電工儀表及測量(大學生講課)

1、常見電工儀表的使用【萬用表 兆歐表 鉗形電流表】 電工測量技術的應用主要有以下優(yōu)點：電工測量技術的應用主要有以下優(yōu)點：1 1、 電工測量儀表的分類電工測量儀表的分類 次次 序序被測量的種類被測量的種類 儀表名稱儀表名稱 符符 號號 電流表電流表 毫安表毫安表 電壓表電壓表 千伏表千伏表 功率表功率表 千瓦表千瓦表 電度表電度表 相位表相位表 頻率表頻率表 歐姆表歐姆表 兆歐表兆歐表1 電電 流流2 電電 壓壓3 電功率電功率4 電電 能能5 相位差相位差 6 頻頻 率率7 電電 阻阻Am mAVkVkVWkWkWf M M kWhkWh型型 式式符符 號號被測量的種類被測量的種類磁電式磁電式整

2、流式整流式電磁式電磁式電動式電動式電流的種類與頻率電流的種類與頻率電流、電壓、電流、電壓、電阻電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓電流、電壓電流、電壓、電電流、電壓、電功率、功率因數(shù)、功率、功率因數(shù)、電能量電能量直直 流流工頻和較高頻率的交工頻和較高頻率的交流流直流和工頻交流直流和工頻交流直流及工頻與較高頻直流及工頻與較高頻率的交流率的交流 100%m AA 最大基本誤差最大基本誤差儀表的最大量程（儀表的最大量程（） 1.25V502.5% mUU 12.5%100%101.2510 3.1%100%401.2540 在選用儀表在選用儀表的量程時，一的量程時，一般應使被測量般應使被測量的值超過儀

3、表的值超過儀表滿標值的一半滿標值的一半以上。以上。符符 號號意意 義義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儀表絕緣試驗電壓儀表絕緣試驗電壓2000V儀表直立放置儀表直立放置儀表水平放置儀表水平放置儀表傾斜儀表傾斜60度放置度放置 60 2 2 電工測量儀表的型式電工測量儀表的型式直讀式直讀式儀表測量各種電量的基本原理儀表測量各種電量的基本原理 利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動部分利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動部分受到轉矩而發(fā)生轉動。轉動轉矩與通入的電流之間有受到轉矩而發(fā)生轉動。轉動轉矩與通入的電流之間有T = f ( I )1 1）

4、產(chǎn)生轉動轉矩）產(chǎn)生轉動轉矩 T 的部分的部分 使儀表可動部分受到轉矩而發(fā)生轉動。使儀表可動部分受到轉矩而發(fā)生轉動。3 3）阻尼器）阻尼器 能產(chǎn)生制動力（阻尼力）的裝置，使儀表可動部能產(chǎn)生制動力（阻尼力）的裝置，使儀表可動部分能迅速靜止在平衡位置。分能迅速靜止在平衡位置。直讀式直讀式儀表的基本組成部分儀表的基本組成部分2 2）產(chǎn)生阻轉矩）產(chǎn)生阻轉矩TC 的部分的部分 當阻轉矩當阻轉矩TC等于轉動轉矩等于轉動轉矩T 時，儀表可動部分時，儀表可動部分平衡在一定的位置。平衡在一定的位置。螺旋彈簧螺旋彈簧I II INS指針指針永久磁鐵永久磁鐵圓柱形圓柱形鐵心鐵心O O線圈線圈 線圈通入電流線圈通入電流

5、 I 電磁力電磁力 F線圈受到的轉矩線圈受到的轉矩 T = k1IFSNF 線圈通入電流線圈通入電流 I 電磁力電磁力 F 線圈受到轉矩線圈受到轉矩 T 線圈和指針轉動，線圈和指針轉動， 當彈簧的阻轉矩當彈簧的阻轉矩與線圈受到的轉矩與線圈受到的轉矩 達到平達到平衡時，可動部分停止轉動，此時有衡時，可動部分停止轉動，此時有T = TC T = k1I kIIkk21 即指針的偏轉角即指針的偏轉角 結論結論: : 指針偏轉的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。指針偏轉的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。 5.優(yōu)點：優(yōu)點： 刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗 電能量小

