炉炉温控制系统电炉炉温控制系统Uf+-+-USM+-+-UU1 1U2 2E直流伺服直流伺服电动机电动机减速器减速器放大器放大器热电偶热电偶加热电阻丝加热电阻丝调压器调压器t t热电偶热电偶输出电压输出电压参考电压参考电压差值电压差值电压励磁电压励磁电压电枢电压电枢电压A B C*a

25、b c *ab c *A B C两台变压器并联条件：两台变压器组别要一致。判别变压器组别，需要判断两变压器同名端Y/Y-12Y/Y-6 变压器和三相电动机同名端的判别变压器和三相电动机同名端的判别同名端：同名端：是指变压器原，付两线圈的相对极性，即当原线圈某一端的瞬时电位是指变压器原，付两线圈的相对极性，即当原线圈某一端的瞬时电位为正时，付线圈也必然同时有一个电位为正的对应端，这两个对应端为正时，付线圈也必然同时有一个电位为正的对应端，这两个对应端就叫同名端。就叫同名端。判断同名端的意义：判断同名端的意义：1.变压器并联运行时，其联接组标号比须相同，需判断同名端。变压器并联运行时，其联接组标号

26、比须相同，需判断同名端。2.晶闸管整流电路中为了保正触发脉冲与主电路同步，要知道变压器晶闸管整流电路中为了保正触发脉冲与主电路同步，要知道变压器原，付两线圈的相位关系，需判断同名端。原，付两线圈的相位关系，需判断同名端。3.电动机的星电动机的星-角联接有首尾头的要求，也需判断同名端。角联接有首尾头的要求，也需判断同名端。判断同名端的方法：判断同名端的方法：1交流法判断变压器同名端交流法判断变压器同名端V1234如图：分别测量原边电压如图：分别测量原边电压U12,付边付边电压电压U34，和，和1，3端电压端电压U13，当，当U13= U12- U34时时1与与3是同名端，是同名端，当当U13= U12+