基本電工儀表的原理與使用

1、基本電工儀表的原理與使用一、 實驗?zāi)康模ㄒ唬┦煜る妷罕?、電流表、歐姆表的基本原理，組裝簡易萬用表。（二）學(xué)習(xí)校驗電工儀表的基本方法。（三）了解基本電工儀表的使用常識及其對被測電路的影響。二、 實驗儀器設(shè)備（一）簡易萬用表組裝實驗板（二）直流穩(wěn)壓電源（三）0.5級標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表和直流電流表（四）500型萬用表（五）滑線變阻器，標(biāo)準(zhǔn)電阻箱及電阻板三、 說明（一）圖1.1為自裝簡易萬用表原理圖。其中K1、K2是兩個機(jī)械上聯(lián)動的“單刀多投”旋轉(zhuǎn)開關(guān)，搬動公共旋鈕，動端（M、N）可同時換位，以改變測量功能及量程。圖1.2為簡易萬用表組裝實驗板的元件布置示意圖。其中K1、K2被表達(dá)成平動式，可理解為動端M

2、、N兩個箭頭在上下兩條組線上滑動，同步換位。在實際萬表原理圖中也經(jīng)常采用這種方法表示旋轉(zhuǎn)開關(guān)。（二）圖1.1中，表頭滿偏電流Ig=100mA，表頭內(nèi)阻Rg=2.5kW。（三）待裝萬用表測量功能及量程如下：電阻檔：×1k量程即表盤讀數(shù)（W）×1000，標(biāo)稱中心阻值為15kW。直流電壓檔：2V和10V量程。圖1.1直流電流檔：5mA和10mA量程。圖1.1*+2.5kW 100mAWUmARWR55mAR410VR32VR21kWR110mA圖1.2MNE（四）質(zhì)量指標(biāo)：電阻檔中心阻值相對誤差<10%。直流電壓、電流檔各量程的準(zhǔn)確等級不劣于2.5級。四、 預(yù)習(xí)內(nèi)容（一）仔

3、細(xì)閱讀附錄中有關(guān)500型萬用表和晶體管直流壓電源的使用說明，及本實驗后的附錄。（二）閱讀各項實驗內(nèi)容，看懂有關(guān)原理，明確實驗?zāi)康?。（三）根?jù)圖1.1電路，弄懂測量未知電阻Rx的原理，寫出能夠說明測量原理的表達(dá)式。（四）計算圖1.1電路中各電阻的阻值（設(shè)電池電壓變化范圍為1.21.7伏），并說明Rw的作用是什么？（五）設(shè)圖1.1中電池電壓為標(biāo)稱值1.5V時，為使表頭指針正好指在中間，Rw應(yīng)等于多少？表盤中心的阻值刻度數(shù)為多少？（該值稱為電阻檔的標(biāo)稱中心阻值）。（六）根據(jù)圖1.1畫出圖1.2的聯(lián)接圖。（七）設(shè)計實驗五的原理圖，并寫出實驗步驟。五、 實驗內(nèi)容（一）初步熟悉500型萬用表的使用方法。1

4、用該表測量實驗板上電池的端電壓E=伏。2測量實驗板上各電阻的阻值，記錄于表1.1中，并與預(yù)習(xí)內(nèi)容（四）相比較。注意改換量程時，務(wù)必重新調(diào)零。表1.1R1R2R3R4R5思考1：正在通電運行的某電阻R能否用萬用表W檔直接測得R的阻值？為什么？ab10kW電阻箱圖1.3（二）組裝簡易萬用表按照圖1.2在實驗板上插接全部線路，并認(rèn)真復(fù)查。（三）對自裝萬用表進(jìn)行校驗1校驗電阻擋（1）將換檔開關(guān)置于W檔。（2）調(diào)零：將兩個測量表筆短接，調(diào)節(jié)Rw，使表針指在0W處。（3）測量中心阻值相對誤差：用所裝萬用表測量圖1.3中標(biāo)準(zhǔn)電阻Rab，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使表針在標(biāo)稱中心阻值處，記錄Rab=_W。于是：2校驗

5、直流電壓擋（1）將換擋開關(guān)置于2伏擋。（2）按圖1.4接線，其中U0是標(biāo)準(zhǔn)表，Ux是被校表。通電前，應(yīng)將滑線變阻器調(diào)于最小輸出位置。（3）將電源電壓調(diào)到2.5伏左右，再調(diào)節(jié)滑線變阻器，使被校表讀數(shù)依次為表1.2所列各值，同時分別記下對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)。表1.2Ux(V)0.40.81.21.62.0U0(V)b（4）計算各次測量的滿刻度相對誤差b（引用誤差）圖1.43校檢直流電流擋將換檔開關(guān)置于5mA電流檔，將電源電壓調(diào)到6伏，按圖1.5接線，其中mA0為標(biāo)準(zhǔn)表，mAx為被校表。依電壓擋的檢驗方法，完成下列表格測量及計算任務(wù)。表1.3Ix(mA)12345I0(mA)b思考2：圖1.5中，1kW

