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電工操作證培訓主講：張文輝中國勞動出版社

勞動部職業安全監察局組織編寫

學習第11章

S電工操作證培訓主講：張文輝中國勞動出版社

勞動1總目錄

電壓的測量1電工測量儀表的分類2電工測量儀表的型式3電流的測量8功率的測量6鉗形電流表4萬用表

10用電橋測量電阻、電容與電感5儀用互感器9電能的測量7兆歐表總目錄電壓的測量1電工測量儀表的分類2電工測量儀表2本章要求：1.了解常用電工測量儀表的結構和工作原理。2.掌握常用電工測量儀表的使用方法。3.了解電橋測量電阻、電容和電感的方法。4.了解常用非電量的電測法。電工測量本章要求：電工測量3電路中的各個物理量（如電壓、電流、功率、電能及電路參數等）的大小，除用分析與計算的方法外，常用電工測量儀表去測量。

電工測量技術的應用主要有以下優點：電工測量1.電工測量儀表的結構簡單，使用方便，并有足夠的精確度。

2.電工測量儀表可以靈活地安裝在需要進行測量的地方，并可實現自動記錄。3.電工測量儀表可實現遠距離的測量問題。4.能利用電工測量的方法對非電量進行測量。電路中的各個物理量（如電壓、電流、功率、電能4一、電工測量儀表的分類1.按照被測量的種類分類次序被測量的種類儀表名稱符號

1234567電流電壓電功率電能相位差頻率電阻電流表毫安表電壓表千伏表功率表千瓦表電度表相位表頻率表歐姆表兆歐表

一、電工測量儀表的分類1.按照被測量的種類分類次序被52、按照電流的種類(工作原理)分類型式符號被測量的種類磁電式整流式電磁式電動式電流的種類與頻率電流、電壓、電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓、電功率、功率因數、電能量直流工頻和較高頻率的交流直流和工頻交流直流及工頻與較高頻率的交流一、電工測量儀表的分類2、按照電流的種類(工作原理)分類型式符號被測量的種63、按照準確度分類最大基本誤差儀表的最大量程（滿標值）

我國直讀式電工測量儀表按照準確度分為0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七級。準確度較高（0.1，0.2，0.5）的儀表常用來進行精密測量或校正其他儀表。相對額定誤差

準確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準確度是根據儀表的相對額定誤差來分級的。一、電工測量儀表的分類3、按照準確度分類最大基本誤差儀表的最大量程（滿標值7一準確度為2.5級的電壓表，其最大量程為50V，正常情況下,可認為最大基本誤差是不變的,所以被測量值比滿標值愈小，則相對測量誤差就愈大。如用上述電壓表來測量實際值為10V的電壓時，相對誤差為測量實際值為40V的電壓時，相對誤差為在選用儀表的量程時，一般應使被測量的值超過儀表滿標值的一半以上。則可能產生的最大基本誤差為例題：一準確度為2.5級的電壓表，其最大量程為50V，8二、電工測量儀表符號符號意義~~3~或~

2kV或?或~~直流交流交直流三相交流儀表絕緣試驗電壓2000V儀表直立放置儀表水平放置儀表傾斜60°度放置60°二、電工測量儀表符號符號意義~~直9三、電工測量儀表的型式直讀式儀表測量各種電量的基本原理

利用儀表中通入電流后產生電磁作用，使可動部分受到轉矩而發生轉動。轉動轉矩與通入的電流之間有T=f(I)直讀式儀表的基本組成部分1）產生轉動轉矩T的部分使儀表可動部分受到轉矩而發生轉動。2）產生阻轉矩TC的部分當阻轉矩TC等于轉動轉矩T時，儀表可動部分平衡在一定的位置。3）阻尼器能產生制動力（阻尼力）的裝置，使儀表可動部分能迅速靜止在平衡位置。三、電工測量儀表的型式直讀式儀表測量各種電量的基本原理T=10二、電工測量儀表符號1、常用指示儀表的工作原理(1)指示儀表的基本結構驅動裝置2)反作用裝置3)阻尼裝置二、電工測量儀表符號1、常用指示儀表的工作原理111、磁電式儀表螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)結構1)固定部分馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，螺旋彈簧及指針。極掌與鐵心之間的空氣隙的長度是均勻的，其中產生均勻的輻射方向的磁場。

三、電工測量儀表的型式1、磁電式儀表螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形O'O線122.工作原理

FSNF

轉動轉矩T的產生線圈通入電流I電磁力F線圈通入電流I電磁力F線圈受到轉矩T線圈和指針轉動，線圈受到的轉矩

T=k1I(2)阻轉矩TC的產生在線圈和指針轉動時，螺旋彈簧被扭緊而產生阻轉矩TC。彈簧的TC與指針的偏轉角成正比，即TC=k2當彈簧的阻轉矩T與線圈受到的轉矩TC達到平衡時，可動部分停止轉動，此時有

T=TC

三、電工測量儀表的型式2.工作原理FSNF轉動轉矩T的13

當彈簧阻轉矩與轉動轉矩達到平衡即TC=T

時，可轉動部分便停止轉動，

T=k1I，

TC=k2。

即指針的偏轉角結論:

指針偏轉的角度與流經線圈的電流成正比。儀表的標度尺上作均勻刻度。(3)阻尼作用的產生:當線圈通入電流而發生偏轉時，鋁框切割磁通，在框內感應出電流，其電流再與磁場作用，產生與轉動方向相反的制動力，于是可轉動部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。(4)用途：測量直流電壓、直流電流及電阻。

