電工儀表的使用課件

1、第7章 電工儀表的原理與使用教師： 張 鋒2019年10月電工儀表的原理與使用學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解常用電工儀表與測量的分類、型號和標(biāo)志分類方法和常用標(biāo)志2、能熟練應(yīng)用萬用表測量基本的物理量；3、培養(yǎng)學(xué)生正確使用基本的電工儀表電工儀表的原理與使用一、電工指示儀表的組成 電工指示儀表的任務(wù)就是把被測電量、磁量或電參數(shù)轉(zhuǎn)換為儀表可動(dòng)部分的機(jī)械偏聽偏轉(zhuǎn)角，在轉(zhuǎn)換過程中，使兩者保持一定的函數(shù)關(guān)系，從而用指針偏轉(zhuǎn)角的大小來反映被測量的數(shù)值1、測量機(jī)構(gòu)將被測量X（或過渡）轉(zhuǎn)換成儀表可動(dòng)部分的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角。是電工指示儀表的核心。2、測量線路將各種不同的被測量按一定比例轉(zhuǎn)換成能被測量機(jī)構(gòu)所接受的過渡量。通常由電阻器、

2、電容器、電感器等電子元件組成。電工儀表的原理與使用3、結(jié)構(gòu)柜圖電工儀表的原理與使用二、直流電流表直流電流表的組成磁電系電流表實(shí)際上是由磁電系測量機(jī)構(gòu)與分流電阻并聯(lián)組成的。電工儀表的原理與使用三、直流電壓表直流電壓表的組成一只內(nèi)阻為Rc滿刻度電流為Ic的磁電系測量機(jī)構(gòu)，本身就是一只量程為UcIcRc的直流電壓表，只是其電壓量程很小。擴(kuò)大量程只需給測量機(jī)構(gòu)串聯(lián)一只分奪電阻Rv。磁電系直流電壓是由磁電系測量機(jī)構(gòu)與分壓電阻串聯(lián)組成的。電工儀表的原理與使用四、交流電流表電磁系電流表由電磁系測量機(jī)構(gòu)組成。改變量程時(shí)，只需改變線圈徑和匝數(shù)即可。安裝式一般制成單量程，且最大量程不超過200A，測量較大交流電時(shí)

3、，須與電流互感器配合使用。便攜電磁系電流表一般制成多量程，擴(kuò)大量程一般采用將固定線圈分段，然后利用分段線圈的串、并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。電工儀表的原理與使用五、交流電壓表 電磁系電壓表由磁電系測量機(jī)構(gòu)與壓電阻串聯(lián)組成。安裝式電磁系電壓表都做成單量程的，最大量程600V，要測量更高的交流電壓時(shí)，須與電流互感器配合使用。便攜式電磁系電壓表都做成多量程的，采用共用式分用電路。為保證足夠勵(lì)磁安匝數(shù)，要求電磁系電壓表固定線圈匝數(shù)盡量多。 電工儀表的原理與使用六、電壓互感器1、結(jié)構(gòu)與原理電壓互感器實(shí)際是一個(gè)降壓變壓器，能將一次測的高電壓變換成二次測的低電壓，其一次測匝數(shù)較遠(yuǎn)多于二次測匝數(shù)。電壓互感器二次測電壓一般為1

4、00V。由于電壓表的內(nèi)阻都很大，所以電壓互感器的正常工作狀態(tài)接近于變壓器的開路狀態(tài)。 2、電壓互感器的正確使用要正確接線：一次測與被測電路并聯(lián)，二次測與電壓表并聯(lián)。電壓互感器的一次測、二次測在運(yùn)行中絕對不允許短路，電壓互感器的一次測、二次測都應(yīng)裝設(shè)熔斷器。電壓互感器的鐵心和二次測的一端必須可靠接地，以防絕緣損壞時(shí)，一次測高壓串入低壓端，危及人身和設(shè)備的安全。電工儀表的原理與使用七、電流互感器1、構(gòu)造與原理是一降流變壓器，能將一次測的大電流變換成二次測的小電流。其一次測匝數(shù)較少，一般為一匝到幾匝。電流互感器二次測電流一般為5A。電流互感器在正常工作狀態(tài)時(shí)，接近于變壓器的的短路狀態(tài)。2、電流互感器

5、的正確使用要正確接線：一次測與被測電路串聯(lián)，二次測與電流表串聯(lián)；電流互感器的二次測在運(yùn)行中絕對不允許開路。二次測禁止加裝熔斷器，運(yùn)行時(shí)拆除或更換儀表，應(yīng)先將二次測短路。電流互感器的鐵心和二次測的一端必須可靠接地，以確保人身和設(shè)備的安全。接在同一互感器上的儀表不能太多，否則接在二次測的儀表消耗的功率將超過互感器二次測的額定功率，會測量誤差增大。電工儀表的原理與使用八、鉗形電流表的構(gòu)造及原理1、互感式鉗形電流表由電流互感器和整流系電流表組成。電流表的標(biāo)尺刻度按一次測電流刻度的儀表的讀數(shù)就是被測導(dǎo)線中的電流值。互感式鉗形電流表只能測量交流電。 2、電磁系鉗形電流表 由電磁系測量機(jī)構(gòu)組成。 可交、直流

