电工仪表在电气线路及电气设备安装

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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戢仪表。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

2、的核心，其作用是产生使仪表的指示器偏转的转动力 矩，以及使指示器 保持平衡和迅速稳泄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 宜，依靠其产生的阻尼力矩使指针迅速停I上在平衡位置上，指岀被测 量的大小。

3、2常用电工仪表的分类 电工仪表种类繁多，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立条件下使用时，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。在前述的测量稱准度的7个等 级中，数 字越小者，仪

4、表精确度越髙，基本误差越小。0.1级到0.5级的仪表，精 确度较髙， 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 分別如图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 （-）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

5、转动。指针固泄在半轴 上。游纟 幺装在活动线圈上，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铠，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I上。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 指示岀被测数据。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，主要由固泄部分和可动部分 组成。以排斥型结构为例，固左部分包括圆形的固泄

6、线圈和固左与线圈内壁 的铁片，可 动部分包括固泄在转轴上的可动铁片、游丝、指针、阻尼片和零 位调整装置。当 固左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，而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，且固左线圈磁 场的极性与英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 率范用不大、易受外界影响， 附加误差较大。3 动

7、式仪表的结构与工作原理 电动式仪表由固左线圈、可动线圈、指针、游丝和空气阻尼器组成。固左线圈做成两 个， 且平行排列，目的是使固左线圈产生的磁场均匀。可动线圈与转轴固立连接，一起放 置在固龙 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 电流流过固左 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。可动线圈受固左 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

8、涡流影响，测量准确度 越髙，且可交直流两用，测呈:参数范围广，可以测量 如电流、电压和功率等。但由于它的固左 线圈磁场较弱，测量易受外磁场影响，且可动线 圈的电流由游纟纟导入，过载能力小。(-)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 在测量量程范吊I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

9、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呈：。图 2-3 交流电流表的测量图 2-4用互感器扩大交流电流表量程图 2-5 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，则要采取措施扩大疑程。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 2-6 所示。对于电磁式电

10、 流表，可通过加大固泄线圈线径来扩大量程；还可以将固赵线圈 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，也可采用将固泄线 圈与活动线圈串、并联的方法扩大 量程。图 2-6用分流器扩大量程图 2-7电磁式电流表扩大量程图 2-8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. 交流电压的测疑 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2-8所示。当需要 测疑较

11、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 2-9 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3000/100V, 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2- 1 0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。被测电压越髙，所串联的分压电阻越大。图2-9用互

12、感器扩大交流电压表量程图2-10直流电压的测量图2-11串联分压电 阻扩大疑 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 还岀现了微处理器的万用表。本肖以MF3O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

13、开 关实现对 不同测疑线路的选择，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）通常集中安装在而板上，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2-12所示。2. 数字式万用表 数字式万用表显示直观、速度快、功能全、测量精度髙、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

14、保护等特点。DT840型数字式万 用表的面板结构如图2-13所 示。图2-12MF30型万用表的外形结构 图2-13DT840型数字式万用表的而板结构四、钳形电流表用普通电流表测虽电流，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。 采用钳形电流表，不需断开电路，就可直接测疑交流电路的电流，使用非常 方便。钳形电流表简称钳形表，其外形结构如图2-14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

15、一个疑程选择开关， 扳手用于控制穿心 式互感器铁芯的开合，以便使英钳入被测导线。测疑时，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 岀电流， 使电磁式电流表的指针发生偏转，在表盘上可读出被测电流值。图2-14钳形电流表的外形结构 图2-15 ZC11型兆欧表五、兆欧表 兆欧表又称摇表、髙阻计、绝缘电阻测左仪等，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

16、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、整流变圧器、矿用变压器、船用变压器 等。(3) 仪用互感器，如电压互感器、电流互感器。(4) 实验变压器，如对电气设备作耐压实验的调压变压器。(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2-34所示，主要由按钮帽、复位弹簧、常开触头、长闭 触头、 接线