(5)優點：刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗電能量小；受外界磁場影響小。(6)缺點：只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。

三、電工測量儀表的型式當彈簧阻轉矩與轉動轉矩達到平衡即TC=T時，142、電磁式儀表(1)結構主要部分是固定的圓形線圈、線圈內部有固定的鐵片、固定在轉軸上的可動鐵片。圓形線圈小室312450推斥式電磁式儀表固定鐵片可動鐵片三、電工測量儀表的型式

(2)工作原理線圈通入電流I

磁場

固定和可動鐵片均被磁化(同一端的極性是相同的)可動片因受斥力而帶動指針轉動，儀表的轉動轉矩T=kI?傻淖枳TC與指針的偏轉角

成正比，即彈簧的阻轉矩TC

=k2當T=TC

時，可動部分停止轉動，2、電磁式儀表(1)結構圓形線圈小室312450推斥式15

即指針的偏轉角

結論:

指針偏轉的角度與直流電流或交流電流有效值的平方成正比。

交流為有效值

因指針的偏轉角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以儀表標度尺上的刻度是不均勻的。與軸相聯的活塞在小室中移動產生阻尼力空氣阻尼器

(3)用途：

測量交流電壓、交流電流。

(4)優點：構造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。(5)缺點：刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的影響，因此準確度不高。即指針的偏轉角結論:指針偏轉的角度與直流電流或163、電動式儀表(1)結構:有兩個線圈：固定線圈和可動線圈。可動線圈與指針及空氣阻尼器的活塞都固定在軸上。

螺旋彈簧固定線圈可動線圈空氣阻尼器產生阻尼力(2)工作原理：固定線圈中的電流I1

(i1)磁場可動線圈中的電流I2

(i2)與磁場相互作用電磁力F線圈受到轉矩T

線圈和指針轉動，

儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I1I2通入交流時，T=k1I1I2cosi1和i2的有效值i1和i2之間的相位差3、電動式儀表(1)結構:有兩個線圈：固定線圈和可動17FF可動線圈固定線圈儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I1I2通入交流時，T=k1I1I2cos

即指針的偏轉角

彈簧的阻轉矩TC與指針的偏轉角

成正比，即彈簧的阻轉矩TC

=k2當T=TC

時，可動部分停止轉動，=kI1I2（直流）=kI1I2cos

（交流）結論:

指針偏轉的角度與兩個電流(對交流為有效值)的乘積成正比。

(3)用途測量交直流電壓、電流及功率。(4)優點：可用于交直流；準確度較高。(5)缺點：受外界磁場影響大；不能承受較大過載。口試題.docFF可動線圈固定線圈儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I181.電流的測量被測電流大于表頭允許電流；要擴大電流表的量程，可在測量機構上并聯一個分流電阻RA。電流表的RO內阻要很小。被測電流小于表頭允許電流；電流表應串聯在電路。I負載AI負載RAR0I0式中：R0

——測量機構的電阻

RA——分流器的電阻測量直流電流通常用磁電式電流表，測量交流電流通常用電磁式電流表。1.電流的測量被測電流大于表頭允許電流；要擴大電流表的量程19由可得，分流電阻

可知，需擴大的量程愈大，則分流電阻應愈小。例:有一磁電式電流表，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（滿標值）為1A，問分流器的電阻應為多大？1.電流的測量由可得，分流電阻可知，需擴大的量程愈大，則分流電阻應愈小202.電壓的測量

若要擴大電壓表的量程，可在測量機構上串聯一個倍壓電阻RV。

電壓表應并聯在被測電路兩端，表的內阻要很高。式中：R0

——測量機構的電阻

RV——倍壓器的電阻U負載V+–U負載+–R0RV+–U0

測量直流電壓通常用磁電式電壓表，測量交流電流通常用電磁式電壓表。2.電壓的測量若要擴大電壓表的量程，可在測量機構21由可得，串聯電阻可知，需擴大的量程愈大，則串聯電阻應愈大。測量600V以上的交流電壓時,為了安全,一般采用電壓互感器將電壓降低進行測量。例:有一電壓表，其量程為50V，內阻為2000。今欲使其量程擴大300V，問還需串聯多大電阻的倍壓器？2.電壓的測量由可得，串聯電阻可知，需擴大的量程愈大，則串聯電阻應愈大。測22

MF-30型萬用表的面板圖零歐姆調整機械零位調整200100504030201050100200300400500246810101522A-V-Ω0∞Ω10V-dB-10V.mA10V+dBΩ–+500101005002551×10k×1k×100×10×150550500500100VΩμAmAV～~轉換開關1、萬用表數字式萬用表MF-30型萬用表的面板圖零歐姆調整機械零位調整2231.直流電流的測量RA1RRA2RA3RA4RA5500mA50mA5mA0.5mA50AA+-+-電路的原理：

RA1～RA5是分流器電阻，改變轉換開關的位置，就改變了分流器的電阻，從而改變了電流的量程。量程愈大，分流器電阻愈小。1、萬用表直流調整電位器2.直流電壓的測量RARRV2RV1RV325V5V1VA+-+-電路的原理；RV1~RV3構成倍壓器電阻，改變轉換開關的位置，就改變了倍壓器的電阻，從而改變了電壓的量程。量程愈大，倍壓器電阻愈大。1.直流電流的測量RA1RRA2RA3RA4RA5500mA243.交流電壓的測量磁電式儀表只能測量直流，如果要測量交流，需加整流元件，如圖中D1和D2。正半周時，電流流經D1和部分電流流經微安表流出。負半周時，電流直接流經D2從“+”端流出。可見，通過微安表的是半波電流，讀數應為該電流的平均值。可見，通過微安表的是半波電流，讀數應為該電流的平均值。為此，加一交流調整電位器（圖中600），用來改變表盤刻度；指示讀數被折換為正弦電壓有效值。普通萬用表只適合測量頻率為45~1000Hz的電壓。1、萬用表測量交流電壓的原理電路R100VA+-+-10VD1D2RV1RV2600口試題.doc3.交流電壓的測量磁電式儀表只能測量直流，如果要測量25

