第8章 电工测量

1、第第 8 章章 电工测量电工测量8.1 电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式8.3 电流的测量电流的测量8.4 电压的测量电压的测量8.5 万用表万用表8.6 功率的测量功率的测量8.7 兆欧表兆欧表退出退出 本章介绍几种常用的电工测量仪表的基本构造、工本章介绍几种常用的电工测量仪表的基本构造、工作原理和正确的使用方法，以及电压、电流、电阻和功率作原理和正确的使用方法，以及电压、电流、电阻和功率的测量方法。的测量方法。8.1 电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类：通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类：1.

2、按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类2. 按照工作原理分类按照工作原理分类3. 按照电流的种类分类按照电流的种类分类4. 按照准确度分类按照准确度分类1. 按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类符号符号被测量的种类被测量的种类仪表名称仪表名称电电 流流电流表电流表电压表电压表电电 压压电功率电功率电电 能能毫安表毫安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AkWVWmAkWhkV1. 按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类符号符号被测量的种类被测量的种类仪表名称仪表名称相位差表相位差表频率表频率表欧姆表欧姆表相位差相位差频频 率率电电 阻阻兆欧表兆欧表 M f 2. 按照工作

3、原理分类按照工作原理分类型式型式符号符号被测量的种类被测量的种类电流的种类与频率电流的种类与频率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、电压、电阻电流、电压、电阻电流、电压电流、电压电流、电压电流、电压电流、电压、功率、电流、电压、功率、功率因数、电能量功率因数、电能量直流直流工频及较高频率的工频及较高频率的交流交流直流及工频交流直流及工频交流直流及工频与较高直流及工频与较高频率的交流频率的交流3. 按照电流的种类分类按照电流的种类分类 电工测量仪表可分为直流仪表、交流仪表和交直流两用电工测量仪表可分为直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。仪表。4. 按照准确度分类按照准确度分类%

4、100m AA V 25. 150%5 . 2m UU 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度与其误差有关。一种是基本误差，另一种是附加误差。与其误差有关。一种是基本误差，另一种是附加误差。 仪表的准确度是根据仪表的仪表的准确度是根据仪表的相对额定误差相对额定误差来分级的。来分级的。相相对额定误差对额定误差是指仪表在正常工作条件下进行测量可能产生的是指仪表在正常工作条件下进行测量可能产生的最大基本误差与仪表的最大量程最大基本误差与仪表的最大量程( (满标值满标值) )之比，用百分数表之比，用百分数表示，则为示，则为 目前我国直读式电工测

5、量仪表按准确度分为目前我国直读式电工测量仪表按准确度分为 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5 和和 5.0 七级。七级。 例如有一准确度为例如有一准确度为 2.5 级的电压表，其最大量程为级的电压表，其最大量程为 50 V，则可能产生的最大基本误差为则可能产生的最大基本误差为4. 按照准确度分类按照准确度分类%5 .12%1001025. 110 %1 . 3%1004025. 140 若用准确度为若用准确度为 2.5 级、最大量程为级、最大量程为 50 V 的电压表的电压表，测量实测量实际为际为 10 V 的电压时，则相对测量误差为的电压时，则相对测量误差为 而用它测量实际为而用

6、它测量实际为 40 V 的电压时，则相对测量误差为的电压时，则相对测量误差为 因此，在选用仪表因此，在选用仪表 的量程时，应使被测量的值接近满的量程时，应使被测量的值接近满标值。一般应使被测量值超过仪表的满标值一半以上。标值。一般应使被测量值超过仪表的满标值一半以上。 准确度等级较高的仪表常用来进行精密测量或校正准准确度等级较高的仪表常用来进行精密测量或校正准确度等级较低的仪表。确度等级较低的仪表。电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号符符 号号意义意义交流交流直流直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绝缘试验电压2000V仪表直立位置仪表直立位置仪表水平位置仪表水平位

