电工仪表的使用——常见仪表及基础知识ppt课件
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= kI1I2 cos （交流）
结论: 指针偏转的角度与两个电流 (对交流为有效值)的乘积成正比。
i1和i2之间 的相位差
3. 用途 测量交直流电压、电流及功率。
4. 优点：可用于交直流；准确度较高。
缺点：受外界磁场影响大；不能承受较大过载。
27
13
电工仪表的分类
按测量方法:可分为比较式和直读式两类。 比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后才能得出被
测量的数量，常用的比较式仪表有电桥、电位差计等。
直读式仪表将被测量的数量由仪表指针在刻度盘上直接 指示出来，常用的电流表、电压表等均属直读式仪表。 按被测量的种类:可分为电流表、电压表、功率表、频率表 、相位表等。 按电流的种类:可分为直流、交流和交直流两用仪表。 按工作原理:可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。 按显示方法:可分为指针式（模拟式）和数字式。
构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量
较大的电流；允许较大的过载。 缺点： 刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡
流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。
24
电动式仪表 固定线圈中通过的电流 产生磁场，可动线圈 中通过的电流 与磁场相互作用使指针转动。
1. 结构
不能承受较大过载
有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈
第13章 电工仪表的使用
常见仪表及基础知识 第1节 电流及电压表
第2节 功率表 第3节 万用表 、兆欧表
1
电工仪表的应用
2
电工仪表的应用
3
常见仪表——电压表
4
电流表
5
功率表
6
频率表
7
功率因数表
8
万用表
9
兆欧表
10
整步表（同步表）
11
同步表
12
电工测量仪表的基础知识
•电工仪表是实现电工测量过程所需工具的 总称。
即指针的偏转角
α
k1
I
kI
k2
结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。
仪表的标度尺上作均匀刻度。
3. 阻尼作用的产生 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，
在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与 转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼 作用，快速停止在平衡位置。
20
4.用途 测量直流电压、直流电流及电阻。
即指针的偏转角
k1
I2
kI 2
交流为 有效值
k2
结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。
23
因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方 成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。
与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力 空气阻尼器。 3. 用途 测量交流电压、交流电流。 4. 优点：
意义 直流 交流 交直流 三相交流 仪表绝缘试验电压2000V 仪表直立放置 仪表水平放置 仪表倾斜60°度放置
17
磁电式仪表
线圈通入电流而产生的磁场与 永久磁铁相互作用使指针偏转
1. 结构
(1) 固定部分
马蹄形永久磁
铁、极掌NS及圆
柱形铁心等。
指针
(2) 可动部分 铝框及线圈，两
I
根半轴O和O，螺
15
指针式仪表的结构及工作原理
电工测量中常用的指针式仪表有磁电 式、电动式、电磁式3种。
这些仪表的结构虽然不同，但工作原 理却是相同的，都是利用电磁现象使仪表 的可动部分受到电磁转矩的作用而转动， 从而带动指针偏转来指示被测量的大小。
16
电工测量仪表上的几种符号
符号
~ ~
3 ~ 或 ~~
2 kV 或¬ 或 60 °
由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的 因素，误差是不可避免的。根据引起误差的原因不同，仪表误 差可分为基本误差和附加误差。 基本误差:是在规定的温度、湿度、频率、波形、放置方式以及 无外界电磁场干扰等正常工作条件下，由于仪表本身的缺点所 产生的误差。 附加误差:是由于外界因素的影响和仪表放置不符合规定等原因 所产生的误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内， 而基本误差却不可避免。
3
圆形线圈 固定铁片 可动铁片
小室 推斥式电磁式仪表
22
2. 工作原理 线圈通入电流 I 磁场 固定和可动铁片均被磁
化(同一端的极性是相同的)可动片因受斥力而带 动指针转动，
仪表的转动转矩 T = k I ²
弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 弹簧的阻转矩 TC = k2
当 T = TC 时，可动部分停止转，
5.优点： 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗
电能量小；受外界磁场影响小。 缺点： 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。
21
电磁式仪表
线圈通入电流 产生磁场 固定和可动铁片均 被磁化，可动片因受斥力而带动指针转动。
1. 结构 主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固
定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。
旋弹簧及指针。
O' 线圈
N
S
永久磁铁 O
螺旋弹簧
I
圆柱形 铁心
极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中
产生均匀的辐射方向的磁场。
18
2. 工作原理 (1) 转动转矩T 的产生
线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 T
线圈和指针转动，
F
线圈受到的转矩 T = k1I
(2) 阻转矩TC的产生
N
按准确度:可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等 级 。0.1级表示测量的最大绝对误差为表量程的±0.1%，以此 类推。
14
电工仪表的误差和准确度
准确度:是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值 ）间相接近的程度，是测量结果准确程度的量度。
