电工仪表与电气测量课件汇总全书电子教案完整版课件最全幻灯片(最新)课件电子教案幻灯片

1、电工仪表与电气测量 在电能的生产、传输、变配以及使用过程中，必须通过各种电工仪表对电能的质量及负载运行情况进行测量，并对测量结果进行分析，以保证供电、用电设备和线路可靠、安全、经济地运行。1-1常用电工测量方法 1-2 常用电工仪表的分类、型号及标志 1-4 测量误差及消除方法1-3 电工仪表的误差和准确度1-5 测量结果的数据处理1-6 电工指示仪表的基本组成1-7 电工指示仪表的技术要求返回目录 常用电工测量方法1-1 常用电工测量方法1建立电工测量的概念。2熟悉常见的度量器。 3掌握常用电工测量方法及各自的适用范围。一、电工测量 测量是以确定某一物理量的量值为目的的操作。 电工测量则是将

2、被测的电量或电参数与同类标准量进行比较，从而确定出被测量大小的过程。 测量结果的量值是由数值和计量单位共同组成的，没有计量单位的数值是没有任何意义的。 二、度量器 在测量中实际使用的标准量是测量单位的复制体，称为度量器。 分类：按精度和用途的不同，分为基准度量器和标准度量器。 基准度量器是现代科学技术所能达到的精度最高的度量器，通常由各国最高的计量部门保存。 常见的标准度量器标准电阻器 标准电感器 标准电容器 在电工测量中，除了应根据测量对象正确选择和使用电工仪表外，还要选取合理的测量方法，掌握正确的操作技能，才能尽可能地提高测量准确度。三、常用电工测量方法 优点：操作简便、读数迅速。 缺点：

3、准确度较低。1.直接测量法适用范围：适用于准确度要求不太高的场合。 凡能用直接指示的仪器仪表读取被测量值，而无需度量器直接参与的测量方法，称为直接测量法。 举例：电流表测量电流，电压表测量电压，功率表测量功率等。 测量时先测出与被测量有关的电量，然后通过计算求得被测量数值的方法，称为间接测量法。 2.间接测量法适用范围：在准确度要求不高的特殊场合。 例如，伏安法测量电阻；通过测量晶体三极管发射极电压求得放大器静态工作点IC的方法。 优点：在准确度要求不高的一些特殊场合应用十分方便。 缺点：准确度低，误差较大。用直接测量法和间接法测量晶体管放大器的直流静态工作点 凡在测量过程中需要度量器的直接参

4、与，并通过比较仪表来确定被测量数值的方法称为比较测量法。3.比较测量法适用范围：适用于测量要求准确度较高的场合。举例：电桥测量电阻。（1）零值法（平衡法）（2）差值法（3）代替法优点：准确度高。 缺点：设备复杂，价格较高，操作麻烦。本节小结 1电工测量是将被测的电量或电参数与同类标准量进行比较，从而确定出被测量大小的过程。 2在测量中实际使用的标准量是测量单位的复制体，称为度量器。 3常用的电工测量方法主要有3种：直接测量法、间接测量法和比较测量法。 返回目录 常用电工测量方法1-2 常用电工仪表的分类、型号及标志 1熟悉常用电工仪表的分类方法。 2掌握识别电工指示仪表型号的方法。3初步识别电

5、工指示仪表的标志。一、常用电工仪表的分类 在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路参数的仪器仪表统称为电工仪表。 按结构和用途不同，电工仪表主要分为4类：指示仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表。1. 电工指示仪表 能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通过指示器直接指示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。 （1）按工作原理分类 主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。 此外还有整流系仪表、铁磁电动系仪表等。 安装式仪表（2）按使用方法分类安装式仪表、便携式仪表。（3）按被测电流种类分类直流仪表、交流仪表和交直流仪表。便携式仪表2. 电工比较仪表 在测量过程中，通过被测量与同类

6、标准量进行比较，然后根据比较结果才能确定被测量的大小。 分类：直流比较仪表和交流比较仪表。直流电桥和电位差计属于直流比较仪表，交流电桥属于交流比较仪表。 典型仪表：比较式直流电桥比较式直流电桥3. 电工数字仪表 采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示出被测量的大小。 分类：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。 典型仪表：数字式电压表数字式电压表4. 电工智能仪表 利用微处理器的控制和计算功能，这种仪器可实现程控、记忆、自动校正、自诊断故障、数据处理和分析运算等功能。 分类：带微处理器的智能仪器；自动测试系统。 典型仪表：数字式存储示波器数字式存储示波器二、电工指示仪表的型号1

7、.安装式指示仪表型号的编制规则（1）形状第一位代号（2）形状第二位代号（3）系列代号（4）设计序号（5）用途号42C10A形状第二位代号形状第一位代号系列代号设计序号用途号安装式仪表型号的编制规则51型、65型、99型仪表 85型、69型仪表 44型仪表 62型仪表 42型、46型仪表 51型广角度仪表 2.便携式指示仪表型号的编制规则 便携式仪表没有形状代号，其他编制规则与安装式仪表相同。 便携式仪表与安装式仪表的区别：系列号前面是否有数字。无数字表示便携式仪表，有数字表示安装式仪表。 购买安装式仪表时，一定要选择形状代号符合要求的仪表。便携式仪表型号的编制规则系列代号设计序号用途号T19A

8、（1）系列代号（2）设计序号3.电能表型号的编制规则系列代号DD设计序号282电能表型号的编制规则系列代号中DD单相电能表DS三相电能表DX无功电能表三、电工仪表的标志 不同的电工仪表具有不同的技术特性，为方便选择和使用仪表，规定用不同的符号来表示这些技术特性，并标注在仪表面板的显著位置上，这些图形符号称为仪表的标志。常用的测量单位的符号仪表工作原理的符号准确度等级的符号电流种类的符号绝缘强度的符号 放置位置的符号按外界条件分组的符号续表端钮的符号仪表面板上的型号符号及图形符号的含义是什么？想一想本节小结 电工指示仪表按工作原理分类，主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表4大类。

