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常用电工仪表及测量共108页

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第2章 常用电工仪表及测量
常用电工仪表及测量
?2.1 电工测量的基本知识 ?2.2 电气参数的测量 2.3常用电工仪表的使用

第2章 常用电工仪表及测量
2.1 电工测量的基本知识

? 2.1.1 常用名词术语

?

电工仪表与电气测量常用名词术语

见表2-1。

第2章 常用电工仪表及测量
表 2-1 电工仪表与电气测量常用名词术语

第2章 常用电工仪表及测量

? 2.1.2 常用电工仪表的种类、 特点及用 途

?

1. 电工仪表概述

?

电气设备的安装、 调试及检修过

程中, 要借助各种电工仪器仪表对电流、

电压、 电阻、 电能、 电功率等进行测

量, 称之为电工测量。

第2章 常用电工仪表及测量

?

2. 电工仪表的分类

?

电工仪表的种类繁多, 分类方法

也各有不同。 按照电工仪表的结构和用

途, 大体上可以分为以下五类。

?

(1) 指示仪表类: 直接从仪表指示的

读数来确定被测量的大小。

?

(2) 比较仪器类: 需在测量过程中将

被测量与某一标准量比较后才能确定其

大小。

第2章 常用电工仪表及测量

? (3) 数字式仪表类: 直接以数字形式 显示测量结果, 如数字万用表、 数字频 率计。

?

(4) 记录仪表和示波器类: 如记录仪、

光线示波器。

?

(5) 扩大量程装置和变换器: 如分流

器 、 附加电阻、 电流互感器、 电压互

感器。

第2章 常用电工仪表及测量

?
类:

常用的指示仪表可按以下方法分

?

(1) 按仪表的工作原理分类, 主要有

电磁式、 电动式和磁电式指示仪表, 其

他还有感应式、 振动式、 热电式、 热

线式、 静电式、 整流式、 光电式和电

解式等类型的指示仪表。

?

(2) 按测量对象的种类分类, 主要有

电流表(又分安培表、 毫安表、 微安表)、

电压表(又分为伏特表、 毫伏表等)、 功

率表、 频率表、 欧姆表、 电度表等。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(3) 按被测电流种类分类, 有直流

仪表、 交流仪表、 交直流两用仪表。

?

(4) 按使用方式分类, 有安装式仪

表和可携式仪表。

?

(5) 按仪表的准确度分类, 指示仪

表的准确度可分为 0.1、 0.2、 0.5、 1.0、

1.5、 2.5、 5.0七个等级。 仪表的级别

即仪表准确度的等级。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(6) 按使用环境条件分类, 指示仪表

可分为 A、 B、 C三组。

? A组: 工作环境为0~+40℃, 相对湿度 在85%以下。

? B组: 工作环境为-20~+50℃, 相对湿 度在85%以下。

? C组: 工作环境为-40~+60℃, 相对湿 度在98%以下。

?

(7) 按对外界磁场的防御能力分类,

指示仪表有Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ 4个等级。

第2章 常用电工仪表及测量
? 2.1.3 测量的准确性及误差分析

?

1. 绝对误差和相对误差

?

绝对误差是指仪表的指示值与被

测量的实际值之间的差值。

?

相对误差是指绝对误差和被测量

的实际值之比的百分数值。

?

2. 仪表的准确度

?

规定以最大的引用误差表示仪表

的准确度, 即 ?K??Am ?10% 0

Am

?

第2章 常用电工仪表及测量
表2-2 仪表的准确度和基本误差

第2章 常用电工仪表及测量

?

3. 测量的准确性

?

衡量测量的准确性, 通常采用相对

误差表示, 即

? ? ?A?100%
A0

式中, ΔA为绝对误差, 即仪表的指示值与被测量

实际值之差; A0为被测量实际值。

第2章 常用电工仪表及测量

2.2 电气参数的测量

? 2.2.1 测量仪表的结构及工作原理

?

1. 磁电式仪表的工作原理

?

磁电式仪表的结构如图2.1所示。

?

磁电式仪表的工作原理是永久磁铁的

磁场与通有直流电流的可动线圈相互作用而

产生偏转力矩, 使可动线圈发生偏转。

第2章 常用电工仪表及测量
永久磁铁 可动线圈
极靴 指针


圆柱铁心

游丝 调零螺丝

*衡重物

调零导杆

图 2.1 磁电式仪表的结构

第2章 常用电工仪表及测量
? (1) 磁电式仪表有以下优点: 标度均 匀, 灵敏度和准确度较高, 读数受外界磁 场的影响小。
? (2) 磁电式仪表的缺点如下: 表头本 身只能用来测量直流量(当采用整流装置 后也可用来测量交流量), 过载能力差。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(3) 使用磁电式仪表的注意事项有:

测量时, 电流表要串联在被测的支路中,

电压表要并联在被测电路中; 使用直流表,

电流必须从“+”极性端进入, 否则指针将

反向偏转; 一般的直流电表不能用来测量

交流电, 仪表误接交流电时, 指针虽无指

示, 但可动线圈内仍有电流通过, 若电流

过大, 将损坏仪表; 磁电式仪表过载能力

较低, 注意不要过载。

第2章 常用电工仪表及测量

?

