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1、一 1 节电工仪表在电气线路及电气设备的安装，使用与维修中起着重要的作用。常用的电工仪表有电流表，电压表，万用表，钳形电流表，兆欧表等多种类别。 一、常用电工仪表知识用来测量电流、电压、功率等电量的指示仪表称为电工测量仪表。熟悉和了解电工仪表的基本知识是正确使用和维护电工仪表的基础。1. 电工仪的基本组成和工作原理电工指示仪的基本工作原理是将被测电量或非电量变换成指示仪表活动部分的偏转角位仪量。一般来说，被测量不能直接加到测量机构上。通常是将被测量转换成测量机构可以测量的过度量，这个将被测量转换为过度量的组成部分就是“测量线路” 。 测量机构由活动部分和固定部分组成，踏实仪表的核心，其作用是产
2、生使仪表的指示器偏转的转动力矩，以及使指示器保持平衡和迅速稳定的反作用力矩和阻尼力矩。图 21 所示为电工指示仪表的基本组成框图。图 21 电工指示仪表基本组成框图量线路将被侧电量或电量装换成测量机构能直接测量的电量时，测量机构的活动部分在偏转力矩的作用下偏转。同时，测量机构产生反作用力矩的部分所产生的反作用力矩也作用在活动部件上，当转动力矩与反作用力矩相等时，可动部分便停止下来。由于可动部分具有惯性，以至于它在达到平衡时不能迅速停止，仍在平衡位置附近来回摆动。因此，在测量机构中设置阻尼装置，依靠其产生的阻尼力矩使指针迅速停止在平衡位置上，指出被测量的大小。2 常用电工仪表的分类电工仪表种类繁
3、多，分类方法也很多。按仪表的工作原理，可分为磁电式、电磁式、电动式、感应式等；按测量对象的不同，可分为电流表(安培表)、电压表(伏特表)、功率表(瓦特表)、电度表(千瓦时表)、欧姆表以及多用途的万用表等；按测量电流种类的不同，可分为单相交流表、直流表、交直流两用表、三相交流表等；按测量准确度等级，可分为 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 共 7 个等级3.电工仪表的精确度电工仪表的精确度等级是指在规定条件下使用时，可能产生的基本误差占满刻度的百分数，它表示可该仪表基本误差的大小。在前述的测量精准度的 7 个等级中，数字越小者，仪表精确度越高，基本误差越小。0.1 级到 0
4、.5 级的仪表，精确度较高，常用与实验室作为校检仪表；1.5 级以上的仪表，精确度叫低，通常用作工程上的检测与计量。二、电流表与电压表电流表又称安培表，用于测量电路中的电流。电压表用称为伏特表，用于测量电路中的电压。按其工作原理的不同，可分为磁电式、电磁式、电动式 3 种类型，其原理与结构分别如图 22 所以。 图 22 电流表、电压表结构 a磁电式；b 电磁式；c电动式(一)机构及工作原理1. 表主要由永久磁铁、极靶、铁芯、活动线圈、游丝、指针等组成。铁芯是圆柱形的，它可是极靶与铁芯之间产生一个均匀磁场。活动线圈绕在铝框上，两端各连接一个半轴，可以自由转动。指针固定在半轴上。游丝装在活动线圈
5、上，它有两个作用；一是产生反作用力矩，二是作为线圈电流的引线。铝框的作用是产生阻力钜，这个力矩的方向总是与线圈转动的方向相反，能够阻力线圈来回摆动，使与其相连的指针迅速静止。当被测电流流过线圈时，线圈受到磁场力的作用产生电磁转矩，该转矩绕中心轴转动带动指针偏转，游丝也发生弹性形变。当线圈偏转的电磁力矩与游丝形变的反作用力矩平衡时，指针便停在相应位置，在面板刻度标尺上指示出被测数据。2.电磁式仪表的结构与工作原理电磁式仪表的测量机构有吸引型和排斥型，主要由固定部分和可动部分组成。以排斥型结构为例，固定部分包括圆形的固定线圈和固定与线圈内壁的铁片，可动部分包括固定在转轴上的可动铁片、游丝、指针、阻