6、兩用。電工儀表的原理與使用3、鉗形電流的正確用一般準(zhǔn)確度為2.5級或5.0級。1)測量前先估計(jì)被測量電流的大小，選擇合適的量程。2)測量時(shí)應(yīng)將被測載流導(dǎo)線放于鉗口中央，以免增大誤差。3)鉗口要結(jié)合緊密。4)測量5A以下小電流時(shí)，可將導(dǎo)線在鉗口中多繞幾圈。50測量完畢，一定要將儀表的量程開關(guān)置于最大量程位置上，以防下次使用時(shí)，由于使用者的粗心和疏忽造成儀表損壞。電工儀表的原理與使用 九、模擬式萬用表 “萬用表”是萬用電表的簡稱，它是我們電工生產(chǎn)中一個(gè)必不可少的工具。萬用表能測量電流、電壓、電阻、有的還可以測量三極管的放大倍數(shù)、頻率、電容值、邏輯電位、分貝值等。萬用表有很多種，現(xiàn)在最流行的有機(jī)械指

7、針式的和數(shù)字式的萬用表（見圖）。它們各有優(yōu)點(diǎn)。對于電子初學(xué)者，建議使用指針式萬用表，因?yàn)樗鼘ξ覀兪煜ひ恍╇娮又R原理很有幫助。下面我們介紹一些機(jī)械指針式萬用表的原理和使用方法。 電工儀表的原理與使用萬用表的使用具體使用步驟請參照電工儀表與測量實(shí)驗(yàn)操作手冊1、使用之前要調(diào)零 使用之前要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，測量電阻之前要進(jìn)行歐姆調(diào)零。2、要正確接線 使用時(shí)紅表筆與“+”相接，黑表筆與“-”相接。3、要正確選擇測量擋位 測量擋位包括測量對象和量程。4、要正確讀數(shù)在萬用表的表盤上有許多條標(biāo)度尺，分別用于不同的測量對象。5、要注意操作安全 操作時(shí)要注意人身和儀表的安全。電工儀表的原理與使用十、兆歐表 正常情況

8、下，電氣設(shè)備的絕緣電阻數(shù)值都很大，通常在幾兆歐到幾百兆歐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬用表的有效量程。在此范圍內(nèi)，歐姆刻度的非線性就能造成很大的誤差。另外，由于萬用表內(nèi)電池 電壓太低，而在低電壓下測量的絕緣電阻不能真實(shí)反映在高電壓下絕緣電阻的真正數(shù)值。電氣設(shè)備的絕緣電阻必須用一種本身肯有高壓電源的儀表進(jìn)行測量。這種儀表是兆歐表，俗稱“搖表”。電工儀表的原理與使用1、兆歐表的結(jié)構(gòu) 兆歐表是種專門用來測量電氣設(shè)備絕緣電阻的便捷式儀表。一般的兆歐表主要由于手搖直流發(fā)電機(jī)、磁電系比率表以及測量線路組成。手搖直流發(fā)電機(jī)的額定電壓主要有500V、1000V、2500V等幾種。兆歐表的測量機(jī)構(gòu)采用磁電系比率表，它的主要構(gòu)造包

9、括一個(gè)永久性磁鐵和兩個(gè)固定在同一轉(zhuǎn)軸上且彼此相差一定角度的線圈。電路中的電流通過無力矩的游絲分別引入兩個(gè)線圈，使其中一個(gè)線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，另一個(gè)線圈產(chǎn)生反作用力矩。使儀表可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角a與兩個(gè)線圈中電流的比率有關(guān)。故稱“磁電系比率表”。電工儀表的原理與使用2、兆歐表的選擇額定電壓與被測設(shè)備（線路）相適應(yīng)測量范圍與被測絕緣電阻的范圍相符合。表43所示：3、兆歐表的接線三個(gè)接線端：L（線路）：接被測設(shè)備（導(dǎo)體） E（接地）：可靠接地（外殼） G（屏蔽）：屏蔽層（保護(hù)環(huán)）4、兆歐表的檢查“L”與“E”開路：搖動(dòng)手柄，使發(fā)電機(jī)達(dá)到120r/min，指“”?！癓”與“E”短路：緩慢搖動(dòng)手柄，指針指“0

