电工测量授课课件-10级自动化

1、电工测量自动化学院电工电子技术中心天大办公网讨论区：电工测量2010级密码：2010要求要求课前 预习课中 遵守实验室规则课后 书写实验报告考核成绩考核成绩：基本实验 60%研究型实验15%实验考核 10%笔试考核 15% 课程简介第一部分 常用电工仪表和仪器第一章第一章 电工测量的基本知识电工测量的基本知识1-1 电工测量的特点电工测量的特点 1-2 测量仪表的分类测量仪表的分类 1-3 测量误差测量误差 1-4 有效数字有效数字1-1 电工测量的特点电工测量的特点一、电工测量的概念一、电工测量的概念电工测量电工测量 根据电磁现象的基本规律，用电工仪表对各种电根据电磁现象的基本规律，用电工仪

2、表对各种电量、非电量进行的测量。量、非电量进行的测量。1.基本电磁量的测量基本电磁量的测量2.电路参数的测量电路参数的测量3.电信号特性的测量电信号特性的测量电工测量特点电工测量特点1.灵敏灵敏2.准确准确3. 测量范围广测量范围广4.便于控制，可实现连续测量和自动测量，易实现遥测、遥控便于控制，可实现连续测量和自动测量，易实现遥测、遥控5. 可测量各种电量和非电量可测量各种电量和非电量1-2 测量仪表的分类测量仪表的分类按被测量种类分类按被测量种类分类被测量被测量仪表名称仪表名称符号符号电流电流电流表（安培表、毫安表、微安表）电流表（安培表、毫安表、微安表）A 、mA、 A电压电压电压表（伏

3、特表、毫伏表）电压表（伏特表、毫伏表）V、mV电功率电功率功率表（瓦特表）功率表（瓦特表）W电能量电能量电度表电度表kWh相位差相位差相位表相位表 频率频率频率表频率表Hz电阻电阻欧姆表欧姆表 绝缘电阻绝缘电阻兆欧表兆欧表M 按测量方式，分为直读式仪表、比较式仪表按测量方式，分为直读式仪表、比较式仪表按测量原理，分为模拟式仪表、数字式仪表按测量原理，分为模拟式仪表、数字式仪表测量仪表的分类测量仪表的分类 测量仪表的分类测量仪表的分类按作用原理分类按作用原理分类常见的仪表符号常见的仪表符号符号符号所代表的意义所代表的意义直流直流交流交流交直流使用交直流使用仪表垂直放置仪表垂直放置仪表水平放置仪表

4、水平放置与水平成与水平成30度放置度放置0.5准确度级（以量限百分数表示的准确度级（以量限百分数表示的准确度等级）准确度等级）本仪表绝缘经本仪表绝缘经2KV耐压试验耐压试验调零器调零器仪表防外磁场等级仪表防外磁场等级0 .真值真值1. 绝对误差绝对误差2. 相对误差相对误差3. 测量误差的分类测量误差的分类4. 直读仪表的引用误差直读仪表的引用误差 5. 仪表的准确度等级仪表的准确度等级 1-3 测量误差测量误差1) 1) 系统误差系统误差a. a. 基本误差基本误差b. b. 附加误差附加误差c. c. 方法误差方法误差2) 2) 偶然误差偶然误差 1-3 测量误差测量误差仪表准确度等级仪表

5、准确度等级仪表等级仪表等级0.050.10.20.30.51.01.52.02.55.0允许误差允许误差(%)0.05 0.1 0.2 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 5.0例题例题 有两只毫安表，量程分别为有两只毫安表，量程分别为I1m100mA，I2m50mA，两表均为两表均为1.0级，用来测量级，用来测量40mA的电流，求测量结果中可能的电流，求测量结果中可能出现的最大相对误差。出现的最大相对误差。标准表标准表实验室用表实验室用表一般生产用表一般生产用表用用100mA的电流表测的电流表测40mA电流电流比用比用50mA的表所测结果具有更的表所测结果具有更大的最大相对误差。