4.電阻的測量測量電阻時，需接入電池，被測電阻愈小，電流愈大，則指針偏轉的角度愈大。

RA+--+1.7k-+1.5V10100（調零）注意：測量前應先將“+”、“-”兩端短接，看指針是否指在零，否則應調節調零電位器（圖中1.7k電阻）進行校正。絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢應將轉換開關轉到高電壓檔。

1、萬用表口試題.doc4.電阻的測量RA+--+1.7k-+1261、萬用表1、萬用表272、儀用互感器儀用互感器是一種用于測量的專用設備,有電壓互感器和電流互感器兩種。使用互感器有兩個目的：一是使測量回路與高壓電網隔離,以保證工作人員的安全；二是可以使用低量程的電壓表或電流表測量高電壓或大電流。準確度可分為0.2、0.5、1.0、3.0、10.0五個等級。我國規定:電流互感器副邊額定電流都是5A，電壓互感器副邊額定電壓都是100V。2、儀用互感器儀用互感器是一種用于測量的專用設備282、儀用互感器1.電壓互感器電壓互感器的一次側直接并聯在被測的高壓電路上，二次側接電壓表或功率表的電壓線圈。其結構特點是原繞組匝數很多，副繞組匝數很少。由于電壓表或功率表的電壓線圈內阻抗很大，因而電壓互感器實際上相當于一臺二次側處于空載狀態的特殊降壓變壓器。如果忽略漏阻抗壓降，則有2、儀用互感器1.電壓互感器292、儀用互感器

電壓互感器在使用中應注意的事項主要有：（1）二次側不允許短路。由于電壓互感器正常運行時接近空載，因而若二次側短路，則會產生很大的短路電流，燒毀繞組。（2）為安全起見，電壓互感器二次繞組連同鐵心一起必須可靠接地。

（3）電壓互感器的二次側不宜接過多的儀表，以免電流過大引起較大的漏阻抗壓降，影響互感器的測量精度。2、儀用互感器電壓互感器在使用中應注意的事項主要有：302、儀用互感器

2.電流互感器

電流互感器的原理圖。電流互感器的一次繞組匝數少，由一匝或幾匝截面較大的導線構成，串聯接在需要測量電流值的電路中。二次繞組匝數較多，線徑較細，與負載（內阻抗極小的電流表或功率表的電流線圈）接成閉合回路。由于二次側負載阻抗很小，因而可認為電流互感器是一臺處于短路運行狀態的單相變壓器。

2、儀用互感器2.電流互感器312、儀用互感器如果忽略勵磁電流，可以將勵磁支路開路，由變壓器的磁通勢平衡關系得或

式中:ki稱為電流變比。也就是說，把電流互感器的副邊電流大小乘上一個電流變比即可得到原邊被測電流的大小。測量I2的電流表可按kiI2來刻度，從表上直接讀出被測電流。

由于互感器總有一定的勵磁電流，故一、二次電流比只近似為一個常數，測量的電流總有一定的數值誤差和相位誤差，而電流互感器的勵磁電流是造成檢測誤差的主要原因。根據誤差的大小，電流互感器分為0.2、0.5、1.0、3.0、10.0五個標準等級，各級允許的誤差請參考國家有關技術標準。

2、儀用互感器如果忽略勵磁電流，可以將勵磁支路開路，322、儀用互感器

使用電流互感器時需注意以下事項：(1)二次側絕對不許開路。若副邊開路，電流互感器處于空載運行狀態，則原邊電流全部成為勵磁電流，使鐵心的磁通增大，鐵心過分飽和，鐵耗急劇增大，引起互感器發熱甚至燒毀繞組。同時因副邊繞組匝數很多，將感應出很高的電壓，危及操作人員和測量設備安全，故在一次電路工作時如需檢修和拆換電流表或功率表的電流線圈，則必須先將互感器二次側短路。(2)二次繞組必須可靠接地。這是為了防止絕緣擊穿后電力系統的高電壓危及二次測量回路中的設備及人員的安全。

(3)副邊回路阻抗不應超過規定值，以免增大誤差。2、儀用互感器使用電流互感器時需注意以下事項：333、鉗形電流表鉗形電流表工作原理與電流互感器相同,外形結構如圖3-34所示。其結構特點是：鐵心像一把鉗子可以張合,二次繞組與電流表串聯組成一個閉合回路。在測量導線中的電流時,不必斷開被測電路,只要壓動手柄,將鐵心鉗口張開,把被測導線夾于其中即可,此時被測載流導線就充當一次繞組,利用電磁感應作用,由二次繞組所接的電流表可直接讀出被測導線中電流的大小。1—活動手柄;2—被測導線;3—鐵心；4—二次繞組;5—表頭;6—固定手柄3、鉗形電流表鉗形電流表工作原理與電流343、鉗形電流表鉗形電流表的使用1.測量前的準備檢查儀表的鉗口上是否有雜物或油污，待清理干凈后再測量，進行儀表的機械調零。2.用鉗形電流表測量估計被測電流的大小，將轉換開關調至需要的測量檔。如無法估計被測電流大小，先用最高量程檔測量，然后根據測量情況調到合適的量程。握緊鉗柄，使鉗口張開，放置被測導線。為減少誤差，被測導線應置于鉗形口的中央。鉗口要緊密接觸，如遇有雜音時可檢查鉗口清潔，或重新開口一次，再閉合。測量5A以下的小電流時，為提高測量精度，在條件允許的情況下，可將被測導線多繞幾圈，再放入鉗口進行測量。此時實際電流應是儀表讀數除以放入鉗口中的導線圈數。測量完畢，將選擇量程開關撥到最大量程檔位上。鉗形電流表注意事項被測電路的電壓不可超過鉗形電流表的額定電壓。鉗形電流表不能測量高壓電氣設備。不能在測量過程中轉動轉換開關換檔。在換檔前，應先將載流導線退出鉗口。3、鉗形電流表鉗形電流表的使用354、兆歐表

