1、1 1電工常用測量儀表培訓電工常用測量儀表培訓2 2熟悉電工儀表的基本知識；熟悉電工儀表的基本知識；掌握電工儀表的測量方法掌握電工儀表的測量方法 ；能夠按照需要測量相關的電氣參數。能夠按照需要測量相關的電氣參數。培養學生的動手能力培養學生的動手能力3 3電工儀表的工作原理和操作方法電工儀表的工作原理和操作方法電工儀表的操作方法電工儀表的操作方法 電工測量的基本知識 1.1 常用名詞術語 電工儀表與電氣測量常用名詞術語見表1-1。4 45 5表 1-1 電工儀表與電氣測量常用名詞術語1.2 常用電工儀表的種類、特點及用途 電工儀表概述 電氣設備的安裝、調試及檢修過程中，要借助各種電工儀器儀表對電

2、流、電壓、電阻、電能、電功率等進行測量，稱之為電工測量。 6 6電工儀表的分類 電工儀表的種類繁多，分類方法也各有不同。 按照電工儀表的結構和用途，大體上可以分為以下五類： a. 指示儀表類：直接從儀表指示的讀數來確定被測量的大小。 b. 比較儀器類：需在測量過程中將被測量與某一標準量比較后才能確定其大小。 7 7 c.數字式儀表類：直接以數字形式顯示測量結果，如數字萬用表、數字頻率計。 d.記錄儀表和示波器類：如X-Y記錄儀、光線示波器。 e.擴大量程裝置和變換器：如分流器、附加電阻、電流互感器、電壓互感器。 8 8 常用的指示儀表可按以下方法分類： 按儀表的工作原理分類，主要有電磁式、電動

3、式和磁電式指示儀表，其他還有感應式、振動式、熱電式、熱線式、靜電式、整流式、光電式和電解式等類型的指示儀表。 按測量對象的種類分類，主要有電流表（又分安培表、毫安表、微安表）、電壓表（又分為伏特表、 毫伏表等）、功率表、頻率表、歐姆表、電度表等。 9 9 按被測電流種類分類，有直流儀表、交流儀表、交直流兩用儀表。 按使用方式分類，有安裝式儀表和可攜式儀表。 按儀表的準確度分類，指示儀表的準確度可分為 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七個等級。 儀表的級別即儀表準確度的等級。 1010 按使用環境條件分類，指示儀表可分為 A、 B、 C三組。 A組：工作環境為0+40，相對

4、濕度在85%以下。 B組：工作環境為-20+50，相對濕度在85%以下。 C組：工作環境為-40+60，相對濕度在98%以下。 按對外界磁場的防御能力分類，指示儀表有、 、4個等級。 11111212分類符號名稱被測量的種類直流電表直流電流、電壓交流電表交流電流、電壓、功率交直流兩用表直流電量或交流電量電流種類或3三相交流電表三相交流電流、電壓、功率A mA uA安培表、毫安表、微安表電流V kV伏特表、千伏表電壓W kW瓦特表、千瓦表功率kWh千瓦時表電能量V相位表相位差f頻率表頻率測量對象 M歐姆表、兆歐表電阻、絕緣電阻1313磁電式儀表電流、電壓、電阻電磁式儀表電流、電壓電動式儀表電流、

5、電壓、電功率、功率因數、電能量整流式儀表電流、電壓工作原理感應式儀表電功率、電能量1.01.0級電表以標尺量限的百分數表示準確度等級1.51.5級電表以指示值的百分數表示絕緣等級2kV絕緣強度試驗電壓表示儀表絕緣經過2kV耐壓試驗儀表水平放置儀表垂直放置工作位置60儀表傾斜60放置+正端鈕負端鈕或公共端鈕端鈕或接地端鈕1.3 測量的準確性及誤差分析1. 絕對誤差和相對誤差 絕對誤差是指儀表的指示值與被測量的實際值之間的差值。 相對誤差是指絕對誤差和被測量的實際值之比的百分數值。 2. 儀表的準確度 規定以最大的引用誤差表示儀表的準確度，即1414%100mmAAK1515表1-2 儀表的準確度

6、和基本誤差3. 測量的準確性 衡量測量的準確性， 通常采用相對誤差表示， 即1616%1000AA 式中，A為絕對誤差，即儀表的指示值與被測量實際值之差；A0為被測量實際值。 電氣參數的測量 2.1 測量儀表的結構及工作原理 1.磁電式儀表的工作原理 磁電式儀表的結構如圖2.1所示。 磁電式儀表的工作原理是永久磁鐵的磁場與通有直流電流的可動線圈相互作用而產生偏轉力矩，使可動線圈發生偏轉。 17171818圖 2.1 磁電式儀表的結構 磁電式儀表有以下優點：標度均勻, 靈敏度和準確度較高, 讀數受外界磁場的影響小。 磁電式儀表的缺點如下：表頭本身只能用來測量直流量（當采用整流裝置后也可用來測量交

