電工簡明教程第三版8

1、 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社第第 8 章電工測量章電工測量8.1電工測量儀表的分類電工測量儀表的分類8.2電工測量儀表的型式電工測量儀表的型式8.3電流的測量電流的測量8.4電壓的測量電壓的測量8.5萬用表萬用表8.6功率的測量功率的測量8.7兆歐表兆歐表 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社第第 8 章電工測量章電工測量本章介紹幾種常用的電工測量儀表的基本構(gòu)造、工本章介紹幾種常用的電工測量儀表的基本構(gòu)造

2、、工作原理和正確的使用方法，以及電壓、電流、電阻和功作原理和正確的使用方法，以及電壓、電流、電阻和功率的測量方法。率的測量方法。8.1 電工測量儀表的分類電工測量儀表的分類通常用的電工測量儀表按照下列幾個方面分類：通常用的電工測量儀表按照下列幾個方面分類：8.1.1 按照被測量的種類分類按照被測量的種類分類8.1.2 按照工作原理分類按照工作原理分類8.1.3 按照電流的種類分類按照電流的種類分類8.1.4 按照準(zhǔn)確度分類按照準(zhǔn)確度分類 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.1.1 按照被測量的種類分類按照被測量的種類分類符號符號被測量的種類被

3、測量的種類儀表名稱儀表名稱電流電流電流表電流表電壓表電壓表電壓電壓電功率電功率電能電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電度表電度表AkWVWmAkWhkV 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社符號符號被測量的種類被測量的種類儀表名稱儀表名稱相位表相位表頻率表頻率表歐姆表歐姆表相位差相位差頻率頻率電阻電阻兆歐表兆歐表 M f 8.1.1 按照被測量的種類分類按照被測量的種類分類 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.1.2 按照工作原理分類按照工作原理分類型式型式符號符號被測量的種類

4、被測量的種類電流的種類與頻率電流的種類與頻率磁電式磁電式整流式整流式電磁式電磁式電動式電動式電流、電壓、電阻電流、電壓、電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓電流、電壓電流、電壓、功率、電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能量功率因數(shù)、電能量直流直流工頻及較高頻率的工頻及較高頻率的交流交流直流及工頻交流直流及工頻交流直流及工頻與較高直流及工頻與較高頻率的交流頻率的交流8.1.3 按照電流的種類分類按照電流的種類分類電工測量儀表可分為直流儀表、交流儀表和交直流電工測量儀表可分為直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。兩用儀表。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版

5、社8.1.4 按照準(zhǔn)確度分類按照準(zhǔn)確度分類準(zhǔn)確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準(zhǔn)確度與其誤差有關(guān)。一種是基本誤差，另一種是附加誤差。與其誤差有關(guān)。一種是基本誤差，另一種是附加誤差。儀表的準(zhǔn)確度是根據(jù)儀表的儀表的準(zhǔn)確度是根據(jù)儀表的相對額定誤差相對額定誤差來分級的。來分級的。相相對額定誤差對額定誤差是指儀表在正常工作條件下進(jìn)行測量可能產(chǎn)生的是指儀表在正常工作條件下進(jìn)行測量可能產(chǎn)生的最大基本誤差與儀表的最大量程最大基本誤差與儀表的最大量程(滿標(biāo)值滿標(biāo)值)之比，用百分?jǐn)?shù)表示，之比，用百分?jǐn)?shù)表示，則為則為%100m AA 目前我國直讀式電工測量儀表按

6、準(zhǔn)確度分為目前我國直讀式電工測量儀表按準(zhǔn)確度分為 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5 和和 5.0 七級。七級。例如有一準(zhǔn)確度為例如有一準(zhǔn)確度為 2.5 級的電壓表，其最大量程為級的電壓表，其最大量程為 50 V，則可能產(chǎn)生的最大基本誤差為則可能產(chǎn)生的最大基本誤差為 U = Um = 2.5% 50 V = 1.25 V 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社%5 .12%1001025. 110 401.25100%3.1%40 若用準(zhǔn)確度為若用準(zhǔn)確度為 2.5 級、最大量程為級、最大量程為 50 V 的電壓表，測量的電壓表，測量實際

