第8章 電工測量

1、第第 8 章章 電工測量電工測量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 兆歐表兆歐表退出退出 本章介紹幾種常用的電工測量儀表的基本構造、工本章介紹幾種常用的電工測量儀表的基本構造、工作原理和正確的使用方法，以及電壓、電流、電阻和功率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。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：1.

2、按照被測量的種類分類按照被測量的種類分類2. 按照工作原理分類按照工作原理分類3. 按照電流的種類分類按照電流的種類分類4. 按照準確度分類按照準確度分類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測量的種類儀表名稱儀表名稱電電 流流電流表電流表電壓表電壓表電電 壓壓電功率電功率電電 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電度表電度表AkWVWmAkWhkV1. 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測量的種類儀表名稱儀表名稱相位差表相位差表頻率表頻率表歐姆表歐姆表相位差相位差頻頻 率率電電 阻阻兆歐表兆歐表 M f 2. 按照工作

3、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、電能量功率因數、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、交流儀表和交直流兩用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。儀表。4. 按照準確度分類按照準確度分類%

4、100m AA V 25. 150%5 . 2m UU 準確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準確度準確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準確度與其誤差有關。一種是基本誤差，另一種是附加誤差。與其誤差有關。一種是基本誤差，另一種是附加誤差。 儀表的準確度是根據儀表的儀表的準確度是根據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行測量可能產生的是指儀表在正常工作條件下進行測量可能產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( (滿標值滿標值) )之比，用百分數表之比，用百分數表示，則為示，則為 目前我國直讀式電工測

5、量儀表按準確度分為目前我國直讀式電工測量儀表按準確度分為 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5 和和 5.0 七級。七級。 例如有一準確度為例如有一準確度為 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，則可能產生的最大基本誤差為則可能產生的最大基本誤差為4. 按照準確度分類按照準確度分類%5 .12%1001025. 110 %1 . 3%1004025. 140 若用準確度為若用準確度為 2.5 級、最大量程為級、最大量程為 50 V 的電壓表的電壓表，測量實測量實際為際為 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

6、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，應使被測量的值接近滿的量程時，應使被測量的值接近滿標值。一般應使被測量值超過儀表的滿標值一半以上。標值。一般應使被測量值超過儀表的滿標值一半以上。 準確度等級較高的儀表常用來進行精密測量或校正準準確度等級較高的儀表常用來進行精密測量或校正準確度等級較低的儀表。確度等級較低的儀表。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 號號意義意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2000V儀表直立位置儀表直立位置儀表水平位置儀表水平位

7、置儀表傾斜儀表傾斜 60 放置放置_或或3 2 kV 60 返回返回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。和電動式幾種。 通常，直讀式儀表主要由產生轉動轉矩部分、產生通常，直讀式儀表主要由產生轉動轉矩部分、產生阻轉矩的部分和阻尼器等組成。阻轉矩的部分和阻尼器等組成。8.2.1 磁電式儀表磁電式儀表 磁電式儀表磁電式儀表8.2.2 電磁式儀表電磁式儀表 推斥式電磁式儀表推斥式電磁式儀表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 電動式儀表電動式儀表8.3

8、 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，而測量交流電流主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。電流表應要采用電磁式電流表。電流表應串聯(lián)串聯(lián)在電路中。為了使電路在電路中。為了使電路的工作不受接入電流表的影響，電流表的內阻必須很小。的工作不受接入電流表的影響，電流表的內阻必須很小。 采用磁電式電流表測量電流時，為了擴大它的量程，應采用磁電式電流表測量電流時，為了擴大它的量程，應在測量機構上并聯(lián)一個稱為在測量機構上并聯(lián)一個稱為分流器分流器的低值電阻的低值電阻 RA。返回返回IRRRIA0A0 100A IIRRI負負載載8.3 電流的測量電流的測量II0

9、RA負負載載R0電流表與分流器電流表與分流器圖中圖中 I0 與與 I 的關系為的關系為即即式中式中 R0 是測量機構的電阻是測量機構的電阻 5100. 01005. 0120100AIIRR8.3 電流的測量電流的測量 例例 1 有一磁電式表頭，當無分流器時，表頭的有一磁電式表頭，當無分流器時，表頭的 滿標滿標值電流為值電流為 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，問分流器的電阻應為多大？問分流器的電阻應為多大？ 解解 用電流互感器擴大電磁式電流表的量程，而不用分流器。用電流互感器擴大電磁式電流表的量程，而不用分流器。注意：注意：8.4 電壓的測量電壓