10、”。電工儀表的原理與使用十一、電動(dòng)系功率表1、電動(dòng)系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)系功率表由電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)與分壓電阻構(gòu)成，其原理如下圖所示：電工儀表的原理與使用2、功率表的使用 正確選擇量程功率表有三種量程：電流量程、電壓量程和功率量程。電流量程是指儀表的串聯(lián)回路所容許通過的最大工作電流；電壓量程是指儀表的并聯(lián)回路所能承受的最高工作電壓；功率量程實(shí)質(zhì)上是由電流量程和電壓量程來決定，等于兩者的乘積，即P=UI，它相當(dāng)于負(fù)載功率因數(shù)COS=1 時(shí)的功率值。在選擇時(shí)，不僅要注意其功率量程是否足夠，還要注意儀表的電流量程及電壓量程是否與被測功率的電流和電壓相適應(yīng)。選擇時(shí)，要使功率表的電流量程略大于被測電流

11、，電壓量程略高于被測電壓。電工儀表的原理與使用十二、電子式電能表1、單相電子式電能表電子式電能表測量的有功電能是有功功率與時(shí)間的乘積，與感應(yīng)式電能表一樣。交流電路中電壓U和電流I在某一段時(shí)間t內(nèi)的電能的表達(dá)式為： E=UIcos電子式電能表的測量是將被測U和I先經(jīng)電壓和電流輸入電路轉(zhuǎn)換，然后通過模擬乘法器將輸入電路轉(zhuǎn)換后的UU和UI進(jìn)行相乘，產(chǎn)生一個(gè)與U和I乘積（有功功率P）成正比的信號U0，再通過U/f轉(zhuǎn)換型A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量U0轉(zhuǎn)換成與Uicos大小成正比的頻率脈沖輸出，最后經(jīng)計(jì)數(shù)器累積計(jì)數(shù)而得在某段時(shí)間t內(nèi)的電能數(shù)值。電工儀表的原理與使用2、三相三線有功電能表三相三線電能表是按兩表法

12、測量三相功率的原理，由兩只單相電能表的測量機(jī)構(gòu)組合成，作用在轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)矩等于兩組元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和，并與三相電路的有功功率成正比，因此，鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)可以反映有功電能的大小，并通過計(jì)度器直接顯示三相電能的數(shù)值。負(fù)荷電流為80A及以下時(shí)，采用直接接入式電能，負(fù)荷電流為80A以上時(shí)，采用經(jīng)電流互感器接入式電能表。3、三相四線有功電能表三相四線有功電能表實(shí)際上是按照三表法測功率的原理，由三只單相電能表的測量機(jī)構(gòu)組合而成。常見的是具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)元件和兩個(gè)鋁盤結(jié)構(gòu)的三相四線電能，兩組驅(qū)動(dòng)元件共同作用在一個(gè)鋁盤上，另一組元件單獨(dú)作用在另一個(gè)鋁盤上。當(dāng)負(fù)載電流為80A以上時(shí)，應(yīng)配互感器使用。電工儀表的原理與使用

13、4、電能表的使用a、正確選擇量程應(yīng)使電能表額定電壓相等，電能表額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的最大電流。b、正確接線遵守發(fā)電機(jī)端守則。使用時(shí)，按圖接線。三相有功電能表和無功電能表與儀用互感器聯(lián)合接線。c、電能表的讀數(shù)對直接接入電路的電能表，以及與所標(biāo)明的互感器配套使用的電能表，可直接從電能表上讀取電能。對配套使用的互感器度比和電能表標(biāo)明的不同時(shí)，則必須將電能表的讀數(shù)進(jìn)行折算，才能求得被測電能實(shí)際值。電工儀表的原理與使用5、電能表的安裝要求要求電能表與配電裝置在一處應(yīng)安裝在配裝置的左方和下方。安裝在干燥、無振動(dòng)和無腐蝕氣體的場所。不同電價(jià)的用電線路應(yīng)分別裝表，同一電價(jià)的用電線路應(yīng)合并裝表。安裝要牢固垂

14、直。電工儀表的原理與使用十三、通用示波器電子示波器是一種能夠直接顯示電壓（或電流）變化波形的電子儀器。使用示波器不僅可以直觀地觀察被測電信號隨時(shí)間變化的全過程，而且可以通過它顯示波形測量電壓（或電流）的有關(guān)參數(shù)，以及進(jìn)行頻率和相位的比較、描繪特性曲線等。電工儀表的原理與使用a、通用示波器的組成1、示波管：示波器的核心，把所需觀測的電信號度換成發(fā)光的圖形。2、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：衰減器和Y軸放大器組成，放大被測信號。3、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：衰減器和X軸放大器組成，放大鋸齒波形掃描信號或外加電壓信號。4、掃描及整步系統(tǒng)：產(chǎn)生頻率可調(diào)的鋸齒波電壓，作為X軸偏轉(zhuǎn)的掃描電壓。5、電源：變壓器、整流及濾波等電路組成，向整修示波器供電。電工儀表的原理與使用b、普通示波器的工作原理1、示波管由電子槍、熒光屏和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)三大部分組成，示波管的基本結(jié)構(gòu)如圖所示：電子槍：產(chǎn)生電子轟擊