7、為實際為 10 V 的電壓時，則相對測量誤差為的電壓時，則相對測量誤差為而用它測量實際為而用它測量實際為 40 V 的電壓時，則相對測量誤差為的電壓時，則相對測量誤差為因此，在選用儀表因此，在選用儀表 的量程時，應(yīng)使被測量的值接近滿標(biāo)的量程時，應(yīng)使被測量的值接近滿標(biāo)值。一般應(yīng)使被測量值超過儀表的滿標(biāo)值一半以上。值。一般應(yīng)使被測量值超過儀表的滿標(biāo)值一半以上。準(zhǔn)確度等級較高的儀表常用來進(jìn)行精密測量或校正準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度等級較高的儀表常用來進(jìn)行精密測量或校正準(zhǔn)確度等級較低的儀表。等級較低的儀表。8.1.4 按照準(zhǔn)確度分類按照準(zhǔn)確度分類 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教

8、育電子音像出版社電工測量儀表上的幾種符號電工測量儀表上的幾種符號符符 號號意意 義義交流交流直流直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 2000 V儀表直立位置儀表直立位置儀表水平位置儀表水平位置儀表傾斜儀表傾斜 60 放置放置_3 或或2 kV 60 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.2電工測量儀表的型式電工測量儀表的型式直讀式儀表按照工作原理可分為：磁電式、電磁式和電直讀式儀表按照工作原理可分為：磁電式、電磁式和電動式幾種。動式幾種。通常，直讀式儀表主要由產(chǎn)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩部分、產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)通常，直讀式儀表主要由產(chǎn)生轉(zhuǎn)動

9、轉(zhuǎn)矩部分、產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩的部分和阻尼器等組成。矩的部分和阻尼器等組成。8.2.1磁電式儀表磁電式儀表 8.2.2電磁式儀表電磁式儀表 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.2電工測量儀表的型式電工測量儀表的型式8.2.3電動式儀表電動式儀表 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.3電流的測量電流的測量通常測量直流電流用磁電式電流表，而測量交流電流通常測量直流電流用磁電式電流表，而測量交流電流主要采用電磁式電流表。電流表應(yīng)主要采用電磁式電流表。電流表應(yīng)串聯(lián)串聯(lián)在電路中。為了使在電路中。為了使電路的工作

10、不受接入電流表的影響，電流表的內(nèi)阻必須很電路的工作不受接入電流表的影響，電流表的內(nèi)阻必須很小。小。采用磁電式電流表測量電流時，為了擴(kuò)大它的量程，采用磁電式電流表測量電流時，為了擴(kuò)大它的量程，應(yīng)在測量機(jī)構(gòu)上并聯(lián)一個稱為應(yīng)在測量機(jī)構(gòu)上并聯(lián)一個稱為分流器分流器的低值電阻的低值電阻 RA。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社IRRRIA0A0 100A IIRRI負(fù)負(fù)載載II0RA負(fù)負(fù)載載R0電流表與分流器電流表與分流器圖中圖中 I0 與與 I 的關(guān)系為的關(guān)系為即即式中式中 R0 是測量機(jī)構(gòu)的電阻。是測量機(jī)構(gòu)的電阻。 高高 等等 教教 育育 出出 版版

11、 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社 例例 1 有一磁電式表頭，當(dāng)無分流器時，表頭的滿有一磁電式表頭，當(dāng)無分流器時，表頭的滿標(biāo)值電流為標(biāo)值電流為 5 mA。表頭電阻為表頭電阻為 20 。今欲使其量程為。今欲使其量程為 1 A，問分流器的電阻應(yīng)為多大？問分流器的電阻應(yīng)為多大？ 解解 0A0200.10051110.005RRII注意：注意：測量交流大電流時測量交流大電流時，可用電流互感器擴(kuò)大電流表的量程。可用電流互感器擴(kuò)大電流表的量程。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.4電壓的測量電壓的測量測量直流電壓常用磁電式電壓表，而測量

