第14章電工測量14.4電壓的測量14.1電工測量儀表的分類14.2電工測量儀表的型式14.3電流的測量14.6功率的測量14.7兆歐表14.5萬用表14.8用電橋測量電阻、電容與電感14.9非電量的電測法本章要求：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。第14章電工測量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：第14章電工測量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。14.1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

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1電流2電壓3電功率4電能5相位差6頻率7電阻AmAVkVWkWf

M

kWh2.按照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3.按照電流的種類分類（見上表）4.按照準確度分類最大基本誤差儀表的最大量程（滿標值）

目前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。

準確度是電工測量儀表的主要特性之一。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。例：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電工測量儀表上的幾種符號符號意義~~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°14.2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)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。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。直讀式儀表的基本組成部分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。14.2電工測量儀表的型式14.2.1磁電式儀表1.結構螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(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。2.工作原理(1)轉動轉矩T的產生(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。線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到的轉矩T=k1IFSNF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，

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

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

。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。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。

4.用途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。缺點：只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。測量直流電壓、直流電流及電阻。14.2.2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2.工作原理儀表的轉動轉矩T=kI2彈簧的阻轉矩TC

=k2

彈簧的阻轉矩TC與指針的偏轉角

成正比，即當

T=TC

時，可動部分停止轉動，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。

線圈通入電流

I

磁場線圈通入電流

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，

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

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。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。測量交流電壓、交流電流。14.2.3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FF可動線圈固定線圈固定線圈中的電流

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=k1I1I2cos

i1和i2的有效值i1和i2之間的相位差彈簧的阻轉矩TC

=k2

彈簧的阻轉矩TC與指針的偏轉角

成正比，即當

T=TC

時，可動部分停止轉動，即指針的偏轉角

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。

儀表的轉動轉矩通入直流時，T=k1I1I2通入交流時，T=k1I1I2cos

=kI1I2（直流）

=kI1I2cos

（交流）i1和i2之間的相位差4.

優點：可用于交直流；準確度較高。

缺點：受外界磁場影響大；不能承受較大過載。3.用途測量交直流電壓、電流及功率。14.3電流的測量

電流表的內阻要很小。測量直流電流通常用磁電式電流表，若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。電流表應串聯在電路中，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。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？14.4電壓的測量表的內阻要很高。測量直流電壓通常用磁電式電壓表，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，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。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。例:有一電壓表，其量程為50V，內阻為2000。今欲使其量程擴大到300V，問還需串聯多大電阻的倍壓器？14.5.1磁電式萬用表用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等1.直流電流的測量測量直流電流的原理電路RA1RRA2RA3RA4RA5500mA50mA5mA0.5mA50

A

A+-+-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。14.5萬用表直流調整電位器14.5萬用表14.5.1磁電式萬用表用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等2.直流電壓的測量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。測量直流電壓的原理電路RARRV2RV1RV325V5V1V

A+-+-3.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。測量交流電壓的原理電路R100V

A+-+-10VD1D2R

V1R

V2600

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。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。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。測量電阻的原理電路R

A+--+1.7k

-+1.5V10100（調零）注意：(1)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。(2)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。

MF-30型萬用表的面板圖14.5萬用表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14.5.2數字式萬用表今以DT-830型數字萬用表為例來說明它的測量范圍和使用方法。1.測量范圍（1）直流電壓分為五檔:200mV,2V,20V,200V,1000V。（2）交流電壓分為五檔:200mV,2V,20V,200V,750V。（3）直流電流分為五檔:200

V,2mA,20mA,200mA,10A。（4）交流電流分為五檔:200

V,2mA,20mA,200mA,10A。（5）電阻分為六檔:200

,2k

,20k

,200k

,2M

,20M

14.5.2數字式萬用表DT-830型萬用表的面板圖POWEROFFONBEChFE晶體管插孔顯示器電源開關轉換開關輸入插座hFEDCAVACACADCVΩ10AmACOMV·Ω2.面板說明(2)電源開關：使用時將開關置于“ON”位置；使用完畢置于“OFF”位置。(3)轉換開關：用以選擇功能和量程。根據被測的電量(電壓、電流、電阻等)選擇相應的功能位；按被測量程的大小性選擇合適的量程。(4)輸入插座：將黑色測試筆插入“COM”的插座。紅色測試筆有如下三種插法，測量電壓和電阻時插入“V?

”插座；測量小于200mA的電流時插入“mA”插座；測量大于200mA的電流時插入“10A”插座。

(1)顯示器：顯示四位數字，最高位只能顯示1或不顯

示數字，算半位，故稱三位半（）。最大指示為

1999或-1999。當被測量超過最大指示值時，顯示“1”

或“-1”。14.6功率的測量14.6.1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功率表的接線圖電壓線圈電流線圈ui2i1=i+–**負載固定線圈：匝數少，導線粗，與負載串聯，作為電流線圈。可動線圈：匝數多，導線細，與負載并聯，作為電壓線圈。工作原理：I2正比U，且可認為i2與u同相所以：14.6功率的測量14.6.2三相功率的測量在三相三線制中，廣泛采用兩功率表來測量三相功率。iAW1W2****iBiCABC兩功率表測量三相功率工作原理：三相瞬時功率：所以，p=uAiA+uBiB+uC(–iA–

iB)

iC=(uA–uC)

iA+(uB–uC)

iB=