2. 电磁式仪表的工作原理

?

电磁式仪表的结构如图2.2所示。

?

(1) 电磁式仪表有以下优点: 适用于

交直流测量, 过载能力强, 可无需辅助设

备而直接测量大电流, 可用来测量非正弦

量的有效值。

?

(2) 电磁式仪表的缺点如下: 标度不

均匀, 准确度不高, 读数受外磁场影响。

第2章 常用电工仪表及测量

*衡重物 调零螺丝

固定线圈
固定铁片 可动铁片

空气阻尼器
图 2.2 电磁式仪表的结构

第2章 常用电工仪表及测量

?

3. 电动式仪表的工作原理

?

电动式仪表的结构如图2.3所示。

?

电动式仪表的工作原理是: 仪表由

固定线圈(电流线圈与负载串联, 以反映

负载电流)和可动线圈(电压线圈串联一定

的附加电阻后与负载并联, 以反映负载电

压)所组成, 当它们通有电流后, 由于载流

导体磁场间的相互作用而产生转动力矩

使活动线圈偏转, 当转动力矩与弹簧反作 用力*胶馐, 便获得读数。

?

?

第2章 常用电工仪表及测量

指针 游丝

固定线圈 可动线圈

空气阻尼器
图 2.3 电动式仪表的结构

第2章 常用电工仪表及测量

? (1) 电动式仪表的优点: 适用于交直 流测量, 灵敏度和准确度比用于交流的其 他仪表高, 可用来测量非正弦量的有效值。

?

(2) 电动式仪表的缺点: 标度不均匀,

过载能力差, 读数受外磁场影响大。

第2章 常用电工仪表及测量

? 2.2.2 测量仪表的选用

?

1. 电流的测量

?

电流表是用来测量电路中的电流

值的, 按所测电流性质可分为直流电流表、

交流电流表和交直流两用电流表。 就其

测量范围而言, 电流表又分为微安表、 毫安表和安培表。

?

第2章 常用电工仪表及测量



I

E

RL

RF I -





A

图 2.4 电流表扩大量程电路

第2章 常用电工仪表及测量

?

1) 电流表

?

(1) 电流表的工作原理。

?

电流表有磁电式、 电磁式、 电

动式等类型, 它们被串接在被测电路中使

用。仪表线圈通过被测电路的电流使仪

表指针发生偏转, 用指针偏转的角度来反

映被测电流的大小。

?

并联电阻起分流作用, 称为分流

电阻或分流器, 如图 2.4所示。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(2) 电流表的选择。

?

测量直流电流时, 可使用磁电式、

电磁式或电动式仪表, 其中磁电式仪表使

用较为普遍。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(3) 电流表的使用。

?

在测量电路电流时, 一定要将电

流表串联在被测电路中。 磁电式仪表一

般只用于测量直流电流, 测量时要注意电 流接线端的“+”、 “-”极性标记, 不可接 错, 以免指针反打, 损坏仪表。 对于有两 个量程的电流表, 它具有三个接线端, 使 用时要看清楚接线端量程标记, 根据被测 电流大小选择合适的量程, 将公共接线端 一个量程接线端串联在被测电路中。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(4) 电流表常见的故障及处理方法。

?

电流表比较常见的故障是表头过

载。 当被测电流大于仪表的量程时, 往

往使表中的线圈、 游丝因过热而烧坏或

使转动部分受撞击损坏。 为此, 可以在 表头的两端并联两只极性相反的二极管, 以保护表头。

第2章 常用电工仪表及测量

?

2) 钳形电流表

?

通常, 当用电流表测量负载电流

时, 必须把电流表串联在电路中。 但当

在施工现场需要临时检查电气设备的负

载情况或线路流过的电流时, 如果先把线 路断开, 然后把电流表串联到电路中, 就 会很不方便。 此时应采用钳形电流表测

量电流, 这样就不必把线路断开, 可以直 接测量负载电流的大小了。

第2章 常用电工仪表及测量

1

2

1— 被 测 导 线 ;

3

2— 铁 心 ;

3— 二 次 绕 组 ;

4

4— 表 头 ;

5— 量 程 调 节 开 关 ;

6— 胶 木 手 柄 ;

7

5

7— 铁 心 开 关

6

图 2.5 钳形电流表

第2章 常用电工仪表及测量

?

(1) 钳形电流表的工作原理。

?

钳形电流表是根据电流互感器的

原理制成的, 其外形像钳子一样, 如2.5图

所示。

?

(2) 使用钳形电流表的注意事项。

第2章 常用电工仪表及测量

?

2. 电压的测量

?

电压表是用来测量电路中的电压

值的, 按所测电压的性质分为直流电压表、

交流电压表和交直两用电压表。 就其测

量范围而言, 电压表又分为毫伏表、 伏 特表。

?

1) 电压表的工作原理

?

磁电式、 电磁式、 电动式仪表是

电压表的主要形式。

第2章 常用电工仪表及测量

?

2) 电压表的选择

?

