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1、电工技术 电工测量电工测量 电工技术 电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、 电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方 法外，常用电工测量仪表去测量。法外，常用电工测量仪表去测量。 电工测量技术的应用主要有以下优点：电工测量技术的应用主要有以下优点： 电工测量电工测量 1. 1.电工测量仪表的结构简单，使用方便，并电工测量仪表的结构简单，使用方便，并 有足够的精确度。有足够的精确度。 2.2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测 量的地方，并可实现自动记录。量的地方
2、，并可实现自动记录。 3. 3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题。电工测量仪表可实现远距离的测量问题。 4. 4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。能利用电工测量的方法对非电量进行测量。 电工技术 第一节第一节 电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类 1.1.按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类 次 序被测量的种类 仪表名称 符 号 电流表 毫安表 电压表 千伏表 功率表 千瓦表 电度表 相位表 频率表 欧姆表 兆欧表 1 电 流 2 电 压 3 电功率 4 电 能 5 相位差 6 频 率 7 电 阻 A mA V kV W kW f M kWh 电工技术 2.2.按照工作原理分类按照
3、工作原理分类 型 式符 号被测量的种类 磁电式 整流式 电磁式 电动式 电流的种类与频率 电流、电压、 电阻 电流、电压 电流、电压 电流、电压、电功 率、功率因数、电能 量 直 流 工频和较高频率的交流 直流和工频交流 直流及工频与较高频率的交 流 3.3. 按照电流的种类分类（见上表）按照电流的种类分类（见上表） 电工技术 4. 4.按照准确度分类按照准确度分类 最大基本误差 仪表的最大量程（满标值满标值） 目前我国直读式电工测量仪表目前我国直读式电工测量仪表按照准确度按照准确度分为分为 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.00.1, 0.2, 0.5, 1.0
4、, 1.5, 2.5, 5.0七级七级。 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。 准确度较高准确度较高（0.10.1， 0.20.2， 0.50.5）的仪表常用来进行的仪表常用来进行 精密测量或校正其他仪表。精密测量或校正其他仪表。 相对额定误差相对额定误差 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的仪表的 准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。 电工技术 例：一准确度为例：一准确度为2.52.5级的电压表，其最大量程为级的电压表，其最大量程为50V50V ， 正常情况下正常情况下,
5、 , 可认为最大基本误差是不变的可认为最大基本误差是不变的, , 所所 以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈 大。大。 如用上述电压表来测量实际值为如用上述电压表来测量实际值为10V10V的电压时的电压时 ，相对误差为，相对误差为 测量实际值为测量实际值为40V40V的电压时，相对误差为的电压时，相对误差为 则则可能产生的最大基本误差为可能产生的最大基本误差为 电工技术 电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号 符 号意 义 3 或 2 kV 或 或 直 流 交 流 交直流 三相交流 仪表绝缘试验电压2000V 仪表直立放置 仪表水平放置
6、 仪表倾斜60度放置 60 电工技术 第二节第二节 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式 直读式仪表测量各种电量的基本原理 利用仪表中通入电流后产生电磁作用，使可动部分 受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有 T = f ( I ) (1)产生转动转矩 T 的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。 (3)阻尼器 能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部 分能迅速静止在平衡位置。 直读式仪表的基本组成部分 (2)产生阻转矩TC 的部分 当阻转矩TC等于转动转矩T 时，仪表可动部分 平衡在一定的位置。 电工技术 2.1 2.1 磁电式仪表磁电式仪表 1. 1. 结构结构 螺旋弹簧 I
7、I N S 指针 永久磁铁 圆柱形 铁心 O O 线圈 (1) (1) 固定部分固定部分 马蹄形永久磁马蹄形永久磁 铁、极掌铁、极掌NSNS及圆及圆 柱形铁心等。柱形铁心等。 (2) (2) 可动部分可动部分 铝框及线圈，两铝框及线圈，两 根半轴根半轴O O和和O O ，螺，螺 旋弹簧及指针。旋弹簧及指针。 极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中 产生均匀的辐射方向的磁场。产生均匀的辐射方向的磁场。 电工技术 2. 2. 工作原理工作原理 (1) (1) 转动转矩转动转矩T T 的产生的产生 (2) (2) 阻转矩阻转矩T T C C 的产的产 生
8、 生 在线圈和指针转动时，螺旋在线圈和指针转动时，螺旋 弹簧被扭紧而产生阻转矩弹簧被扭紧而产生阻转矩T T C C 。 线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到的转矩 T = k1I F S N F 线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动， 弹簧的弹簧的T T C C 与指针的偏转角与指针的偏转角 成正比，成正比， 即即 T T C C = = k k 2 2 当弹簧的阻转矩T T与线圈受到的转矩T T C C 达到平 衡时，可动部分停止转动，此时有 T = TC 电工技术 当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即T T C C = = T T 时