兆歐表：用于檢查電機、電器及線路的絕緣情況和測量高值電阻。1.結構兆歐表構造示意圖

兩個線圈固定在同一軸上且相互垂直。一個線圈與電阻R串聯，另一個線圈與被測電阻Rx串聯，兩者并聯接于直流電源。∞Ω100050020010030100F2NSUI2RxRI1+-MF2IF1F1永久磁鐵線圈手搖直流發電機4、兆歐表兆歐表：用于檢查電機、電器及線路的絕36工作原理在測量時，通過線圈的電流線圈電阻線圈受到磁場的作用，產生兩個方向相反的轉矩，f1

()和f2

()分別為兩個線圈所在處的磁感應強度與偏轉角之間的函數系。儀表的可動部分在轉矩的作用下發生偏轉，直到兩個線圈產生的轉矩平衡。∞Ω100050020010030100F2NSUI2RxRI1+-MF2IF1F1T1=k1I1f1

()T2=k2I2f2

()兆歐表工作原理線圈電阻線圈受到磁場的作用，產生兩個方向相反37當兩個線圈產生的轉矩平衡時，有T1=T2b即k1I1f1

()=k2I2f2

()上式表明，偏轉角與兩線圈中電流之比有關，故稱為流比計。

因所以結論：1.

偏轉角與被測電阻Rx有一定的函數關系，所以角可以反映出被測電阻的大小。

2.儀表的偏轉角與電源電壓U無關，所以手搖發電機轉動的快慢不影響讀數。

4、兆歐表當兩個線圈產生的轉矩平衡時，有T1=T2b38

4、兆歐表4、兆歐表39

4、兆歐表流比計是用電磁力代替游絲產生反作用力矩的儀表。它與一般磁電式儀表不同，除了不用游絲產生反作用力矩外，還有兩個區別：一是空氣隙中的磁感應強度不均勻；二是可動部分有兩個繞向相反且互成一定角度的線圈，線圈1用于產生轉動力矩，線圈2用于產生反作用力力矩。被測電阻接在L（線）和E（地）兩個端子上，形成了兩個回路，一個是電流回路，一個是電壓回路。電流回路從電源正端經被測電阻Rx、限流電阻RA、可動線圈1回到電源負端。電壓回路從電源正端經限流電阻RV、可動線圈2回到電源負端。由于空氣隙中的磁感應強度不均勻，因此兩個線圈產生的轉矩T1和T2不僅與流過線圈的電流I1、I2有關，還與可動部分的偏轉角α有關。當T1=T2，可動部分處于平衡狀態，其偏轉角α是兩個線圈電流I1、I2比值的函數（故稱為流比計），即：4、兆歐表流比計是用電磁力代替游絲產生反作用力矩的40

4、兆歐表因為限流電阻RA、RV為固定值，在發電機電壓不變時，電壓回路的電流I2為常數，電流回路電流I1的大小與被測電阻Rx的大小成反比，所以流比計指針的偏轉角α能直接反映被測電阻Rx的大小。流比計指針的偏轉角與電源電壓的變化無關，電源電壓U的波動對轉動力矩和反作用力矩的干擾是相同的，因此流比計的準確度與電壓無關。但測量絕緣電阻時，絕緣電阻值與所承受的電壓有關。搖手搖發電機時，搖的速度須按規定，而且要搖夠一定的時間。常用的兆歐表的手搖發電機的電壓在規定轉速下有500V和1000V兩種，可根據需要選用。因電壓很高，測量時應注意安全。

4、兆歐表因為限流電阻RA、RV為固定值，在發電41

4、兆歐表兆歐表的接線端鈕有3個，分別標有“G（屏）”、“L（線）”、“E（地）”。被測的電阻接在L和E之間，G端的作用是為了消除表殼表面L、E兩端間的漏電和被測絕緣物表面漏電的影響。在進行一般測量時，把被測絕緣物接在L、E之間即可。但測量表面不干凈或潮濕的對象時，為了準確地測出絕緣材料內部的絕緣電阻，就必須使用G端，圖示為測量電纜絕緣電阻的接線圖。