10、的測量 測量直流電壓常用磁電式電壓表，而測量交流電壓常用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。電壓表應電磁式電壓表。電壓表應并聯(lián)并聯(lián)在欲測電壓的負載、電源或一在欲測電壓的負載、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，電壓段電路中。為了使電路的工作不受接入電壓表的影響，電壓表的內阻必須很大。表的內阻必須很大。返回返回8.4 電壓的測量電壓的測量 為了擴大電壓表的量程，應在測量機構上串聯(lián)一個稱為為了擴大電壓表的量程，應在測量機構上串聯(lián)一個稱為倍壓器倍壓器的高值電阻的高值電阻 RV。負負載載+URA負負載載R0U0+U電壓表和倍壓器電壓表和倍壓器由圖中可得由圖

11、中可得0V00RRRUU )1(00V UURR即即8.4 電壓的測量電壓的測量 00010)150300(0002VR 例例 1 有一電壓表，其量程為有一電壓表，其量程為 50 V，內阻為內阻為 2 000 。今。今欲使其量程擴大到欲使其量程擴大到 300 V，問還需串聯(lián)多大電阻的倍壓器？問還需串聯(lián)多大電阻的倍壓器？ 解解 8.5 萬用表萬用表 萬用表可測量多種電量，雖然準確度不高，但是使用萬用表可測量多種電量，雖然準確度不高，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備。簡單，攜帶方便，特別適用于檢查線路和修理電氣設備。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

12、微安表、若干分流器和倍壓器、磁電式萬用表由磁電式微安表、若干分流器和倍壓器、半導體二極半導體二極 管及轉換開關等組成，可用來管及轉換開關等組成，可用來 測量直流電流、測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等。直流電壓、交流電壓和電阻等。返回返回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MF-30 型萬用表面板圖型萬用表面板圖測量直流電流原理電路測量直流電流原理電路RRA1 A500 mA50 mA5 mA0.5 mA50 ARA2RA3RA4RA5+ 被測電流從被測電流從“+”、“”兩端進出。兩端進出。 RA1 RA5 是分流是分流器電阻，改變轉換開關的位器電阻，

13、改變轉換開關的位置，就可改變電流的量程。置，就可改變電流的量程。8.5.1 磁電式萬用表磁電式萬用表 2. 直流電壓的測量直流電壓的測量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 是倍壓器電是倍壓器電阻，改變轉阻，改變轉 換開關的換開關的 位置，就位置，就可改變電壓的量程。量程愈大，可改變電壓的量程。量程愈大，倍壓器的電阻也愈大。儀表的倍壓器的電阻也愈大。儀表的靈靈敏度敏度可以表明這一特征。可以表明這一特征。RA A1V5VRV1RV2RV3+R25 V 儀表的儀表的靈敏度靈敏度是用儀表總內阻除以電壓量程。靈敏度愈高是用儀表總內阻

14、除以電壓量程。靈敏度愈高被測電路受儀表的影響愈小。被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 擋上儀表的總內阻為擋上儀表的總內阻為 500 k ，則這擋的靈敏度為則這擋的靈敏度為V/k20V25k500 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，兩端。在正半周時，設電流從設電流從 “+” 流進，經流進，經二極管二極管 D1，部分電流經微部分電流經微安表流出。在負半周時，安表流出。在負半周時，電流直接經電流直接經 D2 從從 “+” 端端流出?？梢?，通過微安表流出。

15、可見，通過微安表的是半波電流，讀數為該的是半波電流，讀數為該電流的平均值。為此，表電流的平均值。為此，表中加一中加一 600 交流調整電交流調整電8.5.1 磁電式萬用表磁電式萬用表 100 V10 VR V1R V2+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-30萬用表交流電壓擋的靈敏度為萬用表交流電壓擋的靈敏度為 5 k /V。 位器，用來改變表盤刻度；位器，用來改變表盤刻度； R V1、R V2，是倍壓電阻，用以改變電壓量程。，是倍壓電阻，用以改變電壓量程。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

16、 被測電阻加在被測電阻加在 “+”、“ ” 兩 端 。 測 量 前 應 將兩 端 。 測 量 前 應 將 “+”、“”兩端短接，看兩端短接，看指針是否偏轉最大而指在零，指針是否偏轉最大而指在零，否則應轉動零歐姆調節(jié)電位否則應轉動零歐姆調節(jié)電位器進行校正。器進行校正。 注意：注意：使用電阻擋絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢使用電阻擋絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢將轉換開關轉到高電壓擋。將轉換開關轉到高電壓擋。8.5.1 磁電式萬用表磁電式萬用表 +R1 k A1.7 k 10100+1.5 V調零調零1. 測量范圍測量范圍8.5.2 數字式萬用表數字式萬用表 DT-830 型萬用表面板圖型