9、返回目录1-3 电工仪表的误差和准确度1了解仪表误差的分类及产生原因。3熟悉准确度的概念，掌握准确度数字的含义。2熟悉误差的表示方法及适用场合。 在电工测量中，无论哪种电工仪表，也不论其质量多高，它的测量结果与被测量的实际值之间总会存在一定的差值，这个差值称为误差。 准确度是指仪表的测量结果与实际值的接近程度。 可见，仪表的准确度越高，误差越小。误差值的大小可以用来反映仪表本身的准确程度。一、仪表误差及分类 仪表在正常工作条件下，由于仪表本身的结构、制造工艺等方面的不完善而产生的误差称为基本误差。基本误差是仪表本身所固有的误差，一般无法消除。 仪表因为偏离了规定的工作条件而产生的误差称为附加误

10、差。附加误差实际上是一种因外界工作条件改变而造成的额外误差，一般可以设法消除。 误差的表示方法通常分为三种：绝对误差、相对误差和引用误差。三者的定义各不相同，各自适用于不同的场合。 二、误差的表示方法 仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，称为绝对误差。 AXA0 在计算值时，通常可用标准表的指示值作为被测量的实际值。 将上式变形可得 A0AXAX+（）AX +C 上式中的C称为仪表的校正值。1. 绝对误差 实际中在测量同一被测量时，我们可以用绝对误差的绝对值 来比较不同仪表的准确程度， 越小的仪表越准确。 解：代入绝对误差的定义式得 甲表的绝对误差 1AX1A0 220.6220+0

11、.6V 乙表的绝对误差 2AX2A0 2192201V 【例11】用一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表，当标准表的指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为220.6V和219V，求甲、乙两表的绝对误差。 绝对误差与被测量实际值A0比值的百分数，称为相对误差，即 一般情况下实际值A0难以确定，而仪表的指示值AXA0，故可用以下公式计算2.相对误差 实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度，而且便于在测量不同大小的被测量时，对其测量结果的准确程度进行比较。 解：甲表相对误差为 乙表相对误差为 【例1-2】已知甲表测量200V电压时l+2V，乙表测量10V电压时2+1V，试比较两表的

12、相对误差。 在测量不同大小的被测量时，不能简单地用绝对误差来判断测量结果的准确程度。 实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度，而且便于在测量不同大小的被测量时，对其测量结果的准确程度进行比较。 绝对误差与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数，称为引用误差m，即 工程中，一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。3.引用误差 引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差，即满度相对误差。因为绝对误差基本不变，仪表量程Am也不变，故引用误差m可以用来表示一块仪表的准确程度。三、仪表的准确度 国家标准中规定：以最大引用误差来表示仪表的准确度。 仪表的最大绝对误差m与仪表量程Am比值的百分数

13、，称为仪表的准确度（K）。即 表l2 仪表的基本误差准确度等级0.10.20.51.01.52.55.0基本误差（%）0.10.20.51.01.52.55.0 K表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪表在规定条件下的最大引用误差。 最大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越高。 若已知仪表量程，可求出不同准确度等级仪表所允许的最大绝对误差m，即 例13用准确度等级为5.0级、量程为500V的电压表，分别测量50V和500V的电压。求其相对误差各为多少?解：先求出该表的最大绝对误差 测量50V电压时产生的相对误差为 测量500V电压时产生的相对误差为 由以上计算结果可以看出: 一般情况下，

14、测量结果的准确度并不等于仪表的准确度，只有当被测量正好等于仪表量程时，两者才会相等。 实际测量时，为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表的准确度，还要选择合适的量程。通常测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。本节小结 1.按产生误差的原因不同，仪表的误差主要分为基本误差和附加误差两大类。 2.误差的表示方法通常分为绝对误差、相对误差和引用误差。国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。 3.实际测量时，为保证测量结果的准确性，不仅要考虑所用仪表的准确度，还要选择合适的量程，通常测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。返回目录1-4 测量误差及消除方法1熟悉测量误差的种类及产生原

15、因。2了解消除测量误差的方法。 系统误差是指在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均保持不变，而在条件改变时遵从一定规律变化的误差。一、系统误差 根据产生测量误差的原因不同，测量误差可分为：系统误差、偶然误差、疏失误差。 种类：基本误差和附加误差。 原因：仪表本身不完善；工作条件改变。 消除方法：重新配置合适仪表；校正仪表；满足仪表要求的工作条件。系统误差产生的原因和消除的方法：1.测量仪表的误差2.测量方法的误差 原因：测量方法不完善。 消除方法：重新选用合适的测量方法。4.仪表本身不完善和外界因素影响造成的误差3.仪表受外磁场的影响原因：外磁场影响仪表内部的工作磁场。消除方法：采用

16、正负误差补偿法。消除方法：采用替代法；引入校正值。二、偶然误差 偶然误差是一种大小和符号都不固定的误差，又称为“随机误差”。 产生原因：偶然误差主要由外界环境的偶发性变化引起。 消除方法：采用增加重复测量次数取算术平均值的方法来消除偶然误差对测量结果的影响。 产生原因：主要由于操作者的粗心和疏忽造成。另外也包括由于操作者素质太差，不懂正确读数而造成的误差。 消除方法：加强操作者的工作责任心，倡导认真负责的工作态度，同时要提高操作者的素质和技能水平。 疏失误差是一种严重歪曲测量结果的误差。三、疏失误差以前学过的各种误差小结 基本误差 仪表误差 附加误差 绝对误差 误差的表示方法 相对误差 引用误