6、大的最大相对误差。量程的选择对测量结果的准确量程的选择对测量结果的准确度有很大影响。度有很大影响。选用量程的原则选用量程的原则1. 1.不能过量程不能过量程2.2.应尽量使被测量的值接近于满刻度值应尽量使被测量的值接近于满刻度值3.3.一般应使被测量的值超过满刻度值的一半以上一般应使被测量的值超过满刻度值的一半以上1-4 有效数字有效数字7. 7 1 V7. 7 2 V7. 7 3 V确切数字确切数字存疑数字存疑数字有效数字有效数字2-1 磁电式仪表磁电式仪表2-2 整流式仪表整流式仪表2-3 电磁式仪表电磁式仪表2-4 电动式仪表电动式仪表2-5 数字式仪表数字式仪表第二章第二章 直读式仪表

7、直读式仪表2-1 磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表的基本结构磁电式仪表的基本结构一、一、 磁电式仪表工作原理磁电式仪表工作原理aFFNS二、二、 磁电式电流表和电压表磁电式电流表和电压表IgRgIRs电流表的基本电路电流表的基本电路Ig gRg gR2 2R1 1R3 3123- -+R多量程电流表的基本电路多量程电流表的基本电路磁电式仪表磁电式仪表磁电式电流表使用注意事项：磁电式电流表使用注意事项：1）串联串联在被测的支路中在被测的支路中2）依被测电流量大小，合理选用）依被测电流量大小，合理选用量程量程3）注意）注意极性极性，否则表针反偏，否则表针反偏磁电式仪表磁电式仪表毫安表毫安表磁电式仪表

8、磁电式仪表R2 2R1 1R3 3U1U2电压表的基本电路电压表的基本电路U3IgRg电压表电压表磁电式仪表磁电式仪表电压表在使用时应注意：电压表在使用时应注意：1）要与被测支路）要与被测支路并联并联，通常采用，通常采用测试笔测试笔，一，一般不固定连在电路中，以便电压表般不固定连在电路中，以便电压表随时随时处处于待命状态。于待命状态。2）为了不影响电路的工作状态，要求表所取）为了不影响电路的工作状态，要求表所取用的电流越小越好，所以，选用电压表的用的电流越小越好，所以，选用电压表的内阻要越高越好内阻要越高越好。磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表磁电式电流表和电压表的特点磁电式电流表和电压

9、表的特点1灵敏灵敏2 准确准确3刻度均匀刻度均匀4过载能力差过载能力差5用于测直流，不能直接测交流量，用于测直流，不能直接测交流量， 要测交流量需加转换电路。要测交流量需加转换电路。6、价格较高、价格较高磁电式仪表磁电式仪表三、三、 磁电式欧姆表磁电式欧姆表xmgRRREI使用注意事项：使用注意事项：1 1）欧姆表在使用时应注意首先）欧姆表在使用时应注意首先调零调零2 2）在测电阻时，要避免人的两手直接与测试笔接触）在测电阻时，要避免人的两手直接与测试笔接触磁电式仪表磁电式仪表100 5020500050010502-2 整流式仪表整流式仪表整流电路整流电路(半波整流半波整流) igis全波整

10、流全波整流整流式仪表的特点整流式仪表的特点1灵敏度高；灵敏度高；2、用于测正弦交流有效值，非正、用于测正弦交流有效值，非正弦时只有参考价值；弦时只有参考价值；3多用于测电压；多用于测电压；4准确度较低准确度较低整流式仪表整流式仪表万用表刻度盘数字万用表2-3 电磁式仪表一、作用原理电磁式仪表的基本结构电磁式仪表的基本结构电磁式仪表电磁式仪表二、量程表示二、量程表示 1.电流表电流表二倍量程二倍量程小量程小量程电磁式仪表电磁式仪表二、量程表示二、量程表示 2.电压表电压表R2 2R1 1R3 3U1U2电压表的基本电路电压表的基本电路U3IgRgg22g()()UIRRL用于规定频率用于规定频率

11、电磁式仪表电磁式仪表三、电磁式仪表的特点三、电磁式仪表的特点1刻度不均匀；刻度不均匀；2准确度不高，易受外界电磁环境影响；准确度不高，易受外界电磁环境影响；3一般用于测交流量；一般用于测交流量；4受频率影响较大，用于规定的频率下受频率影响较大，用于规定的频率下(如如50Hz)；5灵敏度低；灵敏度低；6过载能力强，结构简单。过载能力强，结构简单。2-4 电动式仪表电动式仪表一、作用原理一、作用原理二、电动式安培表和伏特表二、电动式安培表和伏特表三、电动式瓦特表三、电动式瓦特表四、三相功率的测量四、三相功率的测量电动式仪表的偏转机构电动式仪表的偏转机构 一、作用原理一、作用原理)cos(2121I