电压表的选择原则和方法与电流

表的选择相同, 主要从测量对象、 测量

范围、 要求精度和仪表价格等方面考虑。

?

3) 电压表的使用

?

用电压表测量电路电压时, 一定

要使电压表与被测电压的两端并联, 电压

表指针所示为被测电路两点间的电压。

第2章 常用电工仪表及测量

?

4) 电压表的选择和使用注意事项

?

电压表及其量程的选择方法与电

流表相同, 量程和仪表的等级要合适。

?

电压表必须与被测电路并联。 直

流电压表还要注意仪表的极性, 表头的

“+”端接高电位, “-”端接低电位。 电压互

感器的二次侧绝对不允许短路; 二次侧必

须接地。

第2章 常用电工仪表及测量

?

3. 功率的测量

?

功率使用功率表进行测量。

?

1) 功率表的工作原理

?

多数功率表是根据电动式仪表的

工作原理来测量电路功率的。

?

2) 功率表的选择

?

在选择功率表时, 首先要考虑的

是功率表的量程, 必须使其电流量程能允

许通过负载电流, 电压量程能承受负载电

压。

第2章 常用电工仪表及测量

?

3) 功率表的使用

?

(1) 功率表的正确接线。

?

电动式功率表指针的偏转方向是

由通过电流线圈的电流方向决定的, 如果

改变其中一个线圈中电流的方向, 指针就

将反转。

第2章 常用电工仪表及测量

L+ L-

W R
(a)

L+ L-

W R
(b)

图2.6 功率表的连接

第2章 常用电工仪表及测量

?

(2) 三相*衡负载电路总功率的

测量。

?

三相*衡负载的每相负载所消耗

的功率相同, 只需用一只功率表测量一相

负载的功率, 然后乘以3即可得三相总功

率。

?

(3) 三相四线制电路总功率的测量。

?

在三相四线制电路中, 三相负载

不*衡, 要测量其总功率需使用三只功率

表。

第2章 常用电工仪表及测量

?

4. 电能的测量

?

电度表是计量电能的仪表, 即能

测量某一段时间内所消耗的电能。 电度

表按用途分为有功电度表和无功电度表 两种, 它们分别计量有功功率和无功功率; 按结构分为单相表和三相表两种。

?

1) 电度表的结构

?

电度表的种类虽不同, 但其结构是

一样的。 它由两部分组成: 一部分是固

定的电磁铁, 另一部分是活动的铝盘。

电度表都有驱动元件、 转动元件、 制动

元件、 计数机构等部件。单相电度表的

第2章 常用电工仪表及测量

2
1 电源

3
4 5
6
负载

1—电 流 元 件 ; 2—电 压 元 件 ; 3—蜗 轮 蜗 杆 传 动 机 构 ; 4—转 轴 ; 5—铝 盘 ; 6—永 久 磁 铁

图2.7 单相电度表的结构示意图

第2章 常用电工仪表及测量

?

(1) 驱动元件。 驱动元件由电压

元件(电压线圈及其铁心)和电流元件(电

流线圈及其铁心)组成。

?

(2) 转动元件。 转动元件由可动

铝盘和转轴组成。

?

(3) 制动元件。 制动元件是一块

永久磁铁, 在转盘转动时产生制动力矩,

使转盘转动的转速与用电器的功率大小

成正比。

?

(4) 计算机构。 计算机构又叫计

算器, 它由蜗杆、 蜗轮、 齿轮和字轮组

成。

第2章 常用电工仪表及测量

?

2) 电度表的工作原理

?

当通入交流电, 电压元件和电流元

件两种交变的磁通穿过铝盘时, 在铝盘内

感应产生涡流, 涡流与电磁铁的磁通相互

作用, 产生一个转动力矩, 使铝盘转动。

第2章 常用电工仪表及测量

?

3) 电度表的安装和使用要求

?

(1) 电度表应按设计装配图规定的

位置进行安装, 应注意不能安装在高温、

潮湿、 多尘及有腐蚀气体的地方。

?

(2) 电度表应安装在不易受震动的

墙上或开关板上, 墙面上的安装位置以不

低于1.8 m为宜。

?

(3) 为了保证电度表工作的准确性,

必须严格垂直装设。

?

(4) 电度表的导线中间不应有接头。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(5) 电度表在额定电压下, 当电流

线圈无电流通过时, 铝盘的转动不超过1

转, 功率消耗不超过1.5 W。

?

(6) 电度表装好后, 开亮电灯, 电

度表的铝盘应从左向右转动。

?

(7) 单相电度表的选用必须与用电

器总瓦数相适应。

?

(8) 电度表在使用时, 电路不容许

短路及用电器超过额定值的125%。

?

(9) 电度表不允许安装在10%额定

负载以下的电路中使用。

第2章 常用电工仪表及测量

?

4) 电度表的接线

?

(1) 单相电度表的接线。

?

在低压小电流电路中, 电度表可

直接接在线路上, 如图2.8(a)所示。在低

压大电流电路中, 若线路负载电流超过电

度表的量程, 则须经电流互感器将电流变

小, 即将电度表间接连接到线路上, 接线

方法如图2.8(b)所示。

第2章 常用电工仪表及测量

Wh

Wh

1 L N

234

1

234

L

Z

TA

Z

N

(a)

(b)

Wh—单相功率表 Z— ;负载;TA—电流互感器

图2.8 (a) 直接接入式; (b) 经电流互感器接入式

第2章 常用电工仪表及测量

?