17、差 系统误差 测量误差 偶然误差 疏失误差本节小结 根据产生测量误差的原因不同，测量误差可分为系统误差、偶然误差和疏失误差三大类。 返回目录1-5 测量结果的数据处理1建立有效数字的概念。2熟悉测量数据的分析处理方法。 数据处理主要包括数据整理、计算和分析数据等工作环节，有时还需要把数据制成表格或图形，最终归纳出经验公式。 一、有效数字的概念 所谓有效数字是指那些能够正确反映测量准确度的数字。具体是指从一个数据的左起第一个非零数字开始，直到最右边的欠准确数字。 有效数字一般由两部分组成，前几位数字是准确可靠的，称为可靠数字，而最后一位有效数字通常是在测量中估计读出的，也可以是按规定取舍后得到的

18、不可靠数字，称为欠准确数字。所有的测量数据都必须用有效数字表示。 表示有效数字时要注意： （1）记录测量数值时，每一个数据只能有一位数字（最末一位）是估计读数，而其他数字都必须是准确读出的。 （2）数字“0”在数据中可以是有效数字，也可以不是，这主要根据它是否表示准确程度来判断。 （3）为了明显地表示有效数字的位数，通常把数据用有效数字乘以10的幂次的形式表示。并且规定，10的幂次前面的数字都是有效数字。 2有效数字的取舍规则 （1）若第n位数后面的数值大于5，则第n位数加1。 （2）若第n位数后面的数值小于5，则第n位数后面的数全部舍去。 （3）若第n位数后面的数值等于5，应视前面（第n位）

19、的数字而定：若第n位数为偶数，则舍去不进，即末位数不变；若第n位数为奇数，则舍5进1，即末位数加1。 取舍规则可简单概括为：四舍六入五配偶。 例14 对下列数据进行取舍处理，要求小数点后只保留2位。 1.985 3.854 6 1.995 4.545 2 16.372 0 32.455 0 解：按照“四舍六入五配偶”的原则进行取舍。1.9851.98 （8为偶数，后面的5应舍去不进）3.854 63.85 （后面的46舍去）1.9952.00 （9为奇数，后面的5应进1）4.545 24.54 （4为偶数，后面的52应舍去不进） 16.372 0l6.37 （后面的20应舍去） 32.455

20、032.46（5为奇数，后面的5应进1） 注意：如果所拟舍去的部分，并非单独一个数字时，不得对该数字进行连续的取舍，要根据所要舍去的数字中最左边的第一个数字的大小，按上述取舍规则进行取舍。 例15 将25.454 6进行取舍处理，要求保留整数。正确的做法： 25.454625 不正确的做法： 25.454625.45525.4625.526 3有效数字的运算规则 处理数据时，常常需要运算一些准确度不相等的数值。按照一定的规则进行计算，既可以提高计算速度，也不因数字过少而影响计算结果的准确度。 （1）加减法运算 首先对各个数字进行取舍，使各数取舍到比小数点后位数最少的那项数字多保留一位小数，然后

21、再进行加减运算，最后对运算结果进行取舍，使其小数点后的位数与原各项数字中小数点后位数最少的项相同。 解：先对各项数据进行取舍。原式中，数据24.05的小数点后有两位数字，故其他数据的小数点后应保留三位数字。即0.032不变，4.7051取舍为4.705。 然后进行运算： 原式24.050.0324.70528.787最后将结果28.787取舍为28.79。 例16 计算24.050.0324.705 1（2）乘除运算 和加减法运算的步骤相类似，首先要对各项数字进行取舍，使各数字取舍到比有效数字位数最少的那项数字多保留一位有效数字；然后进行乘除运算；最后对运算结果取舍，使其有效数字的位数与原有效

22、数字位数最少的那个数相同。 解：原式中，数据14.21和4.52的有效数字的位数最少，故将1.05782取舍为1.058，14.21和4.52不变。原式1.05814.214.5267.954493对结果进行取舍，即67.954493取舍为68.0。例17计算1.0578214.214.52 （3）乘方及开方运算 按照正常的乘方及开方进行运算，运算结果比原数多保留一位有效数字即可。例18计算（25.6）2 解：（25.6）2 655.36 由于原数25.6只有三位有效数字，故运算结果比原数多保留一位有效数字，即结果应等于655.4。二、测量数据的分析处理 数据处理的任务就是对测量所获得的一系列

23、数据进行深入的分析，以便得到各被测量之间的关系，有时还需要用到数学分析的方法，推导出各被测量之间的函数关系。通过数据处理可以确定并表示出输入量与输出量之间的关系，从而揭示出事物的本质及事物之间的内在联系。1测量数据的表示方法（1）表格法 在自然科学的实验和工程技术中，经常需要把一系列测量数据列成表格，再进行其他的处理，这种方法称为表格法。 优点：简单方便。 缺点：不适宜深入分析。 列成表格是为了表示测量值、测量结果及方便以后的计算，同时它也是图示法和经验公式法的基础。（2）图示法 图示法就是把测量结果中的有关量的关系用图形的方式表示出来。 优点：形象、直观，从图形中可以很直观地看出函数的变化规

24、律，如递增或递减、最大值和最小值及是否有周期性变化规律等。 缺点：图形只能得出函数的变化关系或变化趋势，而不能进行数学分析。 （3）经验公式法 在科学实验和工程技术中经常用与图形对应的公式来表示所有的测量数据，并把与曲线对应的公式称为经验公式。 把全部测量数据用一个公式来代替，不仅简明扼要，而且可以对公式进行必要的数学运算，便于研究各自变量与函数之间关系。这种方法称为经验公式法。 经验公式法是科学实验中最常使用的一种方法，有时把这种公式又称为数学模型。2测量数据的分析处理 在测量过程中，若影响测量误差的各种因素并不改变，如在相同的环境条件下，由同一测量人员、在同一台仪器上、采用同样的测量方法、