7、置仪表倾斜仪表倾斜 60 放置放置_或或3 2 kV 60 返回返回8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式 直读式仪表按照工作原理可分为：磁电式、电磁式直读式仪表按照工作原理可分为：磁电式、电磁式和电动式几种。和电动式几种。 通常，直读式仪表主要由产生转动转矩部分、产生通常，直读式仪表主要由产生转动转矩部分、产生阻转矩的部分和阻尼器等组成。阻转矩的部分和阻尼器等组成。8.2.1 磁电式仪表磁电式仪表 磁电式仪表磁电式仪表8.2.2 电磁式仪表电磁式仪表 推斥式电磁式仪表推斥式电磁式仪表8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式8.2.3 电动式仪表电动式仪表 电动式仪表电动式仪表8.3

8、 电流的测量电流的测量 通常测量直流电流用磁电式电流表，而测量交流电流主通常测量直流电流用磁电式电流表，而测量交流电流主要采用电磁式电流表。电流表应要采用电磁式电流表。电流表应串联串联在电路中。为了使电路在电路中。为了使电路的工作不受接入电流表的影响，电流表的内阻必须很小。的工作不受接入电流表的影响，电流表的内阻必须很小。 采用磁电式电流表测量电流时，为了扩大它的量程，应采用磁电式电流表测量电流时，为了扩大它的量程，应在测量机构上并联一个称为在测量机构上并联一个称为分流器分流器的低值电阻的低值电阻 RA。返回返回IRRRIA0A0 100A IIRRI负负载载8.3 电流的测量电流的测量II0

9、RA负负载载R0电流表与分流器电流表与分流器图中图中 I0 与与 I 的关系为的关系为即即式中式中 R0 是测量机构的电阻是测量机构的电阻 5100. 01005. 0120100AIIRR8.3 电流的测量电流的测量 例例 1 有一磁电式表头，当无分流器时，表头的有一磁电式表头，当无分流器时，表头的 满标满标值电流为值电流为 5 mA。表头电阻为表头电阻为 20 。今欲使其量程为。今欲使其量程为 1 A，问分流器的电阻应为多大？问分流器的电阻应为多大？ 解解 用电流互感器扩大电磁式电流表的量程，而不用分流器。用电流互感器扩大电磁式电流表的量程，而不用分流器。注意：注意：8.4 电压的测量电压

10、的测量 测量直流电压常用磁电式电压表，而测量交流电压常用测量直流电压常用磁电式电压表，而测量交流电压常用电磁式电压表。电压表应电磁式电压表。电压表应并联并联在欲测电压的负载、电源或一在欲测电压的负载、电源或一段电路中。为了使电路的工作不受接入电压表的影响，电压段电路中。为了使电路的工作不受接入电压表的影响，电压表的内阻必须很大。表的内阻必须很大。返回返回8.4 电压的测量电压的测量 为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为倍压器倍压器的高值电阻的高值电阻 RV。负负载载+URA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

11、中可得0V00RRRUU )1(00V UURR即即8.4 电压的测量电压的测量 00010)150300(0002VR 例例 1 有一电压表，其量程为有一电压表，其量程为 50 V，内阻为内阻为 2 000 。今。今欲使其量程扩大到欲使其量程扩大到 300 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 8.5 万用表万用表 万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用简单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。简单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 磁电式万用表由磁电式

12、微安表、若干分流器和倍压器、磁电式万用表由磁电式微安表、若干分流器和倍压器、半导体二极半导体二极 管及转换开关等组成，可用来管及转换开关等组成，可用来 测量直流电流、测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等。直流电压、交流电压和电阻等。返回返回8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 1. 直流电流的测量直流电流的测量MF-30 型万用表面板图型万用表面板图测量直流电流原理电路测量直流电流原理电路RRA1 A500 mA50 mA5 mA0.5 mA50 ARA2RA3RA4RA5+ 被测电流从被测电流从“+”、“”两端进出。两端进出。 RA1 RA5 是分流是分流器电阻，改变转换开关的位器电阻，