4、兆歐表兆歐表的接線端鈕有3個，分別標有“G（屏）”、“424、功率的測量單相交流和直流功率的測量通常用電動式儀表來測量功率固定線圈：匝數少，導線粗，與負載串聯，作為電流線圈。功率表的接線圖電壓線圈電流線圈ui2i1=i+–**負載可動線圈：匝數多，導線細，與負載并聯，作為電壓線圈。I2正比U，且可認為i2與u同相工作原理：所以：4、功率的測量單相交流和直流功率的測量通常用電動式儀表來43電壓線圈電流線圈1.單相交流電功率的測量4、功率的測量電壓線圈電流線圈1.單相交流電功率的測量4、功率的444、功率的測量2.三相功率的測量三相負載兩表法不對稱負載三表法對稱負載一表法4、功率的測量2.三相功率的測量三相負載兩表法不對454、電能計量驅動機構用來產生轉動力矩，包括電壓線圈、電流線圈和鋁制轉盤。當電壓線圈和電流線圈通過交流電流時，就有交變的磁通穿過轉盤，在轉盤上感應出渦流，渦流與交變磁通相互作用產生轉動力矩，從而使轉盤轉動。制動機構用來產生制動力矩，由永久磁鐵和轉盤組成。轉盤轉動后，渦流與永久磁鐵的磁場相互作用，使轉盤受到一個反方向的磁場力，從而產生制動力矩，致使轉盤以某一轉速旋轉，其轉速與負載功率的大小成正比。積算機構用來計算電度表轉盤的轉數，以實現電能的測量和計算。轉盤轉動時，通過蝸桿及齒輪等傳動機構帶動字輪轉動，從而直接顯示出電能的度數。電能計量.ppt4、電能計量驅動機構用來產生轉動力矩，包括461、直流電橋2.工作原理1.電路E–+GR3R4R1R2IG

最常用的單臂直流電橋(惠斯登電橋）用來測量約1到0.1M電阻。

當檢流計G中無電流流過時，電橋達到平衡。

電橋平衡的條件為R1R4=R2

R3設R1=Rx為被測電阻，則式中稱為電橋的比臂，稱為較臂。測量時，先將比臂調到一定比值，然后再調節較臂直到電橋平衡為止。1、直流電橋2.工作原理1.電路E–+GR347交流電橋1.電路交流電橋用來測量電容和電感。交流電橋平衡的條件為GZ3Z4Z1Z2IG~2.工作原理Z1Z4=Z2

Z3即|Z1||

Z4|

=|Z2

|

|

Z3|1+

4=

2+

3為使平衡容易調節，常將兩個橋臂設計為純電阻。（1）當選Z2和Z4為純電阻時，則Z1和Z3必須同為電感性或電容性。（2）當選Z2和Z3為純電阻時，則Z1和Z4必須一個為電感性，而另一個為電容性。交流電橋1.電路交流電橋用來測量電容和電感48交流電橋(1)電容的測量GR0R4RxR2IG~C0Cx測量電容的電橋電路電橋平衡時，有可得被測電容器無損耗的標準電容器和標準電阻交流電橋(1)電容的測量GR0R4RxR2IG~C0Cx49交流電橋(2)電感的測量電橋平衡時，有可得被測電感元件無損耗的標準電容器和標準電阻測量電感的電橋電路GR3R0RxR2IG~C0Lx交流電橋(2)電感的測量電橋平衡時，有可得被測電感元件無50S

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電壓的測量1電工測量儀表的分類2電工測量儀表的型式3電流的測量8功率的測量6鉗形電流表4萬用表

10用電橋測量電阻、電容與電感5儀用互感器9電能的測量7兆歐表總目錄電壓的測量1電工測量儀表的分類2電工測量儀表52本章要求：1.了解常用電工測量儀表的結構和工作原理。2.掌握常用電工測量儀表的使用方法。3.了解電橋測量電阻、電容和電感的方法。4.了解常用非電量的電測法。電工測量本章要求：電工測量53電路中的各個物理量（如電壓、電流、功率、電能及電路參數等）的大小，除用分析與計算的方法外，常用電工測量儀表去測量。

電工測量技術的應用主要有以下優點：電工測量1.電工測量儀表的結構簡單，使用方便，并有足夠的精確度。

2.電工測量儀表可以靈活地安裝在需要進行測量的地方，并可實現自動記錄。3.電工測量儀表可實現遠距離的測量問題。4.能利用電工測量的方法對非電量進行測量。電路中的各個物理量（如電壓、電流、功率、電能54一、電工測量儀表的分類1.按照被測量的種類分類次序被測量的種類儀表名稱符號

1234567電流電壓電功率電能相位差頻率電阻電流表毫安表電壓表千伏表功率表千瓦表電度表相位表頻率表歐姆表兆歐表

一、電工測量儀表的分類1.按照被測量的種類分類次序被552、按照電流的種類(工作原理)分類型式符號被測量的種類磁電式整流式電磁式電動式電流的種類與頻率電流、電壓、電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓、電功率、功率因數、電能量直流工頻和較高頻率的交流直流和工頻交流直流及工頻與較高頻率的交流一、電工測量儀表的分類2、按照電流的種類(工作原理)分類型式符號被測量的種563、按照準確度分類最大基本誤差儀表的最大量程（滿標值）

我國直讀式電工測量儀表按照準確度分為0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七級。準確度較高（0.1，0.2，0.5）的儀表常用來進行精密測量或校正其他儀表。相對額定誤差

準確度是電工測量儀表的主要特性之一。儀表的準確度是根據儀表的相對額定誤差來分級的。一、電工測量儀表的分類3、按照準確度分類最大基本誤差儀表的最大量程（滿標值57一準確度為2.5級的電壓表，其最大量程為50V，正常情況下,可認為最大基本誤差是不變的,所以被測量值比滿標值愈小，則相對測量誤差就愈大。如用上述電壓表來測量實際值為10V的電壓時，相對誤差為測量實際值為40V的電壓時，相對誤差為在選用儀表的量程時，一般應使被測量的值超過儀表滿標值的一半以上。則可能產生的最大基本誤差為例題：一準確度為2.5級的電壓表，其最大量程為50V，58二、電工測量儀表符號符號意義~~3~或~