25、对同一被测量作次数相同的测量，这种测量称为等精密度测量。 等精密度测量所得到的一组数据中，可能同时包含系统误差、偶然误差和疏失误差，为得到合理的测量结果，必须对所测量数据进行分析处理。 假设系统误差已经消除的情况下等精密度测量数据的处理步骤： （1）正确表示数据 按照实际情况需要，将测量的数据正确地表示出来，如用列表法将测量数据按测量先后顺序列于表中。（2）求出算术平均值 根据统计学知识，测量的结果以多次测量同一被测量的算术平均值为最可靠。测量次数越多，测量结果越准确。设每次测量结果为xi，i=1，2，3，n，n为测量次数，则测量结果的平均值为（3）计算每次测量的绝对误差 把任意一次测量值xi

26、与测量结果的平均值相减就得出每次测量的绝对误差（或称为剩余误差）。即ixi（4）计算均方根误差 在对每一组绝对误差进行分析时，可排除或减小由系统误差带来的影响。在此基础上这组测量结果的误差按均方根误差计算最为合理，其表达形式为（5）判断是否存在疏失误差 将均方根误差与各个绝对误差进行比较，去除超过均方根误差3倍的测量值（这些项可被视为疏失误差），再重新计算平均值和均方根误差，直到不存在疏失误差（即各项绝对误差都小于3）为止。（6）给出测量结果的报告值 测量结果的报告值由两部分组成，即由测量结果和测量误差组成，其表达式为 上式中的第一项表示测量结果，第二项表示测量误差。 在计算过程中，为避免累加

27、误差，可保留2位欠准确数字。但是最后的测量结果应按照有效数字的规定处理，即只有最后一位是欠准确数字。 例19对某电路电压进行10次等精密度测量，利用修正值对测量值进行修正后，具体数值如下：210.4，209.8，209.7，209.6，210.3，210.0，209.9，210.2，209.9，210.1（电压单位为V），要求对测量数据进行处理。 解：（1）由测量值Uxi求算术平均值，将计算结果填入表13中。 （2）计算每次测量的绝对误差i，将计算结果填入表13中。 （3）判断疏失误差：全部数据的绝对误差都小于3，表明测量值都为合格数据，无疏失误差。 （4）测量结果的报告值为 210.00.2

28、V。表13 测量数据算术平均值为nUxiinUxii1210.40.46210.002209.80.27209.90.13209.70.38210.20.24209.60.49209.90.15210.30.310210.10.1 =210.0V，均方根误差=0.2V 本节小结 1.有效数字一般由两部分组成，前几位数字是准确可靠的，称为可靠数字，而最后一位有效数字通常是在测量中估计读出的，也可以是按规定取舍后得到的不可靠数字，称为欠准确数字。所有的测量数据都必须用有效数字表示。 2.处理测量数据通常采用的表示方法有表格法、图示法和经验公式法。返回目录1-6 电工指示仪表的基本组成 1掌握电工指

29、示仪表的基本组成及各部分的作用。2熟悉测量机构的主要装置及其作用。测量线路测量机构作用：把不同的被测电量按一定比例转换成能被测量机构接受的过渡电量作用：把过渡电量转换成仪表可动部分的机械偏转角被测电量x 过渡电量y指针偏转角y=f (x)=F(y)=(x)一、电工指示仪表的组成测量机构是整个仪表的核心。 为使仪表指针的偏转角能够正确反映被测量的数值，要求偏转角一定要与被测电量（过渡电量）保持一定的函数关系。 1. 转动力矩装置 二、测量机构的主要装置5. 支撑装置4. 读数装置3. 阻尼力矩装置2. 反作用力矩装置1. 转动力矩装置 产生转动力矩的装置都由固定部分和可动部分组成。 转动力矩M的

30、大小与被测量x及指针偏转角成某种函数关系。 2.反作用力矩装置 反作用力矩Mf一般由游丝产生。其方向总是与转动力矩的方向相反，大小在游丝的弹性范围内与指针偏转角成正比。 用游丝产生反作用力矩的装置3.阻尼力矩装置 为了缩短可动部分摆动的时间以利于尽快读数，仪表中还必须有产生阻尼力矩的装置。 电工指示仪表中常用的阻尼力矩有空气阻尼器和磁感应阻尼器两种。 特点：阻尼力矩Mz只在仪表可动部分运动时才能产生。Mz的大小与运动速度成正比，方向与可动部分的运动方向相反。当可动部分在平衡位置静止时，Mz0。 空气阻尼器磁感应阻尼器常见阻尼器4.读数装置 读数装置由指示器和刻度盘组成。 指示器分指针式和光标式

31、两种。指针又分矛形和刀形。指针通常采用铝合金等材料制成，轻而坚固。 光标式指示器可以完全消除视觉误差，适用于一些高灵敏度和高准确度的仪表。矛形指针 刀形指针 光标式指示器 仪表的指示器反射镜安装反射镜的表盘5.支撑装置 常见的支撑方式有两种：轴尖轴承支撑方式 张丝弹片支撑方式仪表的支撑装置本节小结 1.电工指示仪表都是由测量机构和测量线路两大部分组成的 ，其中测量机构是整个仪表的核心。 2.测量机构都是由转动力矩装置、反作用力矩装置、阻尼力矩装置、读数装置和支撑装置五个装置组成。它们的作用各不相同。返回目录1-7 电工指示仪表的技术要求1熟悉电工指示仪表的主要技术要求。2会根据需要选择电工指示