6、尼片和零位调整装置。当固定线圈中有被测电流通过时，线圈电流的磁场使用铁片通过传动轴带动指针偏转。被测电流越大，指针偏转角也越大。当电磁偏转力矩与游丝形变的反作用力矩相等时，指针停转，面板上指示值即为所测数值。由于电磁式仪表的被测电流流入固定线圈，不通过游丝，且固定线圈磁场的极性与其中被磁化的可动铁片的极性能够随着电流方向和改变而同时变化，指针的偏转方向与电流方向无关。因此，电磁式仪表具有过载能力强、交直流两用的优点，但其准确度较低、工作频率范围不大、易受外界影响，附加误差较大。3 动式仪表的结构与工作原理电动式仪表由固定线圈、可动线圈、指针、游丝和空气阻尼器组成。固定线圈做成两个，且平行排列，
7、目的是使固定线圈产生的磁场均匀。可动线圈与转轴固定连接，一起放置在固定线圈的两个部分之间。游丝产生反作用力矩，空气阻尼器产生阻尼力矩。当被测电流流过固定线圈时，该电流变化的磁通在可动线圈中产生电磁感应，从而产生感应电流。可动线圈受固定线圈磁场力的作用产生电磁转矩而发生转动，通过转轴带动指针偏转，在刻度板上指示出被测数值。被测电流越大，两线圈间电磁感应越强，可动线圈所受电磁转矩越大，指针偏转角也越大。与电磁式仪表相比，由于电动式仪表中没有铁磁物质不存在磁带和涡流影响，测量准确度越高，且可交直流两用，测量参数范围广，可以测量如电流、电压和功率等。但由于它的固定线圈磁场较弱，测量易受外磁场影响，且可
8、动线圈的电流由游丝导入，过载能力小。(二)电流测量测量线路电流时，电流表必须与被测电路串联。为减小电流表接入对电路工作状态的影响，电流表的内阻越小越好。1.交流电流的测量测量交流电流通常采用电磁式电流表。由于交流电流表的接线端没有极性之分，测量时，只要在测量量程范围内将电流表串入被测电路即可，如图 23 所示。当需要测量较大电流时，必须扩大电流表的量程。除了在表头上并联分流电阻，还可加接电流互感器，此法对磁电式、电磁式、电动式电流表均适用，其接法如图 24 所示。电气工程上配电流互感器用的交流电流表，量程通常为 5A，不需换算，表盘读数即为被测电流量。图 23 交流电流表的测量图 24 用互感
9、器扩大交流电流表量程图 25 直流电流表的测量2.直流电流的测量测量直流电流通常采用磁电式电流表。由于直流电流表有正、负极性，测量时，必须将电流表的正端钮接被测电路的高电位端，负端钮接被测电路的低电低端，如图 25 所示。如果被测电流超过电流表允许量程，则要采取措施扩大量程。由于磁电式电流表的表头线圈和游丝不能加粗，所以不能通过较大电流，只能在表头上并联低阻值制成的分流器，如图26 所示。对于电磁式电流表，可通过加大固定线圈线径来扩大量程；还可以将固定线圈结成串、并联形式做成多辆程表，如图 27 所示。对于电动式电流表，也可采用将固定线圈与活动线圈串、并联的方法扩大量程。图 26 用分流器扩大
10、量程 图 27 电磁式电流表扩大量程 图 28 交流电压表的测量a 线圈串连；b线圈并联(三)电压测量测量线路电压时，电压表必须与被测电路并联。为了尽量减小电压表接入时对被测电路工作状态的影响，电压表的内阻通常较大。1. 交流电压的测量测量交流电压通常采用电磁式电压表。由于交流电压表的接线端没有极性之分，测量时，只要在测量量程范围内将电压表直接并入被测电路即可，如图 28 所示。当需要测量较高电压时，必须扩大交流电压表的量程。电气工程上常用电压互感器来扩大交流电压表的量程，如图 29 所示，不论磁电式、电磁式、电动式仪表均适用。按测量电压等级不同，互感器有不同的标准电压比率，如 3000/10
11、0V，6000/100V 等，配用互感器的电压表量程一般为 100V、使用时，根据被测电路电压等级和电压表量程进行选择。2. 直流电压的测量测量直流电压通常采用磁电式电压表。负端钮接被测电路的低电位端，如图 210 所示。采用串接分压电阻的方法可扩大电压表的量程，如图 211 所示。此法对磁电式、电磁式、电动式仪表均适用。被测电压越高，所串联的分压电阻越大。图 29 用互感器扩大交流电压表量程 图 210 直流电压的测量图 211 串联分压电阻扩大量程三、万用表万用表又称三用表、复用表，是一种多功能、多量程的测量仪表。一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、交流电流、电阻、音频电平等电量，有的