12、交流電壓常測量直流電壓常用磁電式電壓表，而測量交流電壓常用電磁式電壓表。電壓表應(yīng)用電磁式電壓表。電壓表應(yīng)并聯(lián)并聯(lián)在欲測電壓的負(fù)載、電源在欲測電壓的負(fù)載、電源或一段電路中。為了使電路的工作不受接入電壓表的影響，或一段電路中。為了使電路的工作不受接入電壓表的影響，電壓表的內(nèi)阻必須很大。電壓表的內(nèi)阻必須很大。為了擴(kuò)大電壓表的量程，應(yīng)在測量機(jī)構(gòu)上串聯(lián)一個稱為了擴(kuò)大電壓表的量程，應(yīng)在測量機(jī)構(gòu)上串聯(lián)一個稱為為倍壓器倍壓器的高值電阻的高值電阻 RV。電壓表和倍壓器電壓表和倍壓器負(fù)負(fù)載載+URV負(fù)負(fù)載載R0U0+U 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社負(fù)負(fù)載載+

13、URV負(fù)負(fù)載載R0U0+U電壓表和倍壓器電壓表和倍壓器由圖中可得由圖中可得0V00RRRUU )1(00V UURR即即 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社負(fù)負(fù)載載+URV負(fù)負(fù)載載R0U0+U電壓表和倍壓器電壓表和倍壓器 例例 1 有一電壓表，其量程為有一電壓表，其量程為 50 V，內(nèi)阻為內(nèi)阻為 2000 。今欲使其量程擴(kuò)大到。今欲使其量程擴(kuò)大到 300 V，問還需串聯(lián)多大電阻的問還需串聯(lián)多大電阻的倍壓器？倍壓器？ 解解 10000)150300(2000VR 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社

14、8.5萬用表萬用表萬用表可測量多種電量，雖然準(zhǔn)確度不高，但是使用萬用表可測量多種電量，雖然準(zhǔn)確度不高，但是使用簡單，攜帶方便，特別適用于檢查線路和修理電氣設(shè)備。簡單，攜帶方便，特別適用于檢查線路和修理電氣設(shè)備。8.5.1磁電式萬用表磁電式萬用表 磁電式萬用表由磁電式磁電式萬用表由磁電式微安表、若干分流器和倍壓微安表、若干分流器和倍壓器、半導(dǎo)體二極器、半導(dǎo)體二極 管及轉(zhuǎn)換開管及轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成，可用來測量直流關(guān)等組成，可用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓電流、直流電壓、交流電壓和電阻等。和電阻等。測量直流電流原理電路測量直流電流原理電路RRA1 A500mA50mA5mA0.5mA50 ARA2

15、RA3RA4RA5+ 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.5.1磁電式萬用表磁電式萬用表 (1) 直流電流的測量直流電流的測量測量直流電流原理電路測量直流電流原理電路RRA1 A500mA50mA5mA0.5mA50 ARA2RA3RA4RA5+被測電流從被測電流從“+”“”“”兩端進(jìn)出。兩端進(jìn)出。 RA1 RA5 是分流是分流器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就可改變電流的量程。置，就可改變電流的量程。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社(2) 直流電壓的測量直流電壓的測量

16、測量直流電壓原理電路測量直流電壓原理電路被測電壓加在被測電壓加在“+”“+” 、 “”兩端。兩端。RV1、RV2 是是倍壓器電阻，改變轉(zhuǎn)倍壓器電阻，改變轉(zhuǎn) 換開關(guān)換開關(guān)的的 位置，就可改變電壓的量位置，就可改變電壓的量程。量程愈大，倍壓器的電程。量程愈大，倍壓器的電阻也愈大。儀表的靈敏度可阻也愈大。儀表的靈敏度可以表明這一特征。以表明這一特征。RA A1V5VRV1RV2RV3+R25V儀表的儀表的靈敏度靈敏度是用儀表總內(nèi)阻除以電壓量程。靈敏度愈高被是用儀表總內(nèi)阻除以電壓量程。靈敏度愈高被測電路受儀表的影響愈小。測電路受儀表的影響愈小。MF-30 萬用表在直流電壓萬用表在直流電壓 25 V 擋