6、；受外界磁場影響小。電能量小；受外界磁場影響小。 缺點：缺點： 只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。 測量直流電壓、直流電流及電阻。測量直流電壓、直流電流及電阻。圓形線圈圓形線圈小室小室312450固定鐵片固定鐵片可動鐵片可動鐵片儀表的轉動轉矩儀表的轉動轉矩 T = k I 彈簧的阻轉矩彈簧的阻轉矩 TC = k2 彈簧的阻轉矩彈簧的阻轉矩TC與指針的偏轉角與指針的偏轉角 成正比，即成正比，即 當當 T = TC 時，可動部分停止轉動，時，可動部分停止轉動， 即指針的偏轉角即指針的偏轉角 2221kIIkk 結論結論: : 指針偏轉的角度與直流電

7、流或交流電流指針偏轉的角度與直流電流或交流電流 有效值的平方成正比。有效值的平方成正比。 線圈通入電流線圈通入電流 I 磁場磁場 線圈通入電流線圈通入電流 I 磁場磁場 固定和可動鐵片均被磁固定和可動鐵片均被磁化化( (同一端的極性是相同的同一端的極性是相同的) ) 可動片因受斥力而帶可動片因受斥力而帶動指針轉動，動指針轉動， 4. 優(yōu)點：優(yōu)點： 構造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量構造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。較大的電流；允許較大的過載。 缺點：缺點： 刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的

8、影響，因此準確度不高流（測量交流時）的影響，因此準確度不高。 測量交流電壓、交流電流。測量交流電壓、交流電流。螺旋彈簧螺旋彈簧固定線圈固定線圈可動線圈可動線圈 產(chǎn)生阻尼力產(chǎn)生阻尼力 FF可動線圈可動線圈固定線圈固定線圈 固定線圈中的電流固定線圈中的電流 I1 ( ) 磁場磁場 可動線圈中的電流可動線圈中的電流 I2 ( )與磁場相互作用與磁場相互作用電磁電磁力力 F 線圈受到轉矩線圈受到轉矩 T 線圈和指針轉動，線圈和指針轉動， 儀表的轉動轉矩儀表的轉動轉矩彈簧的阻轉矩彈簧的阻轉矩 TC = k2 彈簧的阻轉矩彈簧的阻轉矩TC與指針的偏轉角與指針的偏轉角 成正比，即成正比，即 當當 T = T

9、C 時，可動部分停止轉動，時，可動部分停止轉動， 即指針的偏轉角即指針的偏轉角 結論結論: : 指針偏轉的角度與兩個電流指針偏轉的角度與兩個電流( (對交流為有效值對交流為有效值) )的乘積成正比。的乘積成正比。 儀表的轉動轉矩儀表的轉動轉矩 4. 優(yōu)點：優(yōu)點：可用于交直流；準確度較高。可用于交直流；準確度較高。 缺點：缺點：受外界磁場影響大；受外界磁場影響大；不能承受較大過載。不能承受較大過載。3. 用途用途 測量交直流電壓、電流及功率。測量交直流電壓、電流及功率。 3 3 電流的測量電流的測量IRRRIA0A0 IRRRIA0A0 100A IIRR1 :00A IIRR解解0.10051

10、0.005120 電流測量前，對電流要有大致估計：電流測量前，對電流要有大致估計： 選安培表、毫安表、微安表。選安培表、毫安表、微安表。 4 4 電壓的測量電壓的測量0V00RRRUU 0V00RRRUU 1)(00V UURR1)( :00V UURR解解10k1)50300(2000 低值電阻測量：低值電阻測量： 粗測用粗測用萬用表萬用表測量；測量； 精確測量精確測量11范圍的中等電阻值用范圍的中等電阻值用單臂電橋單臂電橋。 精確測量精確測量1以下的小電阻值用以下的小電阻值用雙臂電橋雙臂電橋。 高值電阻測量：高值電阻測量： 用用兆歐表兆歐表測量。測量。 兆歐表由兆歐表由測量機構和高壓電源測