13、改变转换开关的位置，就可改变电流的量程。置，就可改变电流的量程。8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 2. 直流电压的测量直流电压的测量测量直流电压原理电路测量直流电压原理电路被测电压加在被测电压加在 “+”、“” 两端。两端。RV1、RV2 是倍压器电是倍压器电阻，改变转阻，改变转 换开关的换开关的 位置，就位置，就可改变电压的量程。量程愈大，可改变电压的量程。量程愈大，倍压器的电阻也愈大。仪表的倍压器的电阻也愈大。仪表的灵灵敏度敏度可以表明这一特征。可以表明这一特征。RA A1V5VRV1RV2RV3+R25 V 仪表的仪表的灵敏度灵敏度是用仪表总内阻除以电压量程。灵敏度愈高是用仪表总内阻

14、除以电压量程。灵敏度愈高被测电路受仪表的影响愈小。被测电路受仪表的影响愈小。 MF-30 万用表在直流电压万用表在直流电压 25 V 挡上仪表的总内阻为挡上仪表的总内阻为 500 k ，则这挡的灵敏度为则这挡的灵敏度为V/k20V25k500 3. 交流电压的测量交流电压的测量测量交流电压原理电路测量交流电压原理电路 被测电压加在被测电压加在 “+”、“” 两端。在正半周时，两端。在正半周时，设电流从设电流从 “+” 流进，经流进，经二极管二极管 D1，部分电流经微部分电流经微安表流出。在负半周时，安表流出。在负半周时，电流直接经电流直接经 D2 从从 “+” 端端流出。可见，通过微安表流出。

15、可见，通过微安表的是半波电流，读数为该的是半波电流，读数为该电流的平均值。为此，表电流的平均值。为此，表中加一中加一 600 交流调整电交流调整电8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 100 V10 VR V1R V2+R AD1D2600 万用表交流电压挡的灵敏度一般较直流电压挡低。万用表交流电压挡的灵敏度一般较直流电压挡低。MF-30万用表交流电压挡的灵敏度为万用表交流电压挡的灵敏度为 5 k /V。 位器，用来改变表盘刻度；位器，用来改变表盘刻度； R V1、R V2，是倍压电阻，用以改变电压量程。，是倍压电阻，用以改变电压量程。4. 电阻的测量电阻的测量测量电阻原理电路测量电阻原理电路

16、 被测电阻加在被测电阻加在 “+”、“ ” 两 端 。 测 量 前 应 将两 端 。 测 量 前 应 将 “+”、“”两端短接，看两端短接，看指针是否偏转最大而指在零，指针是否偏转最大而指在零，否则应转动零欧姆调节电位否则应转动零欧姆调节电位器进行校正。器进行校正。 注意：注意：使用电阻挡绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕使用电阻挡绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕将转换开关转到高电压挡。将转换开关转到高电压挡。8.5.1 磁电式万用表磁电式万用表 +R1 k A1.7 k 10100+1.5 V调零调零1. 测量范围测量范围8.5.2 数字式万用表数字式万用表 DT-830 型万用表面板图型

17、万用表面板图以以 DT-830 型数字万用表为例说明它的测量范围和使用方法。型数字万用表为例说明它的测量范围和使用方法。 ( (1) ) 直流电压分五挡直流电压分五挡：200 mV，2 V，20 V，200 V，1 000 V。输入电阻为输入电阻为 10 M 。 ( (2) ) 交流电压分五挡：交流电压分五挡：200 mV，2 V，20 V，200 V，750 V。输入阻抗为输入阻抗为 10 M 。频率范围频率范围 40 Hz 500 Hz。 ( (3) ) 直流电流分五挡：直流电流分五挡：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。 ( (4) ) 交流电流分五挡：交流电流分五

18、挡：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。8.5.2 数字式万用表数字式万用表 ( (5) ) 电阻分六挡：电阻分六挡：200 ， 2 k ， 20 k ， 200 k ， 2 M ，20 M 。 此外，还可检查二极管的导电性能，并能测量晶体管此外，还可检查二极管的导电性能，并能测量晶体管的电流放大系数和检查线路通断。的电流放大系数和检查线路通断。2. 面板说明面板说明 ( (1) ) 显示器显示四位数字，最高位只能显示显示器显示四位数字，最高位只能显示 1 或不显或不显示数字，算半位，故称三位半示数字，算半位，故称三位半 。最大指示值为最大指示值为 1 999 或或 1