6、電阻的作用是什么？圖1.5（四）研究電工儀表對被測電路的影響按圖1.6接線。分別用500型萬用表的直流電壓擋和0.5級標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表測量A、B兩點間的電壓，記錄測量結(jié)果。A、B兩點間的電壓理論值應(yīng)該是5V，這兩塊表的測量誤差是多少？記下這兩塊表的內(nèi)阻，并分析之。圖1.6（五）設(shè)計型實驗：驗證戴維南定理現(xiàn)有晶體管穩(wěn)壓電源一臺（電壓調(diào)節(jié)范圍030V），萬用表一臺，標(biāo)準(zhǔn)電阻箱一臺，10kW電阻2個，1kW電阻1個。設(shè)計一個驗證戴維南定理的方法，畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟，記錄實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。圖1.5六、 總結(jié)要求（一）說明自裝萬用表質(zhì)量指標(biāo)如何，并簡略分析誤差原因。直流電壓擋、直流電流擋的準(zhǔn)

7、確度等級確定方法如下：若某一擋（如直流2V擋）校驗數(shù)據(jù)中則該擋準(zhǔn)確度等級不劣于2.5級。（二）討論實驗內(nèi)容（四）的測量結(jié)果。（三）整理思考問題的答案，并回答如下問題：1自裝萬用表處于電阻擋時，紅（接+號端子）、黑（接*號端子）兩表筆中，哪只電位高，哪只電位低？試述利用萬用表W檔鑒別二級管極性的方法。2在用萬用表電阻擋測量電阻之前，需要做哪些準(zhǔn)備工作？為什么？實驗一附錄 測量儀表的準(zhǔn)確度與靈敏度一、 誤差及表達(dá)形式利用實驗手段測出被測量的測量值與該量的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，其差值稱為誤差。有三類量值常被用作被測量的標(biāo)準(zhǔn)值。（1）真值（A0）：真值就是被測量本身所有的真實值。真值一般是不可被測出來的。因

8、此真值也被稱為理論值或定義值。（2）指定值（As）：由國際組織或國家測量局設(shè)立各種標(biāo)準(zhǔn)器，并以它的測量值作為一種測量標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)值稱為指定值。（3）實際值（A）：在一般測量工作中，不可能將所有的測量儀器都直接與國際或國家標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)，而只能用準(zhǔn)確度高一級或高幾級的儀器儀表測量值作為標(biāo)準(zhǔn)，并將這種標(biāo)準(zhǔn)值稱為實際值。誤差的表示方法主要有兩種：（1）絕對誤差DXDX=XAX測量值（也稱為示值）A實際值（2）相對誤差Dr（即：滿刻度相對誤差）X測量值A(chǔ)實際值Xm上量限值（即滿刻度值）二、電工儀表的準(zhǔn)確度等級在規(guī)定的工作條件下，由于儀表本身的原因造成的測量誤差為基本誤差，而由于使用不當(dāng)（即工作條件不

9、符合規(guī)定）而造成的除基本誤差之外的誤差稱為附加誤差。因為儀表在不同刻度點的絕對誤差略有不同，所以一般電工儀表的基本誤差（±K%）常用最大的引用誤差來表示：式中的K稱為儀表的準(zhǔn)確度。我國的儀表按其準(zhǔn)確度共分為0.1,0.2,0.5,1.0,2.0,2.5,5.0七個等級。0.1、0.2級表通常選作標(biāo)準(zhǔn)表。0.51.5級儀表多用于實驗室。2.55.0級通常用于要求不高的工程測量。由上式可知，測量時可能產(chǎn)生的最大絕對誤差若讀數(shù)為X，則測量結(jié)果可能出現(xiàn)的最大相對誤差Dr為：例如：500型萬用表直流電壓檔的準(zhǔn)確度等級為2.5，若用此表50V量程檔去量30V電壓，可能出現(xiàn)的最大絕對誤差是

10、7;2.5%×50=±1.25V，最大的相對誤差是：，若用此表500V量程檔去量同一個電壓，則可能出現(xiàn)的最大絕對誤差是±2.5%×500=±12.5V，而最大的相對誤差是，儀表誤差占被測量41%，測量結(jié)果就不可信了。由此可見，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度不僅與儀表的準(zhǔn)確度有關(guān)，而且還與被測量的大小有關(guān)。所用儀表確定后，選用的量程越接近被測量值，測量結(jié)果的誤差就越小。這就是為什么應(yīng)使指針偏轉(zhuǎn)角大于滿刻度的2/3以上才讀取測量結(jié)果的原因。三、準(zhǔn)確度等級的確定以校驗電壓表10伏檔（直流）為例。若假定被校表UX為2.0級，按規(guī)定要選用準(zhǔn)確度比被校表高二級的表作為標(biāo)

11、準(zhǔn)表，所以選用0.5級表作為標(biāo)準(zhǔn)表UA。按圖1.7接線：選取幾個數(shù)據(jù)點來進(jìn)行校驗，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行計算。則該表可定為2.0。圖1.7則應(yīng)降低標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確等級，再按上述做法重新交核。四、靈敏度靈敏度是用來表示儀表對被測量的反應(yīng)能力的，它反映了儀表所能測量的最小測量。在指示儀表中，被測量的變化將引起儀表的可動部分偏轉(zhuǎn)角的變化，如果被測量變化了X，引起偏轉(zhuǎn)角的相應(yīng)變化a，則a與X的比值就是儀表的靈敏度，用S表示：靈敏度過高，量限可能過小。故不能單純追求高靈敏度。靈敏度過低，又不能反應(yīng)被測量較小的變化。萬用表電壓檔的靈敏度是用歐姆/伏來表示的。例500型萬用表500V以下的直流電壓檔靈敏度為20000W/V。這就告訴我500V以下的直流電壓