2kV或?或~~直流交流交直流三相交流儀表絕緣試驗電壓2000V儀表直立放置儀表水平放置儀表傾斜60°度放置60°二、電工測量儀表符號符號意義~~直59三、電工測量儀表的型式直讀式儀表測量各種電量的基本原理

利用儀表中通入電流后產生電磁作用，使可動部分受到轉矩而發生轉動。轉動轉矩與通入的電流之間有T=f(I)直讀式儀表的基本組成部分1）產生轉動轉矩T的部分使儀表可動部分受到轉矩而發生轉動。2）產生阻轉矩TC的部分當阻轉矩TC等于轉動轉矩T時，儀表可動部分平衡在一定的位置。3）阻尼器能產生制動力（阻尼力）的裝置，使儀表可動部分能迅速靜止在平衡位置。三、電工測量儀表的型式直讀式儀表測量各種電量的基本原理T=60二、電工測量儀表符號1、常用指示儀表的工作原理(1)指示儀表的基本結構驅動裝置2)反作用裝置3)阻尼裝置二、電工測量儀表符號1、常用指示儀表的工作原理611、磁電式儀表螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)結構1)固定部分馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，螺旋彈簧及指針。極掌與鐵心之間的空氣隙的長度是均勻的，其中產生均勻的輻射方向的磁場。

三、電工測量儀表的型式1、磁電式儀表螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形O'O線622.工作原理

FSNF

轉動轉矩T的產生線圈通入電流I電磁力F線圈通入電流I電磁力F線圈受到轉矩T線圈和指針轉動，線圈受到的轉矩

T=k1I(2)阻轉矩TC的產生在線圈和指針轉動時，螺旋彈簧被扭緊而產生阻轉矩TC。彈簧的TC與指針的偏轉角成正比，即TC=k2當彈簧的阻轉矩T與線圈受到的轉矩TC達到平衡時，可動部分停止轉動，此時有

T=TC

三、電工測量儀表的型式2.工作原理FSNF轉動轉矩T的63

當彈簧阻轉矩與轉動轉矩達到平衡即TC=T

時，可轉動部分便停止轉動，

T=k1I，

TC=k2。

即指針的偏轉角結論:

指針偏轉的角度與流經線圈的電流成正比。儀表的標度尺上作均勻刻度。(3)阻尼作用的產生:當線圈通入電流而發生偏轉時，鋁框切割磁通，在框內感應出電流，其電流再與磁場作用，產生與轉動方向相反的制動力，于是可轉動部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。(4)用途：測量直流電壓、直流電流及電阻。

(5)優點：刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗電能量小；受外界磁場影響小。(6)缺點：只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。

三、電工測量儀表的型式當彈簧阻轉矩與轉動轉矩達到平衡即TC=T時，642、電磁式儀表(1)結構主要部分是固定的圓形線圈、線圈內部有固定的鐵片、固定在轉軸上的可動鐵片。圓形線圈小室312450推斥式電磁式儀表固定鐵片可動鐵片三、電工測量儀表的型式

(2)工作原理線圈通入電流I

磁場

固定和可動鐵片均被磁化(同一端的極性是相同的)可動片因受斥力而帶動指針轉動，儀表的轉動轉矩T=kI?傻淖枳TC與指針的偏轉角

成正比，即彈簧的阻轉矩TC

=k2當T=TC

時，可動部分停止轉動，2、電磁式儀表(1)結構圓形線圈小室312450推斥式65

即指針的偏轉角

結論:

指針偏轉的角度與直流電流或交流電流有效值的平方成正比。

交流為有效值

因指針的偏轉角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以儀表標度尺上的刻度是不均勻的。與軸相聯的活塞在小室中移動產生阻尼力空氣阻尼器

(3)用途：

測量交流電壓、交流電流。

(4)優點：構造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。(5)缺點：刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的影響，因此準確度不高。即指針的偏轉角結論:指針偏轉的角度與直流電流或663、電動式儀表(1)結構:有兩個線圈：固定線圈和可動線圈。可動線圈與指針及空氣阻尼器的活塞都固定在軸上。

螺旋彈簧固定線圈可動線圈空氣阻尼器產生阻尼力(2)工作原理：固定線圈中的電流I1

(i1)磁場可動線圈中的電流I2

(i2)與磁場相互作用電磁力F線圈受到轉矩T

線圈和指針轉動，

儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I1I2通入交流時，T=k1I1I2cosi1和i2的有效值i1和i2之間的相位差3、電動式儀表(1)結構:有兩個線圈：固定線圈和可動67FF可動線圈固定線圈儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I1I2通入交流時，T=k1I1I2cos

即指針的偏轉角

彈簧的阻轉矩TC與指針的偏轉角

成正比，即彈簧的阻轉矩TC

=k2當T=TC

時，可動部分停止轉動，=kI1I2（直流）=kI1I2cos

（交流）結論:

指針偏轉的角度與兩個電流(對交流為有效值)的乘積成正比。

(3)用途測量交直流電壓、電流及功率。(4)優點：可用于交直流；準確度較高。(5)缺點：受外界磁場影響大；不能承受較大過載。口試題.docFF可動線圈固定線圈儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I681.電流的測量被測電流大于表頭允許電流；要擴大電流表的量程，可在測量機構上并聯一個分流電阻RA。電流表的RO內阻要很小。被測電流小于表頭允許電流；電流表應串聯在電路。I負載AI負載RAR0I0式中：R0