12、还可测量交流电流、电容器、电感器、晶体管共射极直流电流放大系数等电量参数。数字式万用表也已经大量使用，甚至还出现了微处理器的万用表。本节以 MF30 型指针式万用表和 DT840 型数字式万用表为例作简要介绍。1. 指针式万用表指针式万用表主要由表头、测量线路、转换开关 3 部分组成。表头用于指示被测量的数值，测量线路用于将各种被测量转换到适合表头测量的直流微小电流，转换开关实现对不同测量线路的选择，以实用各种测量要求。指针式万用表的刻度盘、转换开关、调零旋钮、接线柱(或表笔插孔)通常集中安装在面板上，外形做成便携式或袖珍式，使用起来十分方便。MF30 型万用表的外形结构如图 212 所示。2
13、. 数字式万用表数字式万用表显示直观、速度快、功能全、测量精度高、可靠性好、小巧轻便、耗电省、便于操作，受到人们的普遍欢迎，已成为电工、电子测量以及电子设备维修等部门的必备仪表。DT840 型数字式万用表是一种用电池驱动的三位半数字万能表，可以进行交、直流电压、电流、电阻、二极管、晶体管 hfe、带声响的通断等测试，并具有极性选择、过量程显示及全量程过载保护等特点。DT840 型数字式万用表的面板结构如图 213 所示。图 212MF30 型万用表的外形结构 图 213DT840 型数字式万用表的面板结构四、钳形电流表用普通电流表测量电流，必须将被测电路断开，把电流表传入被测电路，操作很不方便
14、。采用钳形电流表，不需断开电路，就可直接测量交流电路的电流，使用非常方便。钳形电流表简称钳形表，其外形结构如图 214 所示。测量部分主要由一只电磁式电流表穿心式电流表互感器组成。穿心式电流互感器铁芯做成活动开口，且成钳形，故名钳形电流表。穿心式电流互感器的原边绕组为穿过互感器中心的被测导线，副边绕组则缠绕在铁芯上与整流电流相连。旋钮实际上是一个量程选择开关，扳手用于控制穿心式互感器铁芯的开合，以便使其钳入被测导线。测量时，扳动扳手，钳口打开，将被侧载流导线置于穿心式电流互感器的中间，当被侧载流导线中有交变电流通过时，交流电流的磁通在互感器副绕组中感应出电流，使电磁式电流表的指针发生偏转，在表
15、盘上可读出被测电流值。图 214 钳形电流表的外形结构 图 215 ZC11 型兆欧表五、兆欧表兆欧表又称摇表、高阻计、绝缘电阻测定仪等，是一种测量电气设备及电路绝缘电阻的仪表。常用的 ZC11 型兆欧表外形如图 215 所示。第二节 变压器 一、变压器的分类和用途变压器室根据电磁感应原理制成的一种电力设备，它广泛地应用与电力、电信、和自动控制系统中。由于种类繁多，分类方法有很多种。一般按其用途不同科分为下列几类：(1)电力变压器，输配电系统用于升压降压，是变压器的主要品种。(2) 特殊用途变压器，如电炉变压器、电焊变压器、整流变压器、矿用变压器、船用变压器等。(3) 仪用互感器，如电压互感器
16、、电流互感器。(4) 试验变压器，如对电气设备作耐压试验的调压变压器。(5) 控制变压器，如用于自动控制系统中的小功率变压器。变压器的主要用途是:改变交变电压，改变交变电流，变换阻抗及改变相位等。第四节常用低压控制电器一、主令电器主令电器是用于自动控制系统中发出指令的操作电器，利用它控制接触器、继电器或其他电器，使电路接通和分断，实现对生产机械的自动控制。常用的主令电器有按钮开关、行程开关、主令控制器等。1. 按钮开关按钮开关的外形和结构如图 234 所示，主要由按钮帽、复位弹簧、常开触头、长闭触头、接线柱、外壳等组成。它是一种用来短时接通或分断小电流电路的手动控制电器，在控制电路中，通过它发出“指令”控制接触器，再由它们去控制主电路的通断。按钮开关的种类很多，机床常用的有 LA2、LA10 、LA12、LA19 等系列。其中 LA18系列按钮是积木式结构，触头数目可按需要拼装，一般拼装成二常开、二常闭，也可拼装成六常开