11、量機構和高壓電源組成。組成。 高壓電源高壓電源：采用手搖發(fā)電機，輸出電壓有：采用手搖發(fā)電機，輸出電壓有500V、 1000V、2500V、5000V幾種。幾種。 測量機構測量機構：采用磁電系地率表：兩個動圈，永久磁：采用磁電系地率表：兩個動圈，永久磁鐵極掌、缺口鐵芯、指針。鐵極掌、缺口鐵芯、指針。5 5、電阻的測量、電阻的測量常用儀表使用常用儀表使用萬用表基本結構：表頭（測量機構），測量線路，轉換萬用表基本結構：表頭（測量機構），測量線路，轉換開關、電池、面板、表殼等。開關、電池、面板、表殼等。萬用表的結構原理萬用表的結構原理萬萬 用用 表表 萬用表的使用方法一、指針式萬用表的使用方法1.概述

12、概述 萬用表又稱多用表，用來測量直流電流、直流電壓和交流電流、交流電壓、電阻等，有的萬用表還可以用來測量電容、電感以及晶體二極管、三極管的某些參數(shù)。指針式萬用表主要由指示部分、測量電路、轉換裝置三部分組成。常用的萬用表的外形如圖所示200100504030201050100200300400500246810101522A-V-010V-dB-10V.mA10V+dB+50010 100500255110k1k10010150550500500100VAmAV機械零機械零位調(diào)整位調(diào)整零歐姆零歐姆調(diào)整調(diào)整轉換開關轉換開關2.2.操作中的注意事項操作中的注意事項 使用前應充分了解萬用表的性能和各條

13、標度尺的讀法和轉換開關等部件的用法。 進行測量前，先檢查紅紅、黑黑表筆連接的位置是否正確。紅色表筆接到紅色接線柱或標有“十”號的插孔內(nèi)，黑色表筆接到黑色接線柱或標有“一”號的插孔內(nèi)，不能接反，否則在測量直流電量時會因正負極的反接而使指針反轉，損壞表頭部件。 在表筆連接被測電路之前，一定要查看所選擋位與選擋位與測量對象是否相符測量對象是否相符，否則，誤用擋位和量程，不僅得不到測量結果，而且還會損壞萬用表。在此提醒初學者，萬用表損壞往往就是上述原因造成的。 將表頭置于機械零位機械零位。 根據(jù)被測量的大小選擇合適的量程。最佳量程應使表頭指針位于滿刻度的三分之二三分之二左右。被測量無法估計時應從最大量

14、程逐漸減小到合適擋次。 測量時，須用右手握住兩支表筆，手指不要觸手指不要觸及表筆的金屬部分和被測元器件及表筆的金屬部分和被測元器件。 測量中若需轉換量程，必須在表筆離開電路后必須在表筆離開電路后才能進行才能進行，否則選擇開關轉動產(chǎn)生的電弧易燒壞選擇開關的觸點，造成接觸不良的事故。 在實際測量中，經(jīng)常要測量多種電量，每一次測量前要注意根據(jù)每次測量任務把選擇開關轉根據(jù)每次測量任務把選擇開關轉換到相應的擋位和量程換到相應的擋位和量程，這是初學者最容易忽略的環(huán)節(jié)。 測量完畢，應將轉換開關撥到最高交流電壓擋最高交流電壓擋。 應在干燥、無震動、無強磁場、環(huán)境溫度適宜的條件下使用和保存萬用表，對長期不用的萬

15、用表長期不用的萬用表應將電池取出。應將電池取出。3.3.使用方法使用方法1 1） 調(diào)整零點調(diào)整零點 萬用表在測量前，應注意水平放置時，表頭指針是否處于交直流擋標尺的零刻度線上，否則讀數(shù)會有較大的誤差。若不在零位，應通過機械調(diào)零的方法（即使用小螺絲刀調(diào)整表頭下方機械調(diào)零螺釘）使指針回到零位。2 2）測量直流電壓）測量直流電壓 將選擇開關旋到直流電壓擋相應的量程上。測量電壓時，需將電表并聯(lián)在被測電路上，并注意正、負極性注意正、負極性。如果不知被測電壓的極性和大致數(shù)值，需將選擇開關旋至直流電壓擋最高量程上，并進行試探測量（如果指針不動則說明表筆接反；若指針順時旋轉，則表示表筆極性正確） 然后再調(diào)整極