12、IIKI电动式仪表电动式仪表电动式仪表电动式仪表二、电动式安培表和伏特表二、电动式安培表和伏特表)cos(2121IIIKIII电动式仪表电动式仪表三、电动式瓦特表三、电动式瓦特表 原理线路原理线路cos()pK UIUI电动式仪表电动式仪表三、电动式瓦特表三、电动式瓦特表2. 量程表示量程表示电动式仪表电动式仪表三、电动式瓦特表三、电动式瓦特表3. 使用注意事项使用注意事项电动式瓦特表接线方法电动式瓦特表接线方法原则：电流线圈原则：电流线圈串联串联在电路中，电压线圈在电路中，电压线圈并联并联在电路中在电路中接线：电流线圈的接线：电流线圈的标记端接电源侧标记端接电源侧，另一端接负载侧；，另一端

13、接负载侧； 电压线圈的标记端与电流线圈的标记端接在一起电压线圈的标记端与电流线圈的标记端接在一起 另一端钮接负载的另一侧。另一端钮接负载的另一侧。iu电动式仪表电动式仪表待待测测阻阻抗抗V电动式仪表电动式仪表u+-SAWV*三、电动式瓦特表三、电动式瓦特表3. 使用注意事项使用注意事项电动式仪表电动式仪表四、三相功率的测量四、三相功率的测量 *ABCN*W三三相相负负载载一瓦计法一瓦计法ABCW2W1*NA UBN UCN U30oCA UBC UAC UAI30o30oBI三相Y接三相接两瓦计法测三相功率AB UBC UCA UABIBIAC U30oAIBCI30oP1=UACIAcos

14、1=UlIlcos( 30)P2=UBCIBcos 2=UlIlcos( +30) P1=UACIAcos 1=UACIAcos( 30 )P2=UBCIBcos 2=UBCIBcos( +30 ) 60o负数负数正数正数 60o负数负数正数正数 60o负数负数正数正数感性感性容性容性llIU23llIU23零零 =60oP1P2P =P1+P2llIU23llIU23 = 60o零零 =0llIU23llIU23llIU3电阻电阻四、三相功率的测量四、三相功率的测量两瓦计法测三相功率 二只瓦特表的电流线圈分别串入任意二根传输导线(*号端接电源侧)，电压线圈的对应端与电流线圈相接，电压线圈的另

15、一端应与没有电流线圈串入的那根传输线相接。 四、三相功率的测量四、三相功率的测量 电动式仪表122-5 数字式仪表概述一、数字仪表测量机构二、数字仪表的技术特性和应用范围三、常用的数字式仪表数字式仪表概述一、数字仪表测量机构数字电压基本表 1.结构 该基本表主要由AD转换器、数码显示器和少量的外围阻容元件组成。其中AD转换器是数字电压基本表的核心。 一、数字仪表测量机构数字电压基本表双积分双积分AD转换器转换器1.结构(1) AD转换器数字电压基本表的核心(2) 数码显示器(3) (4) 它的作用是将输入的模拟电压信号转变成数字量输出，并驱动显示器。 (5) 一、数字仪表测量机构数字电压基本表

16、1.结构(1) AD转换器数字电压基本表的核心(2) 数码显示器2.工作原理 数字式仪表概述二、数字仪表的技术特性和应用范围 技术特性(1)准确度高(2)灵敏度高(3)测量速率高(4)适应性强(5)输入阻抗高(6)仪表功耗小(7)读数方便，操作简便 数字式仪表概述三、常用的数字式仪表多量程数字直流电流表五量程数字直流电压表数字式仪表概述三、常用的数字式仪表数字式仪表概述三、常用的数字式仪表数字式万用表数字式万用表第三章 比较式仪器-直流单双电桥 电流端钮 电位端钮RxA AB BA AB B单桥：工作电源3VRx (R1 / R2) R双桥：工作电源外接Rx (R / R1) RN检流计是用以