(2) 三相二元件电度表的接连。

?

三相二元件电度表的直接接线方

式如图2.9(a)所示, 经电流互感器的接线

方法如图2.9(b)、 (c)、 (d)所示。

第2章 常用电工仪表及测量

123 4 5

678

L1

iL1

L2

iL2

L3

iL3

(a)

123 4 5

678

L1

iL1

L2

iL2

L3

iL3

(b)

123 45

678

123 4 5

678

L1

iL1

L1

iL1

L2

iL2

L2

iL2

L3

iL3

L3

iL3

(c)

(d)

图2.9

(a) 直接接入; (b) 经电流互感器接入方法一;

(c) 经电流互感器接入方法二; (d) 经电流互感器接入方法三

第2章 常用电工仪表及测量

?

(3) 三相三元件电度表的接线。

?

三相三元件电度表(用于三相四线

制)的接线方法如图2.10所示。

第2章 常用电工仪表及测量

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

L1

iL1

L2

iL2

L3

iL3

N

IN

(a)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

L1

iL1

L2

iL2

L3

iL3

N

IN

(b)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 234 1 234 1 234

L1 L2 L3 N
?

L1

iL1

L2

iL2

L3

iL3

N iL1

IN

iL2

iL3

IN

(c)

(d)

图2.10 三相三元件电度表的接线方

?

(a) 直接接入; (b) 经电流互感器接入;

第2章 常用电工仪表及测量

123456789

L1

iL1

L2

iL2

L3

iL3

N

IN

(a)

12 345 678 9

L1 L2

TAL1

L3

N

TAL2

TAL3

iL1 iL2 iL3 IN

(b)

?

图2.11 无功电度表的接线方法

?

(a) 直接接入; (b) 经电流互感器接入;

第2章 常用电工仪表及测量

12 345 678 9

L1 L2

T AL 1

iL1 iL2

L3 N

T AL 3

iL3 IN

(c)

图2.11 (a) 直接接入; (b) 经电流互感器接入;
(c) 经电流互感器、 电压互感器接入

第2章 常用电工仪表及测量
? 5) 交流电度表常见故障及处理方法 ? 交流电度表的常见故障及处理方法如
表2-3所示。

第2章 常用电工仪表及测量
表2-3 交流电度表常见故障及处理方法

第2章 常用电工仪表及测量

?

6) 新型电度表简介

?

(1) 长寿式机械电度表。 长寿式

机械电度表是在充分吸收国内外电度表

设计、 选材和制造经验的基础上开发的

新型电度表, 具有宽负载、 长寿命、 低 功耗、 高精度等优点。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(2) 静止式电度表。 静止式电

度表是借助于电子电能计量先进的机理,

继承传统感应式电度表的优点, 采用全屏

蔽、 全密封的结构, 具有良好的抗电磁

干扰性能, 集节电、 可靠、 轻巧、 高精

度、 高过载、 防窃电等为一体的新型电

度表。

?

(3) 电卡预付费电度表(机电一体

化预付费电度表)。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(4) 防窃型电度表。 防窃型电度

表是一种集防窃电与计量功能于一体的

新型电度表, 可有效地防止违章窃电行为,

堵住窃电漏洞, 给用电管理带来了极大的

方便。

第2章 常用电工仪表及测量

?

5. 万用表

?

万用表又叫多用表、 复用电表,

它是一种可测量多种电量的多量程便携

式仪表。 由于它具有测量种类多, 测量 范围宽, 使用和携带方便, 价格低等优点, 因而常用来检验电源或仪器的好坏, 检查 线路的故障, 判别元器件的好坏及数值等, 应用十分广泛。

第2章 常用电工仪表及测量

?

下面分别讲述指针式、 数字式万

用表的结构和使用方法。

?

1) 指针式万用表

?

下面以电工测量中常用的500型万

用表为例, 说明其工作原理及使用方法。

500型万用表的表头灵敏度为40 μA, 表

头内阻为3000 Ω, 其主要性能见表2-4, 外

形如图2.12所示, 电路原理图如图2.13所

示。

第2章 常用电工仪表及测量
表2-4 500-B型万用表的性能

第2章 常用电工仪表及测量

1



0 k1 0

500型

5

1 00

0 04 0

2

3 4

30 20 10

5

4

6

2

1

8

1 0

0

15

1

2 2
0 2

A-V-?

dB

0

2 0 0 0 0? / V D C 0 d B =

1 mW

4 0 0 0? / V A C 6 0 0 ?



0

A0



50 0

m

11 0

5 10 0 A 0

·1

0

1
1k ?

50 2
.15 V 2

? 0A1

5 2 V~

k

~V

500

10
10

5

0
55 00 0

0

2500 V dB



*

图2.12 500型万用表外形

第2章 常用电工仪表及测量



40?A,2.5?k - + 12k? 2.25?k

85.2 ?k

.225k ? 5M? 3M? 800k ? 150k ?
1.14k ? .43k ? .19k ? .16k ?