——測量機構的電阻

RA——分流器的電阻測量直流電流通常用磁電式電流表，測量交流電流通常用電磁式電流表。1.電流的測量被測電流大于表頭允許電流；要擴大電流表的量程69由可得，分流電阻

可知，需擴大的量程愈大，則分流電阻應愈小。例:有一磁電式電流表，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（滿標值）為1A，問分流器的電阻應為多大？1.電流的測量由可得，分流電阻可知，需擴大的量程愈大，則分流電阻應愈小702.電壓的測量

若要擴大電壓表的量程，可在測量機構上串聯一個倍壓電阻RV。

電壓表應并聯在被測電路兩端，表的內阻要很高。式中：R0

——測量機構的電阻

RV——倍壓器的電阻U負載V+–U負載+–R0RV+–U0

測量直流電壓通常用磁電式電壓表，測量交流電流通常用電磁式電壓表。2.電壓的測量若要擴大電壓表的量程，可在測量機構71由可得，串聯電阻可知，需擴大的量程愈大，則串聯電阻應愈大。測量600V以上的交流電壓時,為了安全,一般采用電壓互感器將電壓降低進行測量。例:有一電壓表，其量程為50V，內阻為2000。今欲使其量程擴大300V，問還需串聯多大電阻的倍壓器？2.電壓的測量由可得，串聯電阻可知，需擴大的量程愈大，則串聯電阻應愈大。測72

MF-30型萬用表的面板圖零歐姆調整機械零位調整200100504030201050100200300400500246810101522A-V-Ω0∞Ω10V-dB-10V.mA10V+dBΩ–+500101005002551×10k×1k×100×10×150550500500100VΩμAmAV～~轉換開關1、萬用表數字式萬用表MF-30型萬用表的面板圖零歐姆調整機械零位調整2731.直流電流的測量RA1RRA2RA3RA4RA5500mA50mA5mA0.5mA50AA+-+-電路的原理：

RA1～RA5是分流器電阻，改變轉換開關的位置，就改變了分流器的電阻，從而改變了電流的量程。量程愈大，分流器電阻愈小。1、萬用表直流調整電位器2.直流電壓的測量RARRV2RV1RV325V5V1VA+-+-電路的原理；RV1~RV3構成倍壓器電阻，改變轉換開關的位置，就改變了倍壓器的電阻，從而改變了電壓的量程。量程愈大，倍壓器電阻愈大。1.直流電流的測量RA1RRA2RA3RA4RA5500mA743.交流電壓的測量磁電式儀表只能測量直流，如果要測量交流，需加整流元件，如圖中D1和D2。正半周時，電流流經D1和部分電流流經微安表流出。負半周時，電流直接流經D2從“+”端流出。可見，通過微安表的是半波電流，讀數應為該電流的平均值。可見，通過微安表的是半波電流，讀數應為該電流的平均值。為此，加一交流調整電位器（圖中600），用來改變表盤刻度；指示讀數被折換為正弦電壓有效值。普通萬用表只適合測量頻率為45~1000Hz的電壓。1、萬用表測量交流電壓的原理電路R100VA+-+-10VD1D2RV1RV2600口試題.doc3.交流電壓的測量磁電式儀表只能測量直流，如果要測量75

4.電阻的測量測量電阻時，需接入電池，被測電阻愈小，電流愈大，則指針偏轉的角度愈大。

RA+--+1.7k-+1.5V10100（調零）注意：測量前應先將“+”、“-”兩端短接，看指針是否指在零，否則應調節調零電位器（圖中1.7k電阻）進行校正。絕對不能在帶電線路上測量電阻。用畢應將轉換開關轉到高電壓檔。

1、萬用表口試題.doc4.電阻的測量RA+--+1.7k-+1761、萬用表1、萬用表772、儀用互感器儀用互感器是一種用于測量的專用設備,有電壓互感器和電流互感器兩種。使用互感器有兩個目的：一是使測量回路與高壓電網隔離,以保證工作人員的安全；二是可以使用低量程的電壓表或電流表測量高電壓或大電流。準確度可分為0.2、0.5、1.0、3.0、10.0五個等級。我國規定:電流互感器副邊額定電流都是5A，電壓互感器副邊額定電壓都是100V。2、儀用互感器儀用互感器是一種用于測量的專用設備782、儀用互感器1.電壓互感器電壓互感器的一次側直接并聯在被測的高壓電路上，二次側接電壓表或功率表的電壓線圈。其結構特點是原繞組匝數很多，副繞組匝數很少。由于電壓表或功率表的電壓線圈內阻抗很大，因而電壓互感器實際上相當于一臺二次側處于空載狀態的特殊降壓變壓器。如果忽略漏阻抗壓降，則有2、儀用互感器1.電壓互感器792、儀用互感器

電壓互感器在使用中應注意的事項主要有：（1）二次側不允許短路。由于電壓互感器正常運行時接近空載，因而若二次側短路，則會產生很大的短路電流，燒毀繞組。（2）為安全起見，電壓互感器二次繞組連同鐵心一起必須可靠接地。

（3）電壓互感器的二次側不宜接過多的儀表，以免電流過大引起較大的漏阻抗壓降，影響互感器的測量精度。2、儀用互感器電壓互感器在使用中應注意的事項主要有：802、儀用互感器

2.電流互感器

電流互感器的原理圖。電流互感器的一次繞組匝數少，由一匝或幾匝截面較大的導線構成，串聯接在需要測量電流值的電路中。二次繞組匝數較多，線徑較細，與負載（內阻抗極小的電流表或功率表的電流線圈）接成閉合回路。由于二次側負載阻抗很小，因而可認為電流互感器是一臺處于短路運行狀態的單相變壓器。

