第6章+電工測量.ppt

1、第6章 電工測量,6.1 電工儀表的類型、誤差和準(zhǔn)確度 6.2 指針式儀表的結(jié)構(gòu)及工作原理 6.3 電流、電壓、功率及電能的測量 6.4 電阻的測量,按測量方法可分為比較式和直讀式兩類。比較式儀表需將被測量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較后才能得出被測量的數(shù)量，常用的比較式儀表有電橋、電位差計(jì)等。直讀式儀表將被測量的數(shù)量由儀表指針在刻度盤上直接指示出來，常用的電流表、電壓表等均屬直讀式儀表。直讀式儀表測量過程簡單，操作容易，但準(zhǔn)確度不可能太高；比較式儀表的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較昂貴，測量過程也不如直讀法簡單，但測量的結(jié)果較直讀式儀表準(zhǔn)確。 按被測量的種類可分為電流表、電壓表、功率表、頻率表、相位表等。 按電流的種

2、類可分為直流、交流和交直流兩用儀表。 按工作原理可分為磁電式、電磁式、電動式儀表等。 按顯示方法可分為指針式（模擬式）和數(shù)字式。指針式儀表用指針和刻度盤指示被測量的數(shù)值；數(shù)字式儀表先將被測量的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后用數(shù)字顯示被測量的數(shù)值。 按準(zhǔn)確度可分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7個(gè)等級。,6.1.1 電工儀表的分類,常用電工儀表的符號和意義,常用電工儀表的符號和意義,6.2 指針式儀表的結(jié)構(gòu)及工作原理,電工測量中常用的指針式儀表有磁電式、電動式、電磁式3種。這些儀表的結(jié)構(gòu)雖然不同，但工作原理卻是相同的，都是利用電磁現(xiàn)象使儀表的可動部分受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動，

3、從而帶動指針偏轉(zhuǎn)來指示被測量的大小。,6.2.1 磁電式儀表,直流電流I通過可動線圈時(shí)，線圈與磁場相互作用使線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，帶動指針偏轉(zhuǎn)。指針偏轉(zhuǎn)后扭緊彈簧游絲，使游絲產(chǎn)生反抗力矩。當(dāng)反抗力矩和轉(zhuǎn)動力矩相平衡時(shí)，線圈和指針便停止偏轉(zhuǎn)。由于在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)磁場均勻分布，因此線圈的轉(zhuǎn)動力矩與電流的大小成正比。又由于游絲的反抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與流過線圈的電流的大小成正比，即：=KI?？梢姶烹娛絻x表標(biāo)尺上的刻度是均勻的。,磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)：刻度均勻、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、消耗功率小、受外界磁場影響小等。 磁電式儀表的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高、過載能力小，而且只能測量

4、直流，不能測量交流。 使用注意事項(xiàng)：電表接入電路時(shí)要注意極性，否則指針反打會損壞電表。通常磁電式儀表的接線柱旁均標(biāo)有+、記號，以防接錯。,6.2.2 電磁式儀表,線圈通入電流時(shí)產(chǎn)生磁場，使其內(nèi)部的固定鐵片和可動鐵片同時(shí)被磁化。由于兩鐵片同一端的極性相同，因此兩者相斥，致使可動鐵片受到轉(zhuǎn)動力矩的作用，從而通過轉(zhuǎn)軸帶動指針偏轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反抗力矩相平衡時(shí)，指針便停止偏轉(zhuǎn)。,由于作用在鐵心上的電磁力與空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比，磁感應(yīng)強(qiáng)度又與線圈電流成正比，因此儀表的轉(zhuǎn)動力矩與電流的平方成正比。又由于游絲的反抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與線圈電流的平方成正比，即：

5、=KI2?？梢婋姶攀絻x表標(biāo)尺上的刻度是不均勻的。,推斥型電磁式儀表也可以測量交流，當(dāng)線圈中電流方向改變時(shí)，它所產(chǎn)生磁場的方向隨之改變，因此動、靜鐵片磁化的極性也發(fā)生變化，兩鐵片仍然相互排斥，轉(zhuǎn)動力矩方向不變，其平均轉(zhuǎn)矩與交流電流有效值的平方成正比。,6.2.3 電動式儀表,固定線圈中通入直流電流I1時(shí)產(chǎn)生磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1正比于I1。如果可動線圈通入直流電流I2，則可動線圈在此磁場中就要受到電磁力的作用而帶動指針偏轉(zhuǎn)，電磁力F的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和電流I2成正比。直到轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反抗力矩相平衡時(shí)，才停止偏轉(zhuǎn)。儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與兩線圈電流的乘積成正比，即：=KI1I2。,對于線圈通入交