17、上儀表的總內(nèi)阻為擋上儀表的總內(nèi)阻為 500 k ，則這擋的靈敏度為則這擋的靈敏度為V/k20V25k500 8.5.1磁電式萬用表磁電式萬用表 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.5.1磁電式萬用表磁電式萬用表 (3) 交流電壓的測量交流電壓的測量測量交流電壓原理電路測量交流電壓原理電路被測電壓加在被測電壓加在“+”“+”、 “”兩端。在正半周時，設(shè)電流從兩端。在正半周時，設(shè)電流從“+”“+”流進(jìn)，經(jīng)二流進(jìn)，經(jīng)二 極管極管 D1，部部分電流經(jīng)微安表流出。在負(fù)半分電流經(jīng)微安表流出。在負(fù)半周時，電流直接經(jīng)周時，電流直接經(jīng) D2 從從“+”“+”端

18、端 流出。可見，通過微安表的流出。可見，通過微安表的是半波電流，讀數(shù)為該電流的是半波電流，讀數(shù)為該電流的平均值。為此，表中加一平均值。為此，表中加一 600 交流調(diào)整電位器交流調(diào)整電位器,用用來改變表來改變表盤刻度；盤刻度；RV1、RV2，是倍壓電，是倍壓電阻，用以改變電壓量程。阻，用以改變電壓量程。100V10VRV1RV2+R AD1D2600 萬用表交流電壓擋的靈敏度一般較直流電壓擋低。萬用表交流電壓擋的靈敏度一般較直流電壓擋低。MF-30萬用萬用表交流電壓擋的靈敏度為表交流電壓擋的靈敏度為 5 k / V。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像

19、出版社(4) 電阻的測量電阻的測量測量電阻原理電路測量電阻原理電路被測電阻加在被測電阻加在“+” 、 “”兩端。測量前應(yīng)將兩端。測量前應(yīng)將“+”、“”兩端短接，兩端短接，看指針是否偏轉(zhuǎn)最大而指看指針是否偏轉(zhuǎn)最大而指在零，否則應(yīng)轉(zhuǎn)動零歐姆在零，否則應(yīng)轉(zhuǎn)動零歐姆調(diào)節(jié)電位器進(jìn)行校正。調(diào)節(jié)電位器進(jìn)行校正。注意：注意：使用電阻擋絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢將使用電阻擋絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到高電壓擋。轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到高電壓擋。8.5.1磁電式萬用表磁電式萬用表 +R1 k A1.7 k 10100+1.5 V調(diào)零調(diào)零 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版

20、社高等教育電子音像出版社8.5.2數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表(1) 測量范圍測量范圍以以 DT-830 型數(shù)字萬用表為例說明它的測量范圍和使型數(shù)字萬用表為例說明它的測量范圍和使用方法。用方法。直流電壓分五擋：直流電壓分五擋：200 mV，2 V，20 V，200 V，1000 V。輸入電阻為輸入電阻為 10 M 。交流電壓分五擋：交流電壓分五擋：200mV，2V，20V，200V，750V。輸輸入阻抗為入阻抗為 10 M 。頻率范圍頻率范圍 40 500 Hz。直流電流分五擋：直流電流分五擋：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。交流電流分五擋：交流電流分五擋：200 A，2

21、 mA，20 mA，200 mA，10A。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.5.2數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表 電阻分六擋：電阻分六擋：200 ，2 k ，20 k ，200 k ，2 M ，20 M 。此外，還可檢查二極管的導(dǎo)電性能，并能測量晶體管此外，還可檢查二極管的導(dǎo)電性能，并能測量晶體管的電流放大系數(shù)和檢查線路通斷。的電流放大系數(shù)和檢查線路通斷。(2) 面板說明面板說明顯示器顯示四位數(shù)字，最高位只能顯示顯示器顯示四位數(shù)字，最高位只能顯示 1 或不顯示數(shù)字或不顯示數(shù)字，算半位算半位，故稱三位半故稱三位半。最大指示值為最大指示值為 199

22、9 或或 1999。 當(dāng)被當(dāng)被測量超過最大指示值時，顯示測量超過最大指示值時，顯示“1”或或“ 1” 。轉(zhuǎn)換開關(guān)根據(jù)被測的電量選擇相應(yīng)的功能位；按被測量的轉(zhuǎn)換開關(guān)根據(jù)被測的電量選擇相應(yīng)的功能位；按被測量的大小選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭４笮∵x擇適當(dāng)?shù)牧砍?。電源開關(guān)使用時置于電源開關(guān)使用時置于“ON”；使用完畢置于使用完畢置于“OFF”。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.5.2數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表 輸入插座將黑色測試筆插入輸入插座將黑色測試筆插入“COM”插座；紅色測試插座；紅色測試筆在筆在 測量電壓和電阻時，插入測量電壓和電阻時，插入“V ”插座