32、仪表。电工指示仪表的技术要求：足够的准确度合适的灵敏度良好的读数装置和良好的阻尼装置消耗功率小足够的绝缘强度足够的过载能力一、要有足够的准确度 标准表或精密测量时可选用0.1级或0.2级的仪表。 实验室一般选用0.5级或1.0级的仪表。 一般的工程测量可选用1.5级以下的仪表。 在电工指示仪表中，仪表可动部分偏转角的变化量与被测量的变化量x之比值称为仪表的灵敏度。用S表示。即 灵敏度描述了仪表对被测量的反应能力，即反映了仪表所能测量的最小被测量。二、要有合适的灵敏度 在实际测量中，要根据被测量的要求选择合适的灵敏度。 例如，万用表的测量机构就要选用灵敏度较高的仪表，而一般工程测量就不要选用灵敏

33、度较高的仪表，以降低成本。三、要有良好的读数装置和良好的阻尼装置 良好的读数装置是指仪表的标度尺刻度应尽量均匀，以便于准确读数。对刻度不均匀的标度尺，应标明读数的起点，并用符号“ ”表示。 良好的阻尼装置是指当仪表接入电路后，指针在平衡位置附近摆动的时间要尽可能短，在仪表测量时指针能够均匀地、平稳地指向平衡位置,以便迅速读数。 均匀刻度便于读数不均匀刻度易出现读数误差四、仪表本身消耗功率小 如果仪表本身消耗功率太大，轻者会改变被测电路原有的工作状态，从而产生较大的测量误差，重者可能造成仪表损坏。 五、要有足够的绝缘强度 使用中严禁测量电路的电压超过仪表的绝缘强度试验电压，否则将引起危害人身和设

34、备安全的事故。 六、要有足够的过载能力 在实际使用中，由于某些原因使仪表过载的现象经常发生，因此要求仪表具有足够的抗过载能力，以延长仪表的使用寿命。否则仪表一旦过载，轻者指针被打弯，重者可能损坏仪表。 要根据使用和测量的要求，针对仪表的六个技术要求，全面地、又有所侧重地进行选择，选出适合的仪表。 测量仪表的选择：本节小结 电工指示仪表的主要技术要求： （1）要有足够的准确度。 （2）要有合适的灵敏度。 （3）要有良好的读数装置和良好的阻尼装置。 （4）仪表本身消耗功率小。 （5）要有足够的绝缘强度。 （6）要有足够的过载能力。 返回目录 日常生活中，经常遇到需要测量直流电流和直流电压的情况。指

35、针式直流电压表 安装式 便携式 测量直流电流和电压的仪表称为直流电流表和直流电压表。 常用的直流电流表和电压表主要分为指示类（也称指针式）仪表和数字式仪表两大类。 数字式直流电压表2-1磁电系测量机构2-2直流电流表 2-3直流电压表2-4磁电系检流计返回目录1掌握磁电系测量机构的结构。2-1 磁电系测量机构 3熟悉磁电系测量机构的优缺点。2掌握磁电系测量机构的工作原理。 电工指示仪表的组成：测量机构和测量线路。其中，测量机构是整个仪表的核心。 对于直流电流表和电压表而言，它们的核心都是磁电系测量机构，也称为磁电系表头。 在磁电系测量机构的基础上配合适当的测量线路，就能够组成各种形式、各种量程

36、的直流电流表和电压表。一、磁电系测量机构的结构 磁电系测量机构主要由固定的磁路系统和可动的通电线圈组成。 磁电系测量机构的磁路系统 ：外磁式 内磁式 内外磁式游丝的作用：产生反作用力矩；引导电流出入线圈。磁电系测量机构中的电流途径 在动圈中加装短路线圈，利用短路线圈中产生的感应电流与磁场相互作用产生阻尼力矩。二、磁电系测量机构的工作原理 磁电系测量机构是根据通电线圈在磁场中受到电磁力矩而发生偏转的原理制成的。磁电系测量机构的工作原理示意图 当在可动线圈中通入电流时，载流线圈在永久磁铁的磁场中受到电磁力矩的作用而发生偏转。 通过线圈的电流越大，线圈受到的转矩越大，仪表指针偏转的角度也越大；同时，

37、游丝扭得越紧。由于反作用力矩与指针的偏转角成正比，故反作用力矩也越大。 当线圈受到的转动力矩与反作用力矩大小相等时，MMf，线圈就停留在某一平衡位置，指针就指示出被测量的大小。 三、磁电系仪表的技术特性1准确度高、灵敏度高 2消耗功率小 3刻度均匀，便于读数 4过载能力小 5只能测量直流 课堂练习 为什么磁电系测量机构只能用来测量直流电流?如果直接用来测量交流电，会产生什么后果？ 要想用磁电系测量机构测量交流电，应该怎么办？本节小结 1磁电系测量机构主要由固定的磁路系统和可动的通电线圈组成。 游丝的作用有两个：一是把可动线圈与外部被测电路连通，二是产生反作用力矩。 2磁电系测量机构是根据通电线

38、圈在磁场中受到电磁力矩而发生偏转的原理制成的。 3磁电系仪表的优点：（1）准确度高、灵敏度高；（2）消耗功率小；（3）刻度均匀，便于读数。 缺点是：（1）过载能力小；（2）只能测量直流。返回目录1掌握直流电流表的组成及工作原理。2-2 直流电流表 2掌握直流电流表的使用方法。一、直流电流表的组成 实际使用的直流电流表一般都是由磁电系测量机构与分流电阻并联组成的。 由于磁电系电流表只能测量直流电流，故又称为直流电流表。直流电流表的组成 磁电系测量机构的主要参数有两个：满刻度电流IC和内阻RC。 满刻度电流是指能使测量机构的指针指在满刻度位置时所需要的电流值。 一般情况下，满刻度电流和内阻成反比关

