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1、第 3 章 常用电工测量仪表概述 电工仪表分为电工测量指示仪表和较量仪表两大类。在电工测量过程中，不需要度量器直接参 与工作，而能够随时指示出被测量的数值的仪表称为指示仪表，又称为直读仪表。如电压表、 电流表、矩形表、电能(度)表、万用表、兆欧表等都是指示仪表。若在电工测量过程中，需 要度量器直接参与工作才能确定被测量数值的仪表称为较量仪表，如电桥、电位差计等。除了 这两大类之外，电工仪表还包括数字仪表、记录式仪表、机械示波器等。不过，机械示波器和 记录式仪表的原理和一般电工测量指示仪表相似，只是读数方法不同或附加有记录部分，所以 可以看成是电工测量指示仪表的特殊形式。至于扩大量程装置，如分流
2、器、互感器也可以看成 是仪表的附件不单独列成一类。由于电工指示仪表的种类繁多，按照不同的功能又可分为各种 类型的电工指示仪表，常用的分类方法有如下几种。3.1.电工测量仪表的分类3.1.1 按仪表测量机构的结构和工作原理分类 按仪表测量机构的结构和工作原理可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系和整 流系等。常用电工测量指示仪表的结构形式以及工作原理如表31 所示。结构形式原理结构图工作原理适用范 围特点磁电式永心线莎 可动线踊指壮将可动线圈置 于永久磁铁的气隙 磁场中，当线圈中 有被测电流流过 时，通有电流的线 圈在磁场中受力并 带动指针而偏转， 当偏转力矩与游丝 反作用力矩平衡 时，便
3、获得读数表头本 身只能 用来测 量直流, 当配有 整流装 置后也 可测量 交流(1) 标度均(2) 灵敏度 和准确度较 高(3) 读数受 外界磁场的 影响小(4) 过载能 力差电磁式1固库统圍平醐車物匕严空气阻尼餓(b)在线圈内有一 块固定铁片和一块 装在转轴上的动铁 片，当线圈中有被 测电流通过时，两 铁片同时被磁化并 呈现同一极性，由 于同性相斥的缘 故，动铁片便带动 转轴起偏转。当与 游丝的反作用力矩 平衡时，便获得读 数。适用于 交、直流 测量，还 可以测 量非正 弦量的 有效值(1) 过载能 力强；(2) 可以直 接测量大电 流；(3) 标度不 均匀；(4) 准确度不咼；(5) 读数
4、受 外磁场影响 大由可动和固定 两线圈组成，当两 线圈通有电流后， 由于载流导体磁场 间的相互作用而使 可动线圈偏转，当 与游丝反作用力矩 平衡时，便获得读 数适用于 交、直流 测量，也 可以测 量非正 弦波量 的有效 值(1) 灵敏度 和准确度比 用于交流的 其他形式仪 表咼；(2) 标度不 匀；(3) 过载能 力差；(4) 读数受 外磁场影响 大仪表由一个或 数个绕在铁芯上的 线圈和铝盘组成。 当线圈中通有交流 时，在气隙中便产 电生父变磁通铝盘只能用 于一定 频率的 交流电(1 )转矩 大，过载能 力强；(2) 受外界 磁场影响 小；(3) 准确度 较低在父变磁通的作用 下，感应产生涡流
5、， 此涡流在父变的磁 场中受力，产生转 矩，推动铝盘转动。在同一根转轴 上装有两只交叉线 圈，在磁场中所受 的作用力矩相反， 其偏转决定于两个 线圈中流过的电流 之比值I1/I2，故叫 流比计。因为这种 仪表没有反作用力 弹簧，不用时指针 可停在任意位置。可作兆 欧表、相 位表、频 率表等(1) 具有磁 电式和电动 式的某些优 占；八、9(2) 能消除 外界的影 响；(3) 标度不 均匀；(4) 过载能 力差3.1.2 按使用方式分类按使用方式可分为安装式和可携带式等。3.1.3 按仪表的测量对象分类按仪表的测量对象可分为电流表、电压表、功率表、相位表、电度表、欧姆表、兆欧表、 万用电表等。3