23、，測量小于插座，測量小于 200 mA 電流時，插入電流時，插入“mA”插座，測量大于插座，測量大于 200 mA 電電流時，插入流時，插入“10 A”插座。插座。 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.6功率的測量功率的測量電路中的功率與電壓和電流的乘積有關(guān)，因此常用電路中的功率與電壓和電流的乘積有關(guān)，因此常用電動式儀表來測量功率。電動式儀表來測量功率。在線圈通入交流在線圈通入交流時，電動式儀表指針時，電動式儀表指針偏轉(zhuǎn)的角度偏轉(zhuǎn)的角度 cos21IkI 8.6.1單相交流和直流功率的測量單相交流和直流功率的測量 負(fù)負(fù)載載ii 12iu+_*

24、可動線圈可動線圈固定線圈固定線圈 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社由于在功率表中，并聯(lián)線圈電由于在功率表中，并聯(lián)線圈電路串有高阻值的倍壓器，它的感抗路串有高阻值的倍壓器，它的感抗與電阻相比可以忽略不計，故可以與電阻相比可以忽略不計，故可以認(rèn)為其中電流認(rèn)為其中電流 i2 與與 u 同相。同相。因此因此 cos21IkI 可以寫成可以寫成cosk UIk P可見，電動式功率表中指針偏轉(zhuǎn)角可見，電動式功率表中指針偏轉(zhuǎn)角 與電路的平均功率與電路的平均功率 P 成正比。成正比。使用時，功率表兩個線圈的始端使用時，功率表兩個線圈的始端( (標(biāo)以標(biāo)以“ ”

25、或或“* *”號號) )均應(yīng)均應(yīng)連連在電源的同一端。在電源的同一端。電動式功率表也可以測量直流功率。電動式功率表也可以測量直流功率。8.6.1單相交流和直流功率的測量單相交流和直流功率的測量 負(fù)負(fù)載載1ii2iu+_* 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社三相三線制電路中，廣泛采用兩功率表法測量三相功率。三相三線制電路中，廣泛采用兩功率表法測量三相功率。i1 1AZBZCZi2 2i3 3L1L2L3*W1*W21 12 23 3u iu iu i 1 12 2312()pu iu iuii 圖中，三相瞬時功率為圖中，三相瞬時功率為123pppp

26、 因為因為所以所以13123213 123 2W1W2()()uu iuu iu iu ipp 8.6.2三相功率的測量三相功率的測量1230iii 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社W113 113101dcosTPu itU IT W223 223201dcosTPu itU IT 8.6.2三相功率的測量三相功率的測量 第一個功率表第一個功率表 W1 的讀數(shù)為的讀數(shù)為式中，式中， 為為 u13 和和 i1 之間的相位差。之間的相位差。式中，式中， 為為 u23 和和 i2 之間的相位差。之間的相位差。兩功率表的讀數(shù)兩功率表的讀數(shù) PW1

27、與與 PW2 之和即為三相功率之和即為三相功率W1W213 123 2coscosPPPU IU I 當(dāng)負(fù)載對稱時當(dāng)負(fù)載對稱時W1131coscos(30)llPU IU I W2232coscos(30)llPU IU I 第二個功率表第二個功率表 W2 的讀數(shù)為的讀數(shù)為 高高 等等 教教 育育 出出 版版 社社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社8.6.2三相功率的測量三相功率的測量 因此，兩功率表讀數(shù)之和為因此，兩功率表讀數(shù)之和為 cos3)30cos()30cos(W2W1llllllIUIUIUPPP 當(dāng)相電壓與相電流同相時，兩個功率表的讀數(shù)相等。當(dāng)當(dāng)相電壓與相電流同相時，兩個功率表的讀數(shù)相等。當(dāng)相電流比相電壓滯后的角