39、系。因为内阻越大，说明其可动线圈的匝数越多，所用导线越细，故满刻度电流越小，该表的价格一般也越高。 若已知磁电系测量机构的满刻度电流为Ic，内阻为RC，被测电流为IX，则应并联的分流电阻为RA。求RA的步骤如下： 解：先求电流量程扩大倍数n 再求应并联的分流电阻RA 解：先求电流量程扩大倍数 应并联的分流电阻为 例21有一只内阻为1k、满刻度电流为100A的磁电系测量机构，若要将其改制成量程为1A的直流电流表，求应并联多大的分流电阻? 分流电阻一般采用电阻率较大、电阻温度系数很小的锰铜制成。 当被测电流小于30A时，可采用内附分流器，当被测电流大于30A时，可采用外附分流器。分流电阻外附分流器

40、及其接线 二、多量程直流电流表 多量程直流电流表一般采用并联不同阻值分流电阻的方法来扩大电流量程。 按照分流电阻与测量机构联接方式划分，分流电路分为开路式和闭路式两种形式。 目前几乎所有的多量程直流电流表都采用闭路式分流电路。 缺点：各个量程之间相互影响，计算分流电阻较复杂。 优点：其转换开关的接触电阻处在被测电路中，而不在测量机构与分流电阻的电路里，因此对分流准确度没有影响。可以保证不会烧坏测量机构。 闭路式分流电路的电路图 你知道，闭路式分流电路中，I1、I2、I3中，哪个量程最大，哪个量程最小吗？为什么？ 三、直流电流的测量直流电流表有安装式和便携式两种。安装式直流电流表便携式直流电流表

41、测量直流电流的具体步骤： 1切断被测电路，将电流表串联接入被测电路中。 如果将电流表错接成并联，会造成电路短路，并烧毁电流表。 在测量较高电压电路的电流时，电流表应串联接在被测电路中的低电位端。 测量直流电流时，特别要注意“”、“”接线端，满足电流从“”端流入，“”端流出的要求，以避免指针反转而损坏仪表。 2估测被测电流的大小，选择合适的电流量程。 当不知被测电流的大致数值时，应先从最大量程开始试测，然后根据指针偏转情况，逐步减小至合适量程，即指针指在电流表满刻度的后三分之一段的范围内。 3接通电源，观察电流表指针的偏转情况，读取测量结果。 4测量完毕，要先关断电源，将串联的电流表去掉后，再恢

42、复被测电路，最后合上电源开关，使被测电路恢复正常运行。 为什么测量时电压表和电流表的指针要指在满刻度的后三分之一段？本节小结 1直流电流表一般都是由磁电系测量机构与分流电阻并联组成的。分流电阻一般采用电阻率较大、电阻温度系数很小的锰铜制成。 2大部分多量程直流电流表都采用闭路式分流电路。返回目录2-3 直流电压表1掌握直流电压表的组成及工作原理。2掌握直流电压表的使用方法。一、直流电压表的组成 根据串联电阻具有分压作用的原理，扩大电压量程的方法就是给测量机构串联一只分压电阻RV，因此，实际使用的磁电系直流电压表都是由磁电系测量机构与分压电阻串联组成的。 直流电流表的组成确定串联分压电阻的大小：

43、根据串联电路的特点可得令 为电压量程的扩大倍数，则 整理得 倍。 上式说明，要使电压表量程扩大m倍，需要串联的分压电阻RV是测量机构内阻RC的 例22 现有一只内阻为500、满刻度电流为100A的磁电系测量机构，根据实际需要，要将其改制成100V量程的直流电压表，问应串联多大的分压电阻？该电压表的总内阻是多少？ 可以用仪表指针偏转角的大小来反映被测电压的数值。 解：先求出测量机构的额定电压 UC=IcRc=100106500=0.05 V 再求出电压量程扩大倍数应串联的分压电阻为RV（m1)RC（2 0001）500999 500该电压表的总电阻为RRC+RV500999 5001 000 0

44、001M 分压电阻一般应采用电阻率大、电阻温度系数小的锰铜丝绕制而成。但实际上，由于分压电阻阻值太大，为节约材料，降低成本，也常采用金属膜电阻来代替绕线型电阻。 分压电阻也分为内附式和外附式两种。通常量程低于600V时可采用内附式的，以便安装在表壳内部；量程高于600V时，应采用外附式的。外附式分压电阻是单独制造的，并且要与仪表配套使用。 为什么直流电压表的量程一般不高于600V？二、多量程直流电压表 多量程直流电压表由磁电系测量机构与不同阻值的分压电阻串联组成。通常采用共用式分压电路。 优点：节约材料。 缺点：是一旦低量程分压电阻损坏，高量程电压挡就不能使用。共用式分压电路 你知道，在分压电

45、路中，U1、U2、U3哪个量程最大，哪个量程最小吗？为什么？各个量程的分压电阻都由哪些电阻组成？ 电压表的内阻应等于测量机构的内阻与分压电阻之和。 电压表内阻的大小与电压量程有关。 对同一块电压表来讲，其电压量程越大，则电压表内阻越大。但是，各量程内阻与相应电压量程的比值却为一常数，该常数是电压表的一个重要参数，通常在电压表面板的显著位置上标出，称为电压灵敏度，单位是“V”。 电压灵敏度 电压灵敏度的两个含义： 表示电压表指针偏转到满刻度时取自被测电流的电流值。 能方便地计算出该电压表各量程的内阻。 电压灵敏度的意义：电压灵敏度越高，相同量程下电压表的内阻越大，取用被测电流的电流越小，对被测电

46、路的影响越小，测量准确度也越高。电压灵敏度为20kV，表示测量直流电压，当指针偏转到满刻度时，取自被测电路的电流是1V 20k50A，在10V挡时电压表内阻是10 20k 200k 三、直流电压的测量 1估测被测电压的大小，选择合适的电压量程。 当不知被测电压的大致数值时，应先从最大量程开始试测，然后根据指针偏转情况，逐步减小至合适量程，即指针指在电压表满刻度的后三分之一段的范围内。 2将电压表并联接在被测电路两端。由于测量的是直流电压，还要注意“”“”接线端，满足“”端接高电位端，“”端接低电位端的要求，以避免指针反转而损坏仪表。直流电压表接线 如果错将电压表接成串联，则会因其内阻太大，使被