6、.1.4 按仪表所测的电种类分类按仪表所测的电种类可分为直流、交流、交直流两用仪表。3.1.5 按仪表的使用条件分类按仪表的使用条件可分为A、A、B、B、C五组，各组的工作条件和最恶劣。1 1 13.1.6 按仪表外壳的防护性能按仪表外壳的防护性能可分普通式、防尘式、气密式、防溅式、防水式、水密式和隔爆式o3.1.7 按仪表防御外界磁场或电场的性能分类按仪表防御外界磁场或电场的性能可分为I、II、III、W四个等级。各级仪表在外磁场或 外电场的影响下，允许其指示值改变量如表33 所示。表33指示仪表防御性能防外磁场和电场的等 级仪表读数允许变化量 （满刻度的百分数） （%）防外磁场和电场的等
7、级仪表读数允许变化量 （满刻度的百分数） （%）I0.5III2.5II1.05.03.1.8 按仪表准确等级分类按仪表准确等级可分为七级。仪表的准确度反映仪表的基本误差范围。仪表的准确度等级 分类如表 34 所示。表34仪表的准确 等级0.10.20.51.01.52.55.0基本误差 （%）0.10.20.51.01.52.55.03.2 电流表的使用及注意事项电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的，由于磁场力的大小随电流增大而增 大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。3.2.1 直流电流表 直流电流表多为磁电式仪表。磁电式表头直接串入电路，因动圈导线很细，负载电流
8、通过游丝， 所以表头只允许通过小电流，一般为几十微安到几十毫安。测量较大电流时，须将测量机构并 联分流器来扩大电流表量程，然后再串入被测电路中。分流器有内附（图a）和外附（图b）两种形 式，如图所示。测量电流在50A以下采用内附分流器，大于50A采用外附分流器。为了减小接触电阻对分流的影响，外附分流器采用四个接头，大的C、C称为电流接头，串12接于被测的大电流回路中，小的P、P称为电位接头，通过外附定值导线与测量机构并联两者12不可接错。分流电阻的计算：设表头灵敏度（满偏电流）为I，表头内阻为R，需要扩大量程至电流I，SS计算分流电阻R。aa s g gIIR = g R = g Ra IP
9、g I I gs1n1g3.2.2 交流电流表交流电流表主要采用电磁系电表、电动系电表和整流式电表的测量机构。电磁系仪表测量 机构的最低量程约为几十毫安，为提高量程，要按比例减少线圈匝数，并加粗导线。用电动系 测量机构构成电流表时，动圈与静圈并联，其最低量程约为几十毫安，为提高量程，要减少静 圈匝数，并加粗导线，或将两个静圈由串联改为并联，则电流表的量程将增大一倍。用整流式 电表测交流电流时，仅当交流为正弦波形时，电流表读数才正确。在电力系统中使用的大量程交流电流表多是用5A或1A的电磁系电流表，并配以适当电 流变比的电流互感器。例如：设备为一台30KW电机，大概额定电流为60A左右，这样我们
10、 就要选择75/5A电流互感器，则电流表就要选择量程为0A-75A,75/5A的电流表，这样就是一 台大电流设备的电流表的选择。交流电流表的测量接线如图所示。用三只电流表测三相电流的接线3.2.3 电流表的选择和使用注意事项（1）类型的选择。当被测量是直流时，应选直流表，即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时，应注意其波形与频率。若为正弦波，只需测出有效值即可换算为其他值（如最大值、 平均值等），采用任意一种交流表即可；若为非正弦波，则应区分需测量的是什么值，有效值 可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表，平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量 机构的仪表常用于交流电流和电压的精密测量。