16、性和合適的量程。測量方法如右圖所示。3 3） 測量交流電壓測量交流電壓 將選擇開關旋至交流電壓擋相應的量程進行測量。如果不知道被測電壓的大致數(shù)值，需將選擇開關旋至交流電壓擋最高量程上預測，然后再旋至交流電壓擋相應的量程上進行測量。測量方法如右圖所示。4 4） 測量直流電流測量直流電流 電表必須按照電路的極性正確地串聯(lián)在電路中，選擇開關旋在“mA”或A”相應的量程上。特別要注意的是不能用電流擋注意的是不能用電流擋測量電壓測量電壓，以免燒壞電表。測量方法如圖所示。5 5 ） 測量電阻測量電阻 將選擇開關旋在“擋的適當量程上，將兩根表筆短接，指針應指向零歐姆處，如圖所示。每換一次量程，歐姆擋的零點都

17、需要重新調(diào)整一次。測量電阻時，被測電阻器不能處在帶電狀態(tài)。在電路中，當不能確定被測電阻有沒有并聯(lián)電阻存在時，應把電阻器的一端從電路中斷開，才能進行測量。測量電阻時，不應雙手觸及電阻器的兩端。當表筆正確地連接在被測電路上時，待指針穩(wěn)定后，從標尺刻度上讀取測結果，注意記錄數(shù)據(jù)要有計量單位。4 4、讀數(shù)方法、讀數(shù)方法1 1）交、直流公用標度尺（均勻刻度）的 讀數(shù)1、交直流公用標度尺下面有 50、100、150、200、250 ； 10、20、30、40、50； 2、4、6、8、10三組數(shù)字（為方便選取不同量程時進行讀數(shù)換標而設置）2、包含了8個直流電壓檔：00.25V、01V、02.5V、010V、

18、050V、0250V、 0500V、01000V3包含了5個直流電流檔： 00.05mA00.5mA 05mA、050mA、0500mA4、包含了5個交流電壓檔：010V、050V、 0250V 、0500V、01000V5、測量時，應根據(jù)選擇的檔位， 乘以相應的倍率6、例如：當量程選擇的檔位是直流電壓02.5V，由于2.5是250縮小100倍，所以標度尺上的50、100、150、200、250這組數(shù)字都應同時縮小100倍，分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5，這樣換算后，就能迅速讀數(shù)了7、當表頭指針位于兩個刻度之間的某個位置時，應將兩刻度1之間的距離等分后，估讀一個數(shù)值8、如果指針的

19、偏轉在整個刻度面板的2/3以內(nèi)，應換一個比它小的量程讀數(shù)2）歐姆標度尺（非均勻刻度）的讀數(shù) 萬用表的歐姆變標度尺上只有一組數(shù)字，作為電阻專用，從右往左讀數(shù)，它包含了5個檔位，1、10、100、1K、10K 測量時，應根據(jù)選擇的檔位乘以相應的倍率 例如：當量程選擇的檔位是R1K，就要對以讀取的數(shù)據(jù)1000就可以了 當表頭指針位于兩個刻度之間的某個位置時由于歐姆標度尺的刻度是非均勻刻度，應根據(jù)左邊和右邊刻度縮小或擴大的趨勢，估讀一個數(shù)值 如果指針的偏轉在整個刻度面板的2/3以內(nèi)，應換一個比它小的量程讀數(shù)指針式萬用表的使用二、數(shù)字式萬用表的使用方法1）直流電壓分為五檔: 200mV,2V,20V,2