47、测电路呈开路状态，电压表也无法正常工作。若电压过高，很容易造成电压表被击穿。本节小结 1.直流电压表都是由磁电系测量机构与分压电阻串联组成的。多量程直流电压表通常采用共用式分压电路。 2.电压灵敏度的意义是：电压灵敏度越高，相同量程下电压表的内阻越大，取用被测电路的电流越小，对被测电路的影响越小，测量准确度也越高。 返回目录1了解磁电系检流计的结构。2熟悉磁电系检流计的使用方法。2-4 磁电系检流计 磁电系检流计是一种专门用来测量微小电流或电压的高灵敏度仪表。 它主要用于以直流电工作的电测仪器中作指零仪使用，有时也用于热分析或光电系统中测量微小的电流值。一、磁电系检流计的结构 1采用张丝或悬丝

48、支撑代替轴尖轴承结构，以消除摩擦的影响 2用光标指示装置代替指针二、使用检流计的注意事项1搬动时必须轻拿轻放。2使用时要按正常工作位置放置。 3搬动或使用完毕，应将止动器锁上。 4禁止用万用表或电桥直接测量检流计的内阻。 5检流计应放置在干燥、无尘、无振动的场所使用或保存。 AC15型磁电系检流计简介 AC15型磁电系检流计是一种典型的复射式直流磁电系检流计。该检流计采用了张丝支撑结构，最大限度地减小了摩擦的影响，同时还采用了光标指示代替了指针，提高了仪表的灵敏度，灵敏度高达109Amm。 AC-15型检流计内部结构图细调键电源开关调零旋钮分流器开关输入端光点 AC-15型检流计面板图AC-1

49、5型检流计的使用步骤： （1）先检查电源开关所指示的电压是否与所使用的电源电压一致，然后接通电源。 （2）进行零点调节：将分流器开关拨离短路挡（拨至0.01挡），旋转调零旋钮，使光点对准零位。稍移细调键，使光点对准零刻度线。 （3）用导线将输入接线柱与被测电路串联。 （4）测量时，先将分流器开关旋至最低灵敏度挡（0.01挡），然后逐渐增大灵敏度进行测量（“直接”挡灵敏度最高）。 （5）在测量中，若光点剧烈摇晃时，可将分流器开关拨到短路挡，使其受到阻尼作用而停止摇晃。 （6）实验完毕或移动检流计时，应将分流器开关置于“短路”挡，以防止损坏检流计。本节小结 磁电系检流计的特点是灵敏度高。为了提高检

50、流计的灵敏度，在磁电系测量机构的基础上，通常采用以下措施： 1.采用张丝或悬丝支撑代替轴尖轴承结构，以消除摩擦的影响； 2.用光标指示装置代替指针。 返回目录 工厂里常见的配电柜上的仪表几乎全部都是交流电流表和交流电压表 企业配电房中配电柜上的仪表几乎全部是交流电流表和交流电压表。测量交流电流和电压的仪表称为交流电流表和交流电压表。 在指示类交流电压表和交流电流表中，一部分采用电磁系测量机构，另一部分采用整流系测量机构。 3-1电磁系测量机构3-2整流系测量机构3-3交流电流表和交流电压表3-4测量用互感器3-5交流电流和电压的测量3-6钳形电流表返回目录1掌握电磁系测量机构的结构。3-1 电

51、磁系测量机构 2掌握电磁系测量机构的工作原理。3熟悉电磁系测量机构的技术特性。 交流电流表和电压表的测量机构多采用电磁系测量机构和整流系测量机构两种。 由于电磁系仪表具有构造简单，抗过载能力强，价格便宜等优点，所以许多安装式交流电流表和电压表仍采用电磁系测量机构。 便携式电磁系电流表 安装式电磁系电流表 一、电磁系测量机构的结构及工作原理 电磁系测量机构主要由固定线圈和可动软磁铁片组成。 根据其结构形式的不同，可分为吸引型和排斥型两类。 1吸引型测量机构 游丝的作用只是产生反作用力矩，而不通过电流。 （1）结构 由固定线圈、转动装置、指针、阻尼片和游丝等组成。（2）工作原理 当固定线圈通电后，

52、线圈产生的磁场将可动铁片磁化，对铁片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏转，同时游丝产生反作用力矩。 线圈中电流越大，磁化作用越强，指针偏转角就越大。当游丝产生的反作用力矩与转动力矩相平衡时，指针就稳定地停留在某一位置，指示出被测量的大小。 当流过线圈的电流方向改变而大小不变时，线圈产生的磁场极性及可动铁片被磁化的极性也同时改变，但它们之间的作用力仍是吸引力，转动力矩的大小和方向不变，保证了指针偏转角不会改变。所以，吸引型测量机构可用来组成交、直流两用仪表。 吸引型测量机构的转动力矩的大小应与线圈磁通势的平方成正比。2排斥型测量机构排斥型测量机构 当被测电流通过固定线圈时产生磁场，使

53、固定铁片和可动铁片同时磁化，且两铁片的同一侧为相同的极性。由于同性磁极相互排斥，产生转动力矩使可动铁片转动，带动指针偏转。当游丝产生的反作用力矩与转动力矩相平衡时，指针就停留在某一位置，指示出被测量大小。 如果线圈中电流方向改变，线圈产生磁场的方向也随之改变，两铁片的磁化极性也同时改变，但其相互间排斥力的方向不变。所以，排斥型的结构同样适用于交、直流测量中。 排斥型测量机构转动力矩的大小也应与线圈产生磁势的平方成正比。 利用通电流的固定线圈产生磁场，使铁心磁化。然后利用线圈与铁片（吸引型）或固定铁片与可动铁片（排斥型）相互作用产生转动力矩，带动指针偏转。电磁系测量机构的工作原理 上式说明，电磁