19、999。当被测量超过最大指示值时，显示。当被测量超过最大指示值时，显示 “1” 或或 “ 1”。 ( (3) ) 转换开关根据被测的电量选择相应的功能位；按转换开关根据被测的电量选择相应的功能位；按被测量的大小选择适当的量程被测量的大小选择适当的量程。( (2) ) 电源开关使用时置于电源开关使用时置于 “ON”；使用完毕置于使用完毕置于 “OFF”。8.5.2 数字式万用表数字式万用表 ( (4) ) 输入插座将黑色测试笔插入输入插座将黑色测试笔插入“COM”插座插座；红色红色测试笔在测量电压和电阻时，插入测试笔在测量电压和电阻时，插入“V ”插座，测量小插座，测量小于于 200 mA 电流

20、时，插入电流时，插入“mA”插座，测量大于插座，测量大于 200 mA电流时，插入电流时，插入 “10A” 插座插座。8.6 功率的测量功率的测量 电路中的功率与电压和电流的乘积有关，因此常用电电路中的功率与电压和电流的乘积有关，因此常用电动式仪表来测量功率。动式仪表来测量功率。 在线圈通入交流时，在线圈通入交流时，电动式仪表指针偏转的电动式仪表指针偏转的角度角度 cos21IkI 负负载载ii 12iu+_*8.6.1 单相交流和直流功率的测量单相交流和直流功率的测量 返回返回 由于在功率表中，并联线圈由于在功率表中，并联线圈电路串有高阻值的倍压器，它的感电路串有高阻值的倍压器，它的感抗与电

21、阻相比可以忽略不计，故可抗与电阻相比可以忽略不计，故可以认为其中电流以认为其中电流 i2 与与 u 同相。同相。负负载载ii 12iu+_*因此因此 cos21IkI 可以写成可以写成PkUIk cos 可见，电动式功率表中指针偏转角可见，电动式功率表中指针偏转角 与电路的平均功与电路的平均功率率 P 成正比。成正比。 使用时，功率表两个线圈的始端使用时，功率表两个线圈的始端( (标以标以“ ”或或“ ”号号) )均应联在电源的同一端。均应联在电源的同一端。电动式功率表也可以测量直流功率。电动式功率表也可以测量直流功率。8.6.1 单相交流和直流功率的测量单相交流和直流功率的测量 8.6.2

22、三相功率的测量三相功率的测量 三相三线制电路中，广泛采用两功率表法测量三相功率。三相三线制电路中，广泛采用两功率表法测量三相功率。iAAZBZCZiBiCABC*W1*W2CCBBAAiuiuiu 0CBA iii21BBCAACBCBACABACBBAA)()()(ppiuiuiuuiuuiiuiuiup 图中，三相瞬时功率为图中，三相瞬时功率为CBApppp 因为因为所以所以 cosd1AACA0AC1IUtiuTPT cosd1BBCB0BC2IUtiuTPT 8.6.2 三相功率的测量三相功率的测量 第一个功率表第一个功率表 W1 的读数为的读数为式中式中 为为 uAC 和和 iA 之

23、间的相位差。之间的相位差。式中式中 为为 uBC 和和 iB 之间的相位差。之间的相位差。两功率表的读数两功率表的读数 P1 与与 P2 之和即为三相功率之和即为三相功率 coscosBBCAAC21IUIUPPP 当负载对称时当负载对称时)30cos(cosAAC1 llIUIUP)30cos(cosBBC2 llIUIUP第二个功率表第二个功率表 W2 的读数为的读数为2121)(PPPPP 8.6.2 三相功率的测量三相功率的测量 因此，两功率表读数之和为因此，两功率表读数之和为 当相电压与相电流同相时，两个功率表的读数相等。当当相电压与相电流同相时，两个功率表的读数相等。当相电流比相电压滞后的角度相电流比相电压滞后的角度 60 时，时，P2 为负值，因此必为负值，因此必须将功率表的电流线圈反接。这时三相功率等于第一个功率须