7、流量），過載能力差。 1919使用磁電式儀表的注意事項有：測量時，電流表要串聯在被測的支路中，電壓表要并聯在被測電路中； 使用直流表，電流必須從“+”極性端進入，否則指針將反向偏轉; 一般的直流電表不能用來測量交流電，儀表誤接交流電時，指針雖無指示，但可動線圈內仍有電流通過，若電流過大，將損壞儀表; 磁電式儀表過載能力較低，注意不要過載。2020 2. 電磁式儀表的工作原理 電磁式儀表的結構如圖2.2所示。 電磁式儀表有以下優點：適用于交直流測量, 過載能力強, 可無需輔助設備而直接測量大電流，可用來測量非正弦量的有效值。 電磁式儀表的缺點如下：標度不均勻, 準確度不高, 讀數受外磁場影響。

8、21212222圖 2.2 電磁式儀表的結構 3. 電動式儀表的工作原理 電動式儀表的結構如圖2.3所示。 電動式儀表的工作原理是: 儀表由固定線圈（電流線圈與負載串聯，以反映負載電流）和可動線圈（電壓線圈串聯一定的附加電阻后與負載并聯，以反映負載電壓）所組成，當它們通有電流后，由于載流導體磁場間的相互作用而產生轉動力矩使活動線圈偏轉，當轉動力矩與彈簧反作用力矩平衡時, 便獲得讀數。 23232424圖 2.3 電動式儀表的結構 電動式儀表的優點：適用于交直流測量, 靈敏度和準確度比用于交流的其他儀表高, 可用來測量非正弦量的有效值。 電動式儀表的缺點：標度不均勻, 過載能力差, 讀數受外磁場

9、影響大。 2525 1.面板及表盤字符含義 2.表盤刻度線2626表盤刻度線指針式萬用表指針式萬用表指針式萬用表的面板及表盤字符含義 3.面板上的插孔和按鈕01022208561015100024203050401001 k 10dB500型A-V-4000 / V20000 / VACDC600 1 mW0 dB=dB2500 V*10502.5A1050250500500250VV10 kmAV1 k10010110050010150 A43212727MF500型萬用表的面板與表盤2.2 測量儀表的選用 1. 電流的測量 電流表是用來測量電路中的電流值的，按所測電流性質可分為直流電流表、

10、交流電流表和交直流兩用電流表。就其測量范圍而言，電流表又分為微安表、毫安表和安培表。 2828A負載A負載(a) 直接測量電流 (b) 電流表量程的擴大RARoIoIAI2929擴大量程的方法是在表頭上并聯一個稱為分流器的低值電阻RA，分流器的阻值為：RA=Ro/(n1)。式中Ro為表頭內阻，n=I/Io為分流系數，其中Io為表頭的量程，I為擴大后的量程。3030 5100. 01005. 0120100AIIRR 例 1 有一磁電式表頭，當無分流器時，表頭的滿標值電流為5mA。表頭電阻為20。今欲使其量程為1A，問分流器的電阻應為多大？ 解解 1）電流表電流表的工作原理。 電流表有磁電式、

11、電磁式、 電動式等類型， 它們被串接在被測電路中使用。儀表線圈通過被測電路的電流使儀表指針發生偏轉，用指針偏轉的角度來反映被測電流的大小。并聯電阻起分流作用，稱為分流電阻或分流器。 3131電流表的選擇 測量直流電流時，可使用磁電式、電磁式或電動式儀表， 其中磁電式儀表使用較為普遍。 3232電流擋的使用電流擋的使用直流電流的測量方法測量電流時應將萬用表串聯到被測電路中。串聯時應使被測電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。也就是說紅表筆接被測電路的正極，黑表筆接被測電路的負極。如不知被測電流的大小，應選用最大的電流量程檔進行試測，待測到大概范圍之后，再選擇合適的量程。測量直流電流時要據被測電流的大小