1 k?
10?F 1.4k? 3.9k?

V~

V-

A10 50 250500500 250 50 10 2.5 ?

S1-1

1 M ?

mA-

500 100 10 1

1

50?A V~ 6? 67.5? 675?

1.5?

1.5 V

? 10 100 1k
10 k? S2-1
9V

2CP 11×2

35.6 ?k

11.6 ?k

S2-2

S1-2

V~

V~

0.1?F

9.4? 91? 973?

S1-3

33 k?

10 M ?

2500~V dB +

*

图2.13 500型万用表电路原理图

第2章 常用电工仪表及测量

?

(1) 直流电流挡。

?

万用表的直流电流挡实质上是一

个多量程的直流电流表。 由于其表头的

满量程电流值很小, 因而采用内附分流器 的方法来扩大电流量程。 量程越大, 配 置的分流电阻越小。 多量程分流器有开

路式和闭路式两种, 500型万用表电路采 用闭路式分流器, 如图2.14所示。

第2章 常用电工仪表及测量
? 这种分流器的特点是: 整个闭合电路的 电阻不变, 分流器电阻减少的同时, 表头 支路的电阻增大。 这种形式的分流器与 开路式分流器相比较更适合于万用表, 因 为万用表转换开关经常转动,若开关触点 接触不好, 开路式分流器就会断开, 若此 时通电就会造成表头损坏。 而在闭路式 分流器中, 接触不好只不过使该挡电路不 通, 不会造成表头的损坏。 开路式分流 器如图2.15所示。

第2章 常用电工仪表及测量

40?A 2.5k? 1.4k? 1k? Rc

12 k?

2.25k?

500 mA100 mA10 mA1 mA 1.5? 6? 67.5? 675?

50?A

(*)-



图 2.14 500型万用表直流电流测量电路

第2章 常用电工仪表及测量

Rc

Ic

+-

Rsh1 Rsh2

S Im 1

Im 2 Rsh3

Im 3





图2.15 开路式分流器

第2章 常用电工仪表及测量

?

(2) 直流电压挡。

?

万用表的直流电压挡实质上是一

个多量程的直流电压表。 它采用多个附

加电阻与表头串联的方法来扩大电压量

程。 量程越大, 配置的串联电阻也越大。

串联附加电阻的方式有单独式和共用式

两种, 500型万用表电路采用共用式, 如图 2.16所示。 与图2.17所示的单独式附加 电阻串联方式相比, 共用式具有电阻总值 小的优点, 若用电阻丝绕制还可以节省材 料; 其缺点是低量程电阻如烧断, 则高量 程也不能使用。

第2章 常用电工仪表及测量

2.5 k? 1.4 k? 1 k? - + 12 k? 2.25 k?

40?A

500 V 250 V 50 V 10 V 2.5 V 1 mA

1.5 ?

6?

67.5? 675? 5 M?

1 M? 800 k? 150 k? 11.4 k?

10 M?

(V ) 35.6 k?

(*)

2500 V



图2.16 500型万用表的直流电压测量电路

第2章 常用电工仪表及测量
Ic

Rs d 1 Rs d 2

Rs d 3

Um 1 Um 2 Um 3 S





图2.17 单独式附加电阻串联方式

第2章 常用电工仪表及测量

?

(3) 交流电压挡。

?

用万用表测量交流电压时, 先要将

交流电压经整流器变换成直流后再送给

磁电式表头, 即万用表的交流测量部分实 际上是整流式仪表, 其标尺刻度是按正弦 交流电压的有效值标出的。 由于整流器

在小信号时具有非线性, 因而交流电压低 挡位的标尺刻度起始的一小段不均匀。

500型万用表的交流电压测量电路如图 2.18所示。

第2章 常用电工仪表及测量

4 0 ? A 2 .5 k? -+
1 k? 1 .4 k? 3 .8 k? 2 .2 5 k?



1 2 k?

2 C P 1 1 ×2

2 .2 5 k?

1.5 ?

6 ? 67.5 ? 675 ?

1 M ? 8 0 0 k? 1 5 0 k?

1 1 .4 k?

3 5 .6 k?

1 0 M?

0.1 ? F

(*)-

2500 V ~



dB

图 2.18 500型万用表的交流电压测量电路

第2章 常用电工仪表及测量

40?A 2.5?k

1.4 k? 1 k?

-+

×10 k 85.2 ?k 1.5? 6? 67.5? 675? 2.25 ?k 1.2 k? ×1 ×10 ×100 ×1 k

4.3 k? 1.9 k?

1.6 k?

11.6 ?k

1.5 V 9 V

(*)-

9.4? 91? 973? 33 k? +

图2.19 500型万用表的直流电阻测量电路

第2章 常用电工仪表及测量

?

(4) 直流电阻挡。

?

万用表的直流电阻挡实际上是一

个多量程的欧姆表, 其测量电路如图2.19

所示, 可简化为图2.20。

第2章 常用电工仪表及测量

50?A3k? 4.3k? 1.9k? 1.6k?