17、测量电桥平衡的专用磁电式装置.灵敏度高但准确度不一定高。灵敏度高但准确度不一定高。为了提高灵敏度，通常采用如下措施：为了提高灵敏度，通常采用如下措施： （1）减小弹簧反抗力矩；）减小弹簧反抗力矩； （2）加长指针；）加长指针； （3）采用电子放大电路。）采用电子放大电路。注意事项： （1）检流计只用于测直流；）检流计只用于测直流； （2）要逐渐提高检流计的分流比例；）要逐渐提高检流计的分流比例； （3）不用或搬动检流计时，要用）不用或搬动检流计时，要用“短路短路”阻尼，以防止检阻尼，以防止检流计指针剧烈摆动。流计指针剧烈摆动。 比较式仪器-直流单双电桥 第四章 示波器工作原理及使用一、工作原理

18、二、工作方式三、使用注意事项示波器工作原理及使用 一、工作原理一、工作原理阴极阴极K 被灯丝被灯丝f加热加热 发射电子发射电子控制栅极控制栅极G 用来调节电子束的大小用来调节电子束的大小直接与直接与“亮度亮度”旋钮旋钮挂钩挂钩第一阳极第一阳极A1 给电子束加速，使其获得足够能量，撞到屏幕上给电子束加速，使其获得足够能量，撞到屏幕上第二阳极第二阳极A2 一、二阳极间有电位差，用来聚焦，使线很清晰一、二阳极间有电位差，用来聚焦，使线很清晰示波器工作原理及使用二、工作方式示波器工作原理及使用三、注意事项(1)采集信号的测试端子是并联接入待测电路两端的,只测取电压信号 三、注意事项(2)依据观测对象特

19、性不同，正确选择不同工作方式。观测信号随时间变化之波形，可直接采用Y输入工作方式为了对两个信号波形进行比较，可用双线同时观测若观测元件伏安关系或相迹等，则用X-Y工作方式。 示波器工作原理及使用示波器工作原理及使用三、注意事项(3)输入信号的共地问题 Y1(X)和Y2(Y)两路输入的“地”（黑夹子）在示波器内部是一点。 同时观测两路输入波形时，两路输入电缆的黑夹子应接在同一点上。示波器工作原理及使用三、注意事项(3)输入信号的共地问题预习明确实验任务，复习相关理论知识制定实验步骤，设计实验电路和相关参数准备实验数据记录表格（带计算器）计算理论参数和实验结果进入实验室保持安静请勿随意动设备按实验

20、台号签到关于调换实验时间结束实验简单整理并自查实验数据（注意要完整记录不同电路参数）关闭所有仪器设备电源所有实验器材复归原位，清理桌面实验（ ）认真检查实验电路后方可合闸通电（504教室的交流实验电路必须经教师检查）杜绝带电接线如有异常或故障，立即切断电源，并保持原状爱护实验设备实验观测点要覆盖整个研究范围正确调整仪器档位记录实验数据要合理保留有效数字根据相关理论，阶段性自查实验数据有针对性的提问合理选取实验观测点的密度优化实验操作，提高观测记录效率实验报告 用天津大学统一实验报告纸实验名称、日期、班级、姓名、学号、同组实验者实验线路图、简要步骤、使用的主要设备及其型号、规格和号码数据表格观察

21、到的现象、主要计算公式及计算结果、在坐标纸上绘制曲线，标明曲线名称，标明坐标轴单位及分度；曲线应光滑，并用符号标出测量点回答思考题及对实验结果的分析讨论电工测量实验须知安全 质量 效率电阻知识金属膜电阻 金属氧化物电阻 碳膜电阻水泥电阻 绕线电阻 铝合金电阻种类种类A. 按制作材料可分为按制作材料可分为碳膜电阻碳膜电阻金属膜电阻金属膜电阻线绕线绕电阻和水泥电阻等。其中常用的为碳膜电阻电阻和水泥电阻等。其中常用的为碳膜电阻而水泥电而水泥电阻则常用于大功率电器中或用作负载。阻则常用于大功率电器中或用作负载。B. 按功率大小可为按功率大小可为1/8w以下、以下、1/8w1/4w1/2w1w2w等。等。C. 按阻值表示法又可分为数字表示法及色环表示法。按阻值表示法又可分为数字表示法及色环表示法。D. 按阻值的精密度又可分为精密电阻按阻值的精密度又可分为精密电阻(五环五环)和普通电阻和普通电阻(四环四环)。数字表示法数字表示法数字之前两位为有