12、選擇合適的量程。要選標有直流電流符號“ -”的刻度線去讀測量值。33332.交流電流的測量 交流電流的測量方法與直流電流的測量方法基本相同，只是不考慮萬用表表筆的極性，仍是將萬用表串入被測電路。3434交流電流的測量方法(4) 電流表常見的故障及處理方法 電流表比較常見的故障是表頭過載。當被測電流大于儀表的量程時，往往使表中的線圈、游絲因過熱而燒壞或使轉動部分受撞擊損壞。為此，可以在表頭的兩端并聯兩只極性相反的二極管，以保護表頭。 35352. 電壓的測量 電壓表是用來測量電路中的電壓值的，按所測電壓的性質分為直流電壓表、交流電壓表和交直兩用電壓表。就其測量范圍而言，電壓表又分為毫伏表、伏特表

13、。 1）電壓表的工作原理 磁電式、 電磁式、 電動式儀表是電壓表的主要形式。 36362）電壓表的選擇 電壓表的選擇原則和方法與電流表的選擇相同，主要從測量對象、測量范圍、要求精度和儀表價格等方面考慮。 3） 電壓表的使用 用電壓表測量電路電壓時，一定要使電壓表與被測電壓的兩端并聯，電壓表指針所示為被測電路兩點間的電壓。 37371.測量直流電壓選擇合適的量程將萬用表并聯到被測電路的兩端選擇合適的刻度線及讀取實測數值 刻度線的選擇應據所測電壓值的大小進行選擇。從刻度線讀取的數與實測數是兩個概念，兩者有時相同，有時不相同。當讀數不相同時其實測的數值為： 實測數值讀取的刻度數 3838滿刻度數所選

14、量程電壓檔的使用方法電壓檔的使用方法當測量高電壓時，應將表筆插入標有高電壓數值的插孔內，量程開關應置于相應的位置。3939如要測量電視機回掃變壓器輸出的25KV左右的高壓時，應采用與萬用表相配的高壓探頭進行測量。測量直流電壓2. 測量交流電壓 與直流電壓的測量方法基本相同，但應考慮被測交流電壓的頻率不得超過萬用表所允許的頻率范圍。4040 交流電壓的測量4141 為了擴大電壓表的量程，應在測量機構上串聯一個稱為了擴大電壓表的量程，應在測量機構上串聯一個稱為為倍壓器倍壓器的高值電阻的高值電阻 R RV V。負負載載+URA負負載載R0U0+U電壓表和倍壓器電壓表和倍壓器由圖中可得由圖中可得0V0

15、0RRRUU )1(00V UURR即即4242 00010)150300(0002VR 例例 有一電壓表，其量程為有一電壓表，其量程為5050V V，內阻為內阻為20002000 。今欲。今欲使其量程擴大到使其量程擴大到 300 300 V V，問還需串聯多大電阻的倍壓器？問還需串聯多大電阻的倍壓器？ 解解 43431.電阻擋的刻度線 電阻擋的刻度線是非線性的，即刻度線是不均勻的，并與其它刻度線反向。而電壓、電流等的刻度線是均勻的。 電阻擋的使用電阻擋的使用2.電阻擋的量程 電阻擋一般都設有五個量程，使用時據被測電阻的大小進行選擇。3.電阻擋的讀數方法 讀取測量數值的方法是：指針在刻度線的讀

16、數乘以所采用量程擋位的倍率，就是被測電阻的電阻值。4.電阻擋的調零方法 其方法是：將紅、黑表筆短路，然后調整“電阻調零旋鈕”使指針指到零位置即可。5.使用電阻擋時應注意的問題4444測電阻測電阻 1）功能開關撥至歐姆檔時，萬用表就是一個多量程歐歐姆計姆計。2）當Rx0時，設R中RgR，3）歐姆計非均勻刻度。4）Rx=R中時，指針偏轉為滿度的一半，即IxIg2。 4545xgxRRREI中RERREIgg4 4）歐姆調零：）歐姆調零：由于干電池E變化，所以要“歐姆調零歐姆調零”，以保證刻度正確。方法：每次測電阻前和改變測量檔后都必須調節歐姆零 點。 5）電阻讀數電阻讀數= =指示值指示值倍率。倍

17、率。例如，選擇R1K檔，讀數為1.25，則阻值為1.25 1K。 4646萬用表 萬用表又叫多用表、復用電表，它是一種可測量多種電量的多量程便攜式儀表。由于它具有測量種類多，測量范圍寬，使用和攜帶方便，價格低等優點，因而常用來檢驗電源或儀器的好壞，檢查線路的故障，判別元器件的好壞及數值等， 應用十分廣泛。 4747 下面分別講述指針式、 數字式萬用表的結構和使用方法。 1） 指針式萬用表下面以電工測量中常用的500型萬用表為例，說明其工作原理及使用方法。500型萬用表的表頭靈敏度為40 A，表頭內阻為3000，其主要性能見表2-4，外形如圖2.4所示，電路原理圖如圖2.4所示。 4848494