150?A10?k

33 k?

11.6 ?k

1.5 V

Rx

(a)

1.5 V Rx

50?A3k? 4.3k? 1.9k? 1.6k?

100?A100?k

11.6 ?k Rx

10.5 V 85.2 ?k
(b)

10.5 V Rx

图2.20 直流电阻测量电路的简化电路

第2章 常用电工仪表及测量

?

假定图2.20中1.9 kΩ调零电阻的

动触点位于右边0.9 kΩ左边1 kΩ处, 当外

电路短接时(Rx=0), 指针应在满偏位置; 当外电路断开( Rx =∞)时, 指针应在机械 调零点位置; 外电路电阻不同, 通过表头

的电流值也不Ic同? ,R即c?E?I Rx

(2-1)

第2章 常用电工仪表及测量
? 改变电阻挡的量程, 可采用以下两种 方法。
? ① 保持电源电动势不变, 改变分流 电阻值。

第2章 常用电工仪表及测量

?

② 改变分流电阻的同时, 提高电

源电动势, 如500型万用表置×10 k挡, 电

源电压即提高到10 V左右, 同时增大串联

电阻, 使表头内阻增加为100 kΩ, 并切断

分流电阻, 表头灵敏度增至100 μA, 这样

就可以得到欧姆中心值为100 kΩ的挡位。

由于高阻倍率挡的电压达到10 V, 因而常

采用体积较小的积层电池。

第2章 常用电工仪表及测量
? (5) 指针式万用表的使用方法。 ? ① 使用前的准备。 ? ② 电流的测量。 ? ③ 电压的测量。 ? ④ 电阻的测量。

第2章 常用电工仪表及测量

?

⑤ 使用万用表有以下注意事项:

?

·量程转换开关必须正确选择被测

量电量的挡位, 不能放错; 禁止带电转换

量程开关; 切忌用电流挡或电阻挡测量电

压。

?

·在测量电流或电压时, 如果对于被

测量电流、 电压的大小心中无数, 则应

先选最大量程, 然后再换到合适的量程上

测量。

第2章 常用电工仪表及测量

?

·测量直流电压或直流电流时, 必

须注意极性。

?

·测量电流时, 应特别注意必须把

电路断开, 将表串接于电路之中。

?

·测量电阻时不可带电测量, 必须

将被测电阻与电路断开; 使用欧姆挡时换

挡后要重新调零。

?

·每次使用完后, 应将转换开关拨

到空挡或交流电压最高挡, 以免造成仪表

损坏; 长期不使用时, 应将万用表中的电

池取出。

第2章 常用电工仪表及测量

AC
hF E -+

P n? F mVV ?m? ? ?K ? ?M ?

PO W ER

D T890D

P N PN P N EE

?

200k

B

B

F Cx

2

0

02

k2

0

k

2

M2

0 2

M 00

M

C E

C E

hFE

2 0?

2?

Vm 200m

200n

2

20n

20

2000p

200

1000

2m

20m

700

Am

200m 20

2 0 2 0 02 0 A ~m m

2 2 02 0 0

A~

U N FU SED

200m A M AX

1000V D C 700V A C
M AX





2 0 AM A X

mA

COM

V /?

图2.21 DT890D型数字式万用表的外形

第2章 常用电工仪表及测量

?

2) 数字式万用表

?

下面以DT890D型数字式万用表

为例进行介绍。 DT890D型数字式万用

表属中低档普及型万用表, 其面板如图

2.21所示, 由液晶显示屏、 量程转换开

关、 表笔插孔等组成。 液晶显示屏直接

以数字形式显示测量结果, 并且还能自动 显示被测数值的单位和符号(如Ω、 kΩ、 MΩ、 mV、 A、 μF等), 最大显示数字为 ±2019。

第2章 常用电工仪表及测量

?

(1) 数字式万用表使用的注意事

项。

?

① 使用数字式万用表前, 应先估

计一下被测量值的范围, 尽可能选用接*

满刻度的量程, 这样可提高测量精度。

?

② 数字式万用表在刚测量时, 显

示屏的数值会有跳数现象, 这是正常的

(类似指针式表的表针摆动), 应当待显示

数值稳定后(不超过1~2 s), 才能读数。

?

③ 数字万用表的功能多, 量程挡

位也多。

第2章 常用电工仪表及测量

?

④ 用数字万用表测试一些连续变

化的电量和过程, 不如用指针式万用表方

便直观。

?

⑤ 测10 Ω以下的精密小电阻时

(200 Ω挡), 先将两表笔短接, 测出表笔线

电阻(约0.2 Ω), 然后在测量中减去这一数

值。

第2章 常用电工仪表及测量

?

⑥ 尽管数字式万用表内部有比较

完善的各种保护电路, 使用时仍应力求避

免误操作, 如用电阻挡去测220 V交流电

压等, 以免带来不必要的损失。

?

⑦ 为了节省用电, 数字万用表设

置了15 min自动断电电路, 自动断电后若

要重新开启电源, 可连续按动电源开关两

次。

第2章 常用电工仪表及测量
? (2) 参数测量。 ? ① 电阻的测量。 ? ② 二极管的测量。 ? ③ hFE的测量。 ? ④ 交直流电压和电流的测量。 ? ⑤ 电容量的测量。

第2章 常用电工仪表及测量

?