11、（2）准确度的选择。因仪表的准确度越高，价格越贵，维修也较困难。而且，若其他条件配 合不当，再高准确度等级的仪表，也未必能得到准确的测量结果。因此，在选用准确准确度较 低的仪表可满足测量要求的情况下，就不要选用高准确度的仪表。通常0.1 级和 0.2 级仪表作 为标准表选用；0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用；1.5级以下的仪表一般作为工程测量 选用。（3）量程的选择。要充分发挥仪表准确度的作用，还必须根据被测量的大小，合理选用仪表 量限，如选择不当，其测量误差将会很大。一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的 1/22/3 以上，而不能超过其最大量程。（4）内阻的选择。选择仪表时，还
12、应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻，否则会带来较 大的测量误差。因内阻的大小反映仪表本身功率的消耗，所以，测量电流时，应选用内阻尽可 能小的电流表。（5）正确接线。测量电流时，电流表应与被测电路串联。测量直流电流和电压时，必须注意 仪表的极性，应使仪表的极性与被测量的极性一致。（6）大电流的测量。测量大电流时，必须采用电流互感器。量程应与互感器二次的额定值相 符，一般电流为 5A。（7）量程的扩大。当电路中的被测量超过仪表的量程时，可采用外附分流器或分压器，但应 注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。（8）另外，还应注意仪表的使用环境要符合要求，要远离外磁场。（9）注意极性：测量直流电流
13、时，要注意正、负极性的接法。直流表的接线柱旁标有“+”、 “-”符号，电流从“ +”流进，表针正向偏转。反之，表针反向偏转，不能读数，且易损坏 指针。3.2.4 钳形电流表（1）钳形电流表工作原理 通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量，这是很麻 烦的，有时正常运行的电动机不允许这样做。使用钳形电流表可以在不切断电路的情况下来测 量电流。其工作原理如下： 穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出 电流。从而使二次线圈相连接的电流表便有指示，测出被测线路的电流。钳形表可以通过转换 开关的拨档，改换不同的量程。但拨档时不允
14、许带电进行操作。钳形表一般准确度不高，通常 为2.55级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的 功能。钳形电流表结构图（2）钳形表选型及注意事项a. 正确选择表的量程。测量前先估量被测电流的大小，将转换开关拨到正确的量程。或由大量 程到小量程试测，直到转换开关拨到适当位置为止。在改换量程时，应在不带电情况下进行， 以免损坏仪表。a.测量时，应使被测导线放在钳口的中央，以免发生误差。钳口两个面应接合良好，如有杂声, 可将钳口重新开合一次，钳口有污垢，可用汽油擦净。A.每次测量后，要把调节电流量程的转换开关放在最高档位，防止下次使用时，因未经选择量 程就进行测量而
15、损坏仪表。A.测量5A以下电流时，为了测量的准确性，在条件允许的情况下，可将被测量导线多绕几匝 放进钳口进行测量，将读取的电流值，除以匝数，即得实际电流。a.不得测量无绝缘的导线。a.测量中，操作人员应注意与带电部位的安全距离，以防触电或发生短路。对高压设备不能直 接使用，必须使用相应绝缘等级的绝缘杆辅助，才能进行测量。a.钳形表的钳口必须保持清洁、干燥。c 字式电流数字电流表具有变送、LED显示和数字接口等功能。通过对电网中各参量的交流采样，经CPU 进行数据处理，将电流参数、频率等电参量由LED直接显示，同时可输出05V、020mA或 420mA相应的模拟电量。3.3电压表的基本电路及电压的测量.3.3.1电压表工作原理 电压表和电流表都是根据一个原理就是电流的磁效应制作的电流越大，所产生的磁力越大，表 现出的就是电压表上的指针的摆幅越大，电压表内有一个磁铁和一个导线线圈，通过电流后， 会使线圈产生磁场这样线圈通电后在磁铁的作用下会旋转，这就是电压表的表头部分。这个表 头所能通过的电流很小，两端所能承