20、00V,1000V2）交流電壓分為五檔: 200mV,2V,20V,200V,750V。（3）直流電流分為五檔: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。（4）交流電流分為五檔: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。（5）電阻分為六檔: 200,2k ,20k ,200k,2M ,20M POWEROFF ONBEChFE晶體管晶體管插孔插孔顯示器電源開關電源開關轉換開關轉換開關輸入輸入插座插座hFEDCAVACACADCV10AmACOMV(1)電源開關：使用時將開關置于“ON”位置；使用完畢置于“OFF”位置。(2)轉換開關：用以選擇功能和量程。根據(jù)被測的電量(電壓

21、、電流、電阻等)選擇相應的功能位；按被測量程的大小性選擇合適的量程。(3)輸入插座：將黑色測試筆插入“COM”的插座。紅色測試筆有如下三種插法，測量電壓和電阻時插入“V”插座；測量小于200mA的電流時插入“mA”插座；測量大于200mA的電流時插入“10A”插座。數(shù)字萬用表的使用兆兆 歐歐 表表手搖指針式兆歐表電子式指針絕緣電阻表數(shù)字式兆歐表兆歐表：用于檢查電機、電器及線路的絕緣情況和測量高值電阻。1. 結構結構兩個線圈固定在同一軸上且相互垂直。一個線圈與電阻R串聯(lián)，另一個線圈與被測電阻Rx串聯(lián)，兩者并聯(lián)接于直流電源。10001000500500200200100100303010100 0

22、F2NSUI2RxRI1+ +- -MF2IF1F1線圈線圈永永久久磁磁鐵鐵磁場是不磁場是不均勻的均勻的兆歐表構造示意圖兆歐表構造示意圖2使用前的準備使用前的準備（1）檢查兆歐表是否能正常工作 可分兩步進行： 空搖兆歐表，指針應指到 慢慢搖動手柄，使“L（線路）”和“E（接 地）”瞬時短接，指針應迅速指零。（2）切斷被測電路或設備的電源。（3）對被測電路或設備放電。兆歐表測試前的檢驗3正確使用方法正確使用方法（1）將兆歐表置于平衡牢固的地方。（2）正確接線。接線樁：“E”（接地）、 “L”（線路）和“G”（保護環(huán)或稱屏蔽端子）。保護環(huán)的作用是消除表殼表面“L”和“E”接線樁間的漏電和被測絕緣物

23、表面漏電的影響。測線路絕緣電阻：“L”接待測部位，“E”接設備外殼。 測電機的絕緣電阻： “L”接待測繞組，“E”接電機外殼。若測兩繞組間的絕緣電阻兩接線端分別接兩絕緣接線端。測電纜的絕緣電阻：“L” 接線心，“E”接外殼，“G”接線心與外殼間的絕緣層。（3）測量時搖動手柄的轉速要均勻，一般規(guī)定為 120 r/min，誤差不應超過 25 %。搖動 1 min 指針穩(wěn)定后再讀數(shù)，若測量中發(fā)現(xiàn)指針指零，應立即停止搖動。（4）測量完畢后，應對被測設備或電路充分放電。（5）禁止在雷電時或附近有高壓導體的設備上測量絕緣。（6）兆歐表未停止轉動以前，不可用手去觸及設備的測量部分或搖表接線樁。 （7）定期對

24、兆歐表進行校驗。兆歐表的使用1兆歐表的使用2鉗形電流表鉗形電流表1、用途：、用途： 它可以在不中斷負載運行（不斷開載流導線）的條件下測量低壓線路上的交流電流。（對50HZ 500V以下）2、分類：、分類： 根據(jù)其結構及用途分為互感器式互感器式和電磁系電磁系兩種 常用的是互感器式互感器式鉗形電流表，由電流互感器和整流系儀表組成。它只能測量交流電流。電磁系它只能測量交流電流。電磁系儀表可動部分的偏轉與電流的極性無關，因此，它可以交直流兩用。3、指針式鉗形電流表原理：、指針式鉗形電流表原理： 握緊鉗形電流表的把手時，鐵心張開，將通有被測電流的導線放入鉗口中。 松開把手后鐵心閉合，被測載流導線相當于電流互感器的一次繞組，繞在鉗形表鐵芯上的線圈相當于電流互感器的二次繞