6. 兆欧表

?

兆欧表(又叫摇表)是一种简便、

常用的测量高电阻的仪表, 主要用来检测

供电线路、 电机绕组、 电缆、 电器设

备等的绝缘电阻, 以便检验其绝缘程度的 好坏。 常见的兆欧表主要由作为电源的

高压手摇发电机和磁电式流比计两部分 组成, 兆欧表的外形与工作原理如图2.22 所示。

第2章 常用电工仪表及测量

∞ 2
N M2

1 M1 S

0
I +
UM

- I1 Rx I2 Ry

(a)

(b)

图2.22 (a) 外形; (b) 工作原理

第2章 常用电工仪表及测量

?

在使用兆欧表前应进行以下准备

工作:

?

(1) 检查兆欧表是否正常。

?

(2) 检查被测电气设备和线路, 看其

是否已全部切断电源。

?

(3) 测量前应对设备和线路先行放

电, 以免设备或线路的电容放电危及人身

安全和损坏兆欧表, 同时还可以减少测量

误差。

第2章 常用电工仪表及测量

?

兆欧表的正确使用要点如下:

?

(1) 兆欧表必须水*放置于*稳、

牢固的地方, 以免在摇动时因抖动和倾斜

产生测量误差。

?

(2) 接 线 必 须 正 确 无 误 , 接 线 柱

“E”(接地)、 “L”(线路)和“G”(保护环

或称屏蔽端子)与被测物的连接线必须用

单根线, 要求绝缘良好, 不得绞合, 表面不

得与被测物体接触。

?

(3) 摇动手柄的转速要均匀, 一般规

定为120 r/min, 允许有±20%的变化, 但

不应超过25%。 通常要摇动1 min待指针

第2章 常用电工仪表及测量

?

(4) 测量完毕, 应对设备充分放电,

否则容易引起触电事故。

?

(5) 严禁在雷电时或附*有高压导

体的设备上测量绝缘电阻, 只有在设备不

带电又不可能受其他电源感应而带电的情

况下才可进行测量。

?

(6) 兆欧表未停止转动之前, 切勿用

手去触及设备的测量部分或兆欧表接线柱。

?

(7) 兆欧表应定期校验, 其方法是直

接测量有确定值的标准电阻, 检查其测量

误差是否在允许范围之内。

第2章 常用电工仪表及测量

?

7. 电桥

?

电桥在电磁测量中应用广泛, 其

特点是灵敏度和准确度都比较高。 在需

要精确测量中值电阻和低值电阻时往往 采用电桥。

?

1) 电桥的种类及用途

?

电桥可分为交流电桥和直流电桥。

?

2) 直流单臂电桥

?

(1) 直流单臂电桥的工作原理。

第2章 常用电工仪表及测量

c

(R 1)

Rx

I1

Ig

R2

I2

a

P

b

I3

R4

I4

R3

d

IR

E

图2.23 直流单臂电桥的电路原理

第2章 常用电工仪表及测量

?

直流单臂电桥的电路原理如图

2.23所示。 它由四个电阻连接成一个封

闭的环形电路, 每个电阻支路均称为桥臂。

电桥的两个顶点a、 b为输入端, 接供桥

直流电源; 另两个顶点c、 d为输出端, 接

电流检流计(指零仪)。

第2章 常用电工仪表及测量

S B1 Rx
P 9 ×1 ?
9 ×1 0 ? R4 9 ×1 0 0 ? 9 ×1 0 0 0 ?

0 .9 9 9? 8 .9 0 2? 8 1 .0 0 9? 4 0 9 .0 9? 4 0 9 .0 9? 8 1 .0 0 9? 8 .9 0 2? 0 .9 9 9?

1 0- 3 1 0- 2 1 0- 1 1 10 1 02 1 03

4.5 V

10 ?

S B2

图 2.24 QJ23型直流单臂电桥电路

第2章 常用电工仪表及测量

?

(2) 直流单臂电桥的使用方法。

?

直流单臂电桥的型号很多, 但使

用方法基本相同。 下面以常用的QJ23型

直流单臂电桥为例, 讲述直流单臂电桥的

使用方法。

?

QJ23 型 直 流 单 臂 电 桥 的 电 路 如

图2.24所示, 其比例桥臂由八个电阻组成,

一 般 有 七 个 挡 位 , 分 别 为 ×0.001 、

×0.01、 ×0.1、 ×1、 ×10、 ×100、

×1000七种比率, 由倍率开关切换。

第2章 常用电工仪表及测量

?

使用QJ23型直流单臂电桥测量电阻

的步骤如下:

?

① 使用前先将检流计锁扣打开, 并

调节其调零装置使指针指示在零位。

?

② 用万用表粗测一下被测电阻, 先

估计一下它的大约数值。

?

③ 选择适当的倍率。

?

④ 用短粗导线将被测电阻Rx接在测

量接线柱上, 连接处要拧紧。

?