18、9表2-4 500-B型萬用表的性能 5050圖2.4 500型萬用表外形 01022208561015100024203050401001 k10dB500型A-V-4000 / V20000 / VACDC600 1 mW0 dB=dB2500 V*10502.5A1050250500500250VV10 kmAV1 k10010110050010150 A43 215151圖2.5 500型萬用表電路原理圖 12 k40 A , 2.5 kA101 kS1150 250500V 3.9 k2.25 k1.4 k10 F2CP1121050250500V5 M2.53 M1 M800 k1

19、50 k35.6 kV V 0.1 FS12S1310 MdB2500 V11.4 k1.9 k4.3 k1.6 k*1.5 11.6 k6 110100500mA-67.5 675 50 A V 1 k100101S2110 k85.2 k973 1.5 V9 V91 9.4 33 kS222.25 k 直流電流擋。 萬用表的直流電流擋實質上是一個多量程的直流電流表。由于其表頭的滿量程電流值很小，因而采用內附分流器的方法來擴大電流量程。量程越大，配置的分流電阻越小。多量程分流器有開路式和閉路式兩種，500型萬用表電路采用閉路式分流器， 如圖2.6所示。 5252 這種分流器的特點是: 整個閉

20、合電路的電阻不變，分流器電阻減少的同時，表頭支路的電阻增大。這種形式的分流器與開路式分流器相比較更適合于萬用表，因為萬用表轉換開關經常轉動，若開關觸點接觸不好，開路式分流器就會斷開，若此時通電就會造成表頭損壞。而在閉路式分流器中，接觸不好只不過使該擋電路不通，不會造成表頭的損壞。開路式分流器如圖2.6所示。53535454圖 2.5 500型萬用表直流電流測量電路 675 10 mA 1 mA67.5 100 mA6 500 mA1.5 12 k2.25 k50 A(*)2.5 kRc1 k1.4 k40 A5555圖2.6 開路式分流器 RcIcRsh1SIm1Rsh2Im2Rsh3Im3

21、(2) 直流電壓擋。 萬用表的直流電壓擋實質上是一個多量程的直流電壓表。它采用多個附加電阻與表頭串聯的方法來擴大電壓量程。量程越大，配置的串聯電阻也越大。串聯附加電阻的方式有單獨式和共用式兩種，500型萬用表電路采用共用式，如圖2.7所示。與圖2.8所示的單獨式附加電阻串聯方式相比，共用式具有電阻總值小的優點，若用電阻絲繞制還可以節省材料；其缺點是低量程電阻如燒斷，則高量程也不能使用。 56565757圖2.7 500型萬用表的直流電壓測量電路 40 A1 k1.4 k12 k2.5 k2.25 k675 67.5 1.5 6 1 mA500 V5 M250 V 50 V 10 V 2.5 V

22、1 M800 k150 k11.4 k(V )35.6 k(*)10 M2500 V5858圖2.8 單獨式附加電阻串聯方式 IcRsd1Um1Rsd2Um2Rsd3Um3S (3) 交流電壓擋。 用萬用表測量交流電壓時，先要將交流電壓經整流器變換成直流后再送給磁電式表頭，即萬用表的交流測量部分實際上是整流式儀表，其標尺刻度是按正弦交流電壓的有效值標出的。由于整流器在小信號時具有非線性，因而交流電壓低擋位的標尺刻度起始的一小段不均勻。 500型萬用表的交流電壓測量電路如圖2.9所示。 59596060圖 2.9 500型萬用表的交流電壓測量電路 40 A 2.5 k1 k1.4 k3.8 k2

23、.25 k2CP1121.5 6 67.5 675 12 k2.25 k1 M800 k150 k11.4 k(*)2500 V10 MdB0.1 F35.6 k6161圖2.10 500型萬用表的直流電阻測量電路 40 A 2.5 k1.4 k2.25 k1.5 6 67.5 675 (*)1 k1.2 k1.9 k4.3 k1.6 k11.6 k1.5 V9 V110 100 1 k10 k85.2 k973 91 9.4 33 k6262 圖2.11 直流電阻測量電路的簡化電路 50 A 3 kRx1.6 k1.9 k4.3 k11.6 k33 k1.5 V150 A 10 kRx1.5 V(a)50 A 3 kRx1.6 k1.9 k4.3 k11.6 k10.5 V100 A 100 kRx(b)85.2 k10.5 V 假定圖2.11中1.9 k調零電阻的動觸點位于右邊0.9 k左邊1 k處，當外電路短接時（Rx=0）， 指針應在滿偏位置；當外電路斷開（ Rx =）時， 指針應在機