6、流電的情況，由于兩線圈中電流的方向均改變，因此產(chǎn)生的電磁力方向不變，這樣可動線圈所受到轉(zhuǎn)動力矩的方向就不會改變。設(shè)兩線圈的電流分別為i1和i2，則轉(zhuǎn)動力矩的瞬時(shí)值與兩個(gè)電流瞬時(shí)值的乘積成正比。而儀表可動部分的偏轉(zhuǎn)程度取決于轉(zhuǎn)動力矩的平均值，由于轉(zhuǎn)動力矩的平均值不僅與i1及i2的有效值成正比，而且還與i1和i2相位差的余弦成正比，因此電動式儀表用于交流時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)電流的有效值及兩電流相位差的余弦成正比。即： =KI1I2cos。,6.3 電流、電壓、功率及電能的測量,6.3.1 電流的測量,測量直流電流通常采用磁電式電流表，測量交流電流主要采用電磁式電流表。電流表必須與被測電路串聯(lián)，否

7、則將會燒毀電表。此外，測量直流電流時(shí)還要注意儀表的極性。,擴(kuò)大量程的方法是在表頭上并聯(lián)一個(gè)稱為分流器的低值電阻RA，分流器的阻值為：RA=Ro/(n1)。式中Ro為表頭內(nèi)阻，n=I/Io為分流系數(shù)，其中Io為表頭的量程，I為擴(kuò)大后的量程。,6.3.2 電壓的測量,測量直流電壓通常采用磁電式電壓表，測量交流電壓主要采用電磁式電壓表。電壓表必須與被測電路并聯(lián)，否則將會燒毀電表。此外，測量直流電壓時(shí)還要注意儀表的極性。,擴(kuò)大量程的方法是在表頭上串聯(lián)一個(gè)稱為倍壓器的高值電阻RV，倍壓器的阻值為：RV=(m1) Ro 。式中Ro為表頭內(nèi)阻，m=U/Uo為倍壓系數(shù)，其中Uo為表頭的量程，U為擴(kuò)大后的量程。

8、,6.3.3 功率的測量,測量功率時(shí)采用電動式儀表。測量時(shí)將儀表的固定線圈與負(fù)載串聯(lián)，反映負(fù)載中的電流，因而固定線圈又叫電流線圈；將可動線圈與負(fù)載并聯(lián)，反映負(fù)載兩端電壓，所以可動線圈又叫電壓線圈。,分格常數(shù)：,被測功率：,一表法：用一個(gè)單相功率表測得一相功率，然后乘以3即得三相負(fù)載的總功率。,二表法：用兩只單相功率表來測量三相功率，三相總功率為兩個(gè)功率表的讀數(shù)之和。若負(fù)載功率因數(shù)小于0.5，則其中一個(gè)功率表的讀數(shù)為負(fù)，會使這個(gè)功率表的指針反轉(zhuǎn)。為了避免指針反轉(zhuǎn)，需將其電壓線圈或電流線圈反接，這時(shí)三相總功率為兩個(gè)功率表的讀數(shù)之差。,三表法：用3只單相功率表來測量三相功率，三相總功率為3個(gè)功率表的

9、讀數(shù)之和。,用二元功率表和三元功率表測量三相總功率，三相總功率均可直接從表上讀出。,6.3.4 電能的測量,驅(qū)動機(jī)構(gòu)用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，包括電壓線圈、電流線圈和鋁制轉(zhuǎn)盤。當(dāng)電壓線圈和電流線圈通過交流電流時(shí)，就有交變的磁通穿過轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤上感應(yīng)出渦流，渦流與交變磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，從而使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。,制動機(jī)構(gòu)用來產(chǎn)生制動力矩，由永久磁鐵和轉(zhuǎn)盤組成。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動后，渦流與永久磁鐵的磁場相互作用，使轉(zhuǎn)盤受到一個(gè)反方向的磁場力，從而產(chǎn)生制動力矩，致使轉(zhuǎn)盤以某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與負(fù)載功率的大小成正比。 積算機(jī)構(gòu)用來計(jì)算電度表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)電能的測量和計(jì)算。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時(shí)，通過蝸桿及齒輪等傳動機(jī)構(gòu)帶動字輪轉(zhuǎn)

10、動，從而直接顯示出電能的度數(shù)。,電度表,單相電度表接線時(shí)，電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)。單相電度表共有四根連接導(dǎo)線，兩根輸入，兩根輸出。電流線圈及電壓線圈的電源端應(yīng)接在相（火）線上，并靠電源側(cè)。,6.4 電阻的測量,6.4.1 萬用表,1、磁電式萬用表,2、數(shù)字式萬用表,數(shù)字式萬用表由功能變換器、轉(zhuǎn)換開關(guān)和直流數(shù)字電壓表3部分組成，其原理框圖如圖所示。直流數(shù)字電壓表是數(shù)字式萬用表的核心部分，各種電量或參數(shù)的測量，都是首先經(jīng)過相應(yīng)的變換器，將其轉(zhuǎn)化為直流數(shù)字電壓表可以接受的直流電壓，然后送入直流數(shù)字電壓表，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字量，再經(jīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并以十進(jìn)制數(shù)字將被測量顯示出來。,6.4.2 兆歐表,兆歐表俗稱搖表，是測量絕緣體電阻的專用儀表，主要由磁電式流比計(jì)與手搖直流發(fā)電機(jī)組成。,兆歐表的接線端鈕有3個(gè)，分別標(biāo)有“G（屏）”、“L（線）”