⑤ 读数, 计算电阻值, 被测电阻值=

比较桥臂读数盘电阻之和×倍率。

?

⑥ 测量完毕, 先松开检流计按钮, 再

第2章 常用电工仪表及测量

?

(3) 使用直流单臂电桥时的注意事

项如下:

?

① 为了测量准确, 在测量时选择

的倍率应使比较桥臂电阻的四个读数盘

都有读数。

?

② 测量时, 电桥必须放置*稳; 被

测电阻应单独测量, 不能带电测试。

?

③ 由于接头处接触电阻和连接导

线电阻的影响, 直流单臂电桥不宜测量电

阻值小于 1 Ω的电阻。

第2章 常用电工仪表及测量

?

④ 测量时, 连接导线应尽量用截

面较大、 较短的导线, 以减小误差; 接线

必须拧紧,如有松脱, 电桥会极端不*衡,

使检流计损坏。

?

⑤ 电池电压不足会影响电桥的灵

敏度, 当发现电池不足时应调换。

?

⑥ 测量完毕, 应先打开检流计按

钮, 再打开电源按钮, 特别当被测电阻具

有电感时, 一定要遵守上述规则, 否则会

损坏检流计。

?

⑦ 测量结束不再使用时, 应将检

流计锁扣锁上, 以免检流计受震损坏。

第2章 常用电工仪表及测量

?

3) 直流双臂电桥

?

直流双臂电桥又称为凯尔文电桥,

它主要用于测量1 Ω以下的小电阻, 如测

量电流表的分流器电阻、 电动机或变压

器绕组的电阻以及其他不能用单臂直流 电桥测量的小电阻。 它可以消除接线电 阻和接触电阻的影响。

?

(1) 直流双臂电桥的工作原理。

?

(2) 直流双臂电桥的使用方法。

第2章 常用电工仪表及测量

R1

a

R2



I1

R1?

Ig

Ⅱ R2?

I1

Rs Cs1 Ps1 Is Ps2 Cs2

I3 b Ⅲ
Is-I3 R0

I3 Rx
C1 P1 Is P2 C2

I

E

R

图2.25 直流双臂电桥电路原理

第2章 常用电工仪表及测量

R1

R2

×100 ×10 ×1 ×0.1 ×0.01 SB1

P

R1?

R2?

0.11

0.01

R0

Rs

C2 P2 P1

C1

SB2

R

E

? 图2.26 QJ103型直流双臂电 桥电路

第2章 常用电工仪表及测量

?

QJ103型直流双臂电桥的比较电

阻采用滑线电阻结构, 其阻值可在0.01~

0.11 Ω之间调节, 测量时可根据转盘位置

直接从面板刻度上读数。 使用 QJ103型

双臂电桥测量电阻的步骤如下:

?

① 先将被测电阻的电流接头和

电位接头分别与接线柱C1、 C2和P1、 P2 连接, 其连接导线应尽量短而粗, 以减小

接触电阻。

?

② 根据被测电阻范围, 选择适

当的倍率挡, 然后接通电源和检流计。

第2章 常用电工仪表及测量

?

③ 调节读数盘, 使检流计指示

为零, 则电桥处于*衡状态, 此时即可读

取被测电阻值。

?

(3) 使用直流双臂电桥时的注意事

项如下:

?

① 被测电阻的每一端必须有两个

接头线, 电位接头应比电流接头更靠*电

阻本身, 且两对接头线不能绞在一起。

第2章 常用电工仪表及测量

?

② 测量时, 接线头要除尽污物并

接紧, 尽量减少接触电阻, 以提高测量准

确度。

?

③ 直流双臂电桥的工作电流很大,

如使用电池测量时操作速度要快, 以免耗

电过多。 测量结束后, 应立即切断电源。

第2章 常用电工仪表及测量
接地电阻测量仪
? 接线图

第2章 常用电工仪表及测量
? ZC—8型接地电阻测量仪有三个端钮,分别 是E、P、C,量限有0~1~10~100Ω和 0~10~100~1000Ω两种
? 测量前将两根探棒分别插入地中,使被测 接地体E、电位探棒P和电流探棒C成一直 线,且彼此相距20m。

第2章 常用电工仪表及测量
? 接地电阻测量仪的使用方法及注意事项
? (1) 测量前应将仪表放*,检查检流计指针是否在中心 线上,否则应先用零位调整器调整。
? (2) 三端钮式仪表的接线方法如图3-24(a)所示,四端 钮式仪表的接线方法如图3-24(b)所示。如果接地电阻 小于1Ω,为了消除接地电阻受接触电阻的影响,宜用四 端钮测量仪,并按图3-24(c)接线,此时C2和P2短接片 打开,并使P2接在靠*接地体一侧。测量时,辅助电位探 针棒和电流棒必须沿直线依次相距20m插入地中。
? (3) 为了快速地测量接地电阻的数值,测量前应根据被 测接地电阻的欧姆数适当选择“倍率盘”和“读数盘”的 刻度。如果事先不知道接地电阻的数值,则应将倍率开关 放到最大位置,在测量过程中,再调节倍率盘至一个合适 刻度。

谢谢!
xiexie!




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