9、，时， 可转动部分便停止转动，可转动部分便停止转动， T = k1I ， T TC C = = k k 2 2 。 仪表的标度尺上作均匀刻度。仪表的标度尺上作均匀刻度。 3. 3. 阻尼作用的产生阻尼作用的产生 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通 ，在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生，在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生 与转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻与转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻 尼作用，快速停止在平衡位置。尼作用，快速停止在平衡位置。 即指针的偏转角 结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 电工
10、技术 4 4. .用途用途 5.优点： 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗 电能量小；受外界磁场影响小。 缺点： 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过 载。 测量直流电压、直流电流及电阻。 电工技术 2.2 2.2 电磁式仪表电磁式仪表 1. 1. 结构结构 主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固 定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。 圆形线圈 小室 3 1 2 45 0 推斥式电磁式仪表推斥式电磁式仪表 固定铁片 可动铁片 电工技术 2. 2. 工作原理工作原理 仪表的转动转矩 T = k I 弹簧的阻转矩 TC
11、= k2 弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 当 T = TC 时，可动部分停止转动， 即指针的偏转角 结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。 线圈通入电流 I 磁场 线圈通入电流 I 磁场 固定和可动铁片均被磁 化(同一端的极性是相同的) 可动片因受斥力而带 动指针转动， 交流为有交流为有 效值效值 电工技术 因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方 成正比，所以成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。仪表标度尺上的刻度是不均匀的。 与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力 空气阻
12、尼器。空气阻尼器。 3. 3. 用途用途: : 4. 优点： 构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量 较大的电流；允许较大的过载。 缺点： 刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡 流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。 测量交流电压、交流电流。 电工技术 2.3 2.3 电动式仪表电动式仪表 1. 1. 结构结构 有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈 与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。 螺旋弹簧 固定线圈 可动线圈 空气阻尼器空气阻尼器 产生阻尼力 电工技术 2. 2. 工作原理工作原理 F F 可动线
13、圈 固定线圈 固定线圈中的电流 I1 ( i i1 1 ) 磁场 可动线圈中的电流 I2 ( i i2 2 )与磁场相互作用电磁 力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动， 仪表的转动转矩 通入直流时，通入直流时，T=kT=k 1 1 I I 1 1 I I 2 2 通入交流时，通入交流时， T=kT=k 1 1 I I 1 1 I I 2 2 coscos i i 1 1 和和i i 2 2 的的 有效值有效值 i i 1 1 和和i i 2 2 之间之间 的相位差的相位差 电工技术 弹簧的阻转矩 TC = k2 弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 当 T = TC 时，可动部分停止
14、转动， 即指针的偏转角 结论: 指针偏转的角度与两个电流 (对交流为有效值)的乘积成正比。 仪表的转动转矩 通入直流时，通入直流时，T=kT=k 1 1 I I 1 1 I I 2 2 通入交流时，通入交流时，T=kT=k 1 1 I I 1 1 I I 2 2 coscos = kI = kI 1 1 I I 2 2 （ （直流直流） = kI = kI 1 1 I I 2 2 cos cos （交流交流 ） i i 1 1 和和i i 2 2 之间之间 的相位差的相位差 4. 优点：可用于交直流；准确度较高。 缺点：受外界磁场影响大；不能承受较大过载。 3. 用途 测量交直流电压、电流及功
15、率。 电工技术 第三节第三节 电流的测量电流的测量 电流表的内阻要很小。电流表的内阻要很小。 测量直流电流通常用磁电式电流表，测量直流电流通常用磁电式电流表， 若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一 个分流电阻个分流电阻 R RA A 。 。 电流表应串联在电路中，电流表应串联在电路中， I I 负负 载载 A A I I 负负 载载 R RA A R R0 0 I I 0 0 式中：式中：R R 0 0 测量机构的电阻测量机构的电阻 R R A A 分流器的电阻分流器的电阻 测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流 电流通常