54、系测量机构指针的偏转角与被测电流的平方成正比，因此可用来测量被测电流的大小。二、电磁系仪表的技术特性优点：既可测量直流，又可测量交流。过载能力强，制造成本低。缺点：标度尺刻度不均匀。易受外磁场影响。电磁系电流表的刻度不均匀 为什么电磁系仪表的过载能力很强？ 本节小结 1电磁系测量机构主要由通过被测电流的固定线圈和可动软磁铁片组成。根据其结构形式的不同，又可分为吸引型和排斥型两类。游丝的作用只是产生反作用力矩。 2电磁系仪表的优点是：（1）既可测量直流，又可测量交流；（2）可直接测量较大电流，过载能力强，并且结构简单，价格便宜。缺点是：（1）标度尺刻度不均匀；（2）易受外磁场影响。 3所谓的“磁

55、屏蔽”是指将测量机构装在用导磁性能良好的材料做成的屏蔽罩内。返回目录3-2 整流系测量机构1掌握整流系测量机构的结构。2掌握整流系测量机构的工作原理。整流系安装式电流表和电压表 磁电系测量机构只能用来测量直流电流。如果要测量交流量，只有加上整流器将交流电变换成直流电后，再送入测量机构，然后找出整流后的电流与输入交流电流之间的关系，就能在仪表标度尺上直接标出被测交流电的大小。 一、整流系测量机构的结构 把由磁电系测量机构和整流器组成的仪表称为整流系仪表。整流系交流电压表就是在整流系仪表的基础上串联分压电阻而成的。其中，整流系测量机构是整个仪表的核心。 电路 波形半波整流电路 二、整流系测量机构的

56、工作原理 整流系交流电压表中的整流电路有半波和全波两种形式。 与测量机构串联的V1是整流二极管，它能将输入的交流电变成脉动直流电流，送入磁电系微安表。 二极管V2的作用是可以防止输入交流电压在负半周时反向击穿整流二极管V1， 所以V2又 称为保护二极管。全波整流电路 由于通过测量机构的电流实际上是经过整流后的单向脉动电流，而其指针的偏转角是与脉动电流的平均值成正比的，所以，整流系仪表所指示的值应该是交流电的平均值。但是，交流电的大小习惯上是指交流电的有效值。为此，我们可根据交流电有效值与平均值之间的关系来刻度标度尺。 对于半波整流 I有效2.22 I平均对于全波整流 I有效1.11 I平均 这

57、样一来，交流电压表的标度尺就可以直接按交流电的有效值来进行刻度，即整流系交流电压表的读数是正弦交流电压的有效值。如果被测电流不是正弦波，将会产生波形误差，这是整流系交流电压表一个主要缺点。 电磁系仪表的优点之一是可以交直流两用，为什么平时我们测量直流电时都选用磁电系仪表而不选用电磁系仪表？ 本节小结 由磁电系测量机构和整流器组成的仪表称为整流系仪表。整流系交流电压表就是在整流系仪表的基础上串联分压电阻而成的。返回目录1掌握常用交流电流表的组成结构。3-3 交流电流表和交流电压表2掌握常用交流电压表的组成结构。一、电磁系交流电流表 安装式电磁系电流表都制成单量程的。 安装式电磁系电流表一般做成量

58、程为5A的交流电流表，以便与电流互感器配合测量较大的交流电流。 电磁系电流表一般由电磁系测量机构组成。1.安装式电磁系电流表 便携式电磁系电流表一般都制成多量程的，但它扩大电流量程不能采用并联分流电阻的方法。 电磁系电流表扩大量程一般都采用将固定线圈分成两段，然后利用分段线圈的串、并联来实现。 2.便携式电磁系电流表双量程电磁系电流表的原理电路 线圈串联 线圈并联二、电磁系交流电压表 电磁系交流电压表通常也采用将电磁系测量机构与分压电阻串联的方法制成。 安装式电磁系电压表通常都做成单量程的，一般最大量程不超过600V。要测量更高的交流电压时，仪表要与电压互感器配合使用。为与电压互感器配合使用，

59、安装式电磁系电压表大多都做成100V量程。1.安装式电磁系电压表 为使用方便，便携式电磁系电压表一般都做成多量程的，多采用共用式分压电路。电磁系电压表 2.便携式电磁系电压表三、整流系交流电流表 利用二极管的单向导电性，在整流系测量机构的基础上，也可以制成整流系交流电流表。 常见的整流系交流电流表的内部电路有两种形式：电阻分流式和互感器式。 1电阻分流式 在整流系测量机构两端并联一个适当阻值的分流电阻，利用电阻并联能够分流的原理就组成整流系交流电流表。 适合于电流较小的场合使用。电阻分流式整流系交流电流表 2互感器式 交流电流的测量也可以利用电流互感器来扩大交流电流表的量程。只要适当改变电流互

60、感器的变流比，也能扩大交流电流表的量程。互感器式常见于电流较大的场合使用。互感器式整流系交流电流表 四、整流系交流电压表 整流系交流电压表一般也采用串联分压电阻的方法扩大量程。按照整流电路的形式可分为半波整流和桥式全波整流两大类。 半波整流 桥式全波整流整流系交流电流表 便携式电磁系电流表扩大电流量程时，为什么不能采用并联分流电阻的方法？本节小结 电磁系电流表一般由电磁系测量机构组成。电磁系电流表扩大量程一般都采用将固定线圈分成两段，然后利用分段线圈的串、并联来实现。 便携式电磁系电压表一般都做成多量程的，并且多采用共用式分压电路。返回目录1了解测量用互感器的优点 。3-4 测量用互感器2掌握