2、儀用互感器2.電流互感器812、儀用互感器如果忽略勵磁電流，可以將勵磁支路開路，由變壓器的磁通勢平衡關系得或

式中:ki稱為電流變比。也就是說，把電流互感器的副邊電流大小乘上一個電流變比即可得到原邊被測電流的大小。測量I2的電流表可按kiI2來刻度，從表上直接讀出被測電流。

由于互感器總有一定的勵磁電流，故一、二次電流比只近似為一個常數，測量的電流總有一定的數值誤差和相位誤差，而電流互感器的勵磁電流是造成檢測誤差的主要原因。根據誤差的大小，電流互感器分為0.2、0.5、1.0、3.0、10.0五個標準等級，各級允許的誤差請參考國家有關技術標準。

2、儀用互感器如果忽略勵磁電流，可以將勵磁支路開路，822、儀用互感器

使用電流互感器時需注意以下事項：(1)二次側絕對不許開路。若副邊開路，電流互感器處于空載運行狀態，則原邊電流全部成為勵磁電流，使鐵心的磁通增大，鐵心過分飽和，鐵耗急劇增大，引起互感器發熱甚至燒毀繞組。同時因副邊繞組匝數很多，將感應出很高的電壓，危及操作人員和測量設備安全，故在一次電路工作時如需檢修和拆換電流表或功率表的電流線圈，則必須先將互感器二次側短路。(2)二次繞組必須可靠接地。這是為了防止絕緣擊穿后電力系統的高電壓危及二次測量回路中的設備及人員的安全。

(3)副邊回路阻抗不應超過規定值，以免增大誤差。2、儀用互感器使用電流互感器時需注意以下事項：833、鉗形電流表鉗形電流表工作原理與電流互感器相同,外形結構如圖3-34所示。其結構特點是：鐵心像一把鉗子可以張合,二次繞組與電流表串聯組成一個閉合回路。在測量導線中的電流時,不必斷開被測電路,只要壓動手柄,將鐵心鉗口張開,把被測導線夾于其中即可,此時被測載流導線就充當一次繞組,利用電磁感應作用,由二次繞組所接的電流表可直接讀出被測導線中電流的大小。1—活動手柄;2—被測導線;3—鐵心；4—二次繞組;5—表頭;6—固定手柄3、鉗形電流表鉗形電流表工作原理與電流843、鉗形電流表鉗形電流表的使用1.測量前的準備檢查儀表的鉗口上是否有雜物或油污，待清理干凈后再測量，進行儀表的機械調零。2.用鉗形電流表測量估計被測電流的大小，將轉換開關調至需要的測量檔。如無法估計被測電流大小，先用最高量程檔測量，然后根據測量情況調到合適的量程。握緊鉗柄，使鉗口張開，放置被測導線。為減少誤差，被測導線應置于鉗形口的中央。鉗口要緊密接觸，如遇有雜音時可檢查鉗口清潔，或重新開口一次，再閉合。測量5A以下的小電流時，為提高測量精度，在條件允許的情況下，可將被測導線多繞幾圈，再放入鉗口進行測量。此時實際電流應是儀表讀數除以放入鉗口中的導線圈數。測量完畢，將選擇量程開關撥到最大量程檔位上。鉗形電流表注意事項被測電路的電壓不可超過鉗形電流表的額定電壓。鉗形電流表不能測量高壓電氣設備。不能在測量過程中轉動轉換開關換檔。在換檔前，應先將載流導線退出鉗口。3、鉗形電流表鉗形電流表的使用854、兆歐表

兆歐表：用于檢查電機、電器及線路的絕緣情況和測量高值電阻。1.結構兆歐表構造示意圖

兩個線圈固定在同一軸上且相互垂直。一個線圈與電阻R串聯，另一個線圈與被測電阻Rx串聯，兩者并聯接于直流電源。∞Ω100050020010030100F2NSUI2RxRI1+-MF2IF1F1永久磁鐵線圈手搖直流發電機4、兆歐表兆歐表：用于檢查電機、電器及線路的絕86工作原理在測量時，通過線圈的電流線圈電阻線圈受到磁場的作用，產生兩個方向相反的轉矩，f1

()和f2

()分別為兩個線圈所在處的磁感應強度與偏轉角之間的函數系。儀表的可動部分在轉矩的作用下發生偏轉，直到兩個線圈產生的轉矩平衡。∞Ω100050020010030100F2NSUI2RxRI1+-MF2IF1F1T1=k1I1f1

()T2=k2I2f2

()兆歐表工作原理線圈電阻線圈受到磁場的作用，產生兩個方向相反87當兩個線圈產生的轉矩平衡時，有T1=T2b即k1I1f1

()=k2I2f2

()上式表明，偏轉角與兩線圈中電流之比有關，故稱為流比計。

因所以結論：1.

偏轉角與被測電阻Rx有一定的函數關系，所以角可以反映出被測電阻的大小。

2.儀表的偏轉角與電源電壓U無關，所以手搖發電機轉動的快慢不影響讀數。

4、兆歐表當兩個線圈產生的轉矩平衡時，有T1=T2b88

4、兆歐表4、兆歐表89

4、兆歐表流比計是用電磁力代替游絲產生反作用力矩的儀表。它與一般磁電式儀表不同，除了不用游絲產生反作用力矩外，還有兩個區別：一是空氣隙中的磁感應強度不均勻；二是可動部分有兩個繞向相反且互成一定