17、萬用表面板圖以以 DT-830 型數字萬用表為例說明它的測量范圍和使用方法。型數字萬用表為例說明它的測量范圍和使用方法。 ( (1) ) 直流電壓分五擋直流電壓分五擋：200 mV，2 V，20 V，200 V，1 000 V。輸入電阻為輸入電阻為 10 M 。 ( (2) ) 交流電壓分五擋：交流電壓分五擋：200 mV，2 V，20 V，200 V，750 V。輸入阻抗為輸入阻抗為 10 M 。頻率范圍頻率范圍 40 Hz 500 Hz。 ( (3) ) 直流電流分五擋：直流電流分五擋：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。 ( (4) ) 交流電流分五擋：交流電流分五

18、擋：200 A，2 mA，20 mA，200 mA，10 A。8.5.2 數字式萬用表數字式萬用表 ( (5) ) 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電性能，并能測量晶體管此外，還可檢查二極管的導電性能，并能測量晶體管的電流放大系數和檢查線路通斷。的電流放大系數和檢查線路通斷。2. 面板說明面板說明 ( (1) ) 顯示器顯示四位數字，最高位只能顯示顯示器顯示四位數字，最高位只能顯示 1 或不顯或不顯示數字，算半位，故稱三位半示數字，算半位，故稱三位半 。最大指示值為最大指示值為 1 999 或或 1

19、999。當被測量超過最大指示值時，顯示。當被測量超過最大指示值時，顯示 “1” 或或 “ 1”。 ( (3) ) 轉換開關根據被測的電量選擇相應的功能位；按轉換開關根據被測的電量選擇相應的功能位；按被測量的大小選擇適當的量程被測量的大小選擇適當的量程。( (2) ) 電源開關使用時置于電源開關使用時置于 “ON”；使用完畢置于使用完畢置于 “OFF”。8.5.2 數字式萬用表數字式萬用表 ( (4) ) 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”插座插座；紅色紅色測試筆在測量電壓和電阻時，插入測試筆在測量電壓和電阻時，插入“V ”插座，測量小插座，測量小于于 200 mA 電流

20、時，插入電流時，插入“mA”插座，測量大于插座，測量大于 200 mA電流時，插入電流時，插入 “10A” 插座插座。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，因此常用電電路中的功率與電壓和電流的乘積有關，因此常用電動式儀表來測量功率。動式儀表來測量功率。 在線圈通入交流時，在線圈通入交流時，電動式儀表指針偏轉的電動式儀表指針偏轉的角度角度 cos21IkI 負負載載ii 12iu+_*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 返回返回 由于在功率表中，并聯(lián)線圈由于在功率表中，并聯(lián)線圈電路串有高阻值的倍壓器，它的感電路串有高阻值的倍壓器，它的感抗與電

21、阻相比可以忽略不計，故可抗與電阻相比可以忽略不計，故可以認為其中電流以認為其中電流 i2 與與 u 同相。同相。負負載載ii 12iu+_*因此因此 cos21IkI 可以寫成可以寫成PkUIk cos 可見，電動式功率表中指針偏轉角可見，電動式功率表中指針偏轉角 與電路的平均功與電路的平均功率率 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( (標以標以“ ”或或“ ”號號) )均應聯(lián)在電源的同一端。均應聯(lián)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 8.6.2

22、三相功率的測量三相功率的測量 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。iAAZBZCZiBiCABC*W1*W2CCBBAAiuiuiu 0CBA iii21BBCAACBCBACABACBBAA)()()(ppiuiuiuuiuuiiuiuiup 圖中，三相瞬時功率為圖中，三相瞬時功率為CBApppp 因為因為所以所以 cosd1AACA0AC1IUtiuTPT cosd1BBCB0BC2IUtiuTPT 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 的讀數為的讀數為式中式中 為為 uAC 和和 iA 之

23、間的相位差。之間的相位差。式中式中 為為 uBC 和和 iB 之間的相位差。之間的相位差。兩功率表的讀數兩功率表的讀數 P1 與與 P2 之和即為三相功率之和即為三相功率 coscosBBCAAC21IUIUPPP 當負載對稱時當負載對稱時)30cos(cosAAC1 llIUIUP)30cos(cosBBC2 llIUIUP第二個功率表第二個功率表 W2 的讀數為的讀數為2121)(PPPPP 8.6.2 三相功率的測量三相功率的測量 因此，兩功率表讀數之和為因此，兩功率表讀數之和為 當相電壓與相電流同相時，兩個功率表的讀數相等。當當相電壓與相電流同相時，兩個功率表的讀數相等。當相電流比相電壓滯后的角度相電流比相電壓滯后的角度 60 時，時，P2 為負值，因此必為負值，因此必須將功率表的電流線圈反接。這時三相功率等于第一個功率須