误差:是指示值与真值的偏离程度。准确度与误差本身的含义是 相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的准确度高，其误 差就小，因此，在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确 度的高低。
与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。
螺旋弹簧 空气阻尼器
产生阻尼力
固定线圈
可动线圈
25
2. 工作原理 固定线圈中的电流 I1 ( i1 ) 磁场 可动线圈中的电流 I2 ( i2 )与磁场相互作用电磁 力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，
仪表的转动转矩
通入直流时，T=k1I1I2
通入交流时，
F
T=k1I1I2cos
可动线圈
F
固定线圈
i1和i2的 有效值
i1和i2之间 的相位差
26
仪表的转动转矩 通入直流时，T=k1I1I2
通入交流时，T=k1I1I2cos
弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 弹簧的阻转矩 TC = k2
即当指T 针= T的C偏时转，角可动部=分kI停1I止2 （转动直，流）
S
在线圈和指针转动时，螺旋
弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。
F
弹簧的TC与指针的偏转角成正比，
即
TC= k2
当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩TC达到平 衡时，可动部分停止转动，此时有
T = TC
19
当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时，
可转动部分便停止转动， T = k1I ， TC= k2 。
结论: 指针偏转的角度与两个电流 (对交流为有效值)的乘积成正比。
i1和i2之间 的相位差
3. 用途 测量交直流电压、电流及功率。
4. 优点：可用于交直流；准确度较高。
缺点：受外界磁场影响大；不能承受较大过载。
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电工仪表的分类
按测量方法:可分为比较式和直读式两类。 比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后才能得出被
测量的数量，常用的比较式仪表有电桥、电位差计等。
直读式仪表将被测量的数量由仪表指针在刻度盘上直接 指示出来，常用的电流表、电压表等均属直读式仪表。 按被测量的种类:可分为电流表、电压表、功率表、频率表 、相位表等。 按电流的种类:可分为直流、交流和交直流两用仪表。 按工作原理:可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。 按显示方法:可分为指针式（模拟式）和数字式。
构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量
较大的电流；允许较大的过载。 缺点： 刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡
流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。
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电动式仪表 固定线圈中通过的电流 产生磁场，可动线圈 中通过的电流 与磁场相互作用使指针转动。
1. 结构
不能承受较大过载
有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈
第13章 电工仪表的使用
常见仪表及基础知识 第1节 电流及电压表
第2节 功率表 第3节 万用表 、兆欧表
1
电工仪表的应用
2
电工仪表的应用
3
常见仪表——电压表
4
电流表
5
功率表
6
频率表
7
功率因数表
8
万用表
9
兆欧表
10
整步表（同步表）
11
同步表
12
电工测量仪表的基础知识
•电工仪表是实现电工测量过程所需工具的 总称。
即指针的偏转角
α
k1
I
kI
k2
结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。
仪表的标度尺上作均匀刻度。
3. 阻尼作用的产生 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，
在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与 转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼 作用，快速停止在平衡位置。
20
4.用途 测量直流电压、直流电流及电阻。
即指针的偏转角
k1
I2
kI 2
交流为 有效值
k2
结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。
23
因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方 成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。
与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力 空气阻尼器。 3. 用途 测量交流电压、交流电流。 4. 优点：
意义 直流 交流 交直流 三相交流 仪表绝缘试验电压2000V 仪表直立放置 仪表水平放置 仪表倾斜60°度放置
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磁电式仪表
线圈通入电流而产生的磁场与 永久磁铁相互作用使指针偏转
1. 结构
(1) 固定部分
马蹄形永久磁
铁、极掌NS及圆
柱形铁心等。
指针
(2) 可动部分 铝框及线圈，两
I
根半轴O和O，螺
15
指针式仪表的结构及工作原理
电工测量中常用的指针式仪表有磁电 式、电动式、电磁式3种。
这些仪表的结构虽然不同，但工作原 理却是相同的，都是利用电磁现象使仪表 的可动部分受到电磁转矩的作用而转动， 从而带动指针偏转来指示被测量的大小。
16
电工测量仪表上的几种符号
符号
~ ~
3 ~ 或 ~~
2 kV 或¬ 或 60 °
由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的 因素，误差是不可避免的。根据引起误差的原因不同，仪表误 差可分为基本误差和附加误差。 基本误差:是在规定的温度、湿度、频率、波形、放置方式以及 无外界电磁场干扰等正常工作条件下，由于仪表本身的缺点所 产生的误差。 附加误差:是由于外界因素的影响和仪表放置不符合规定等原因 所产生的误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内， 而基本误差却不可避免。
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圆形线圈 固定铁片 可动铁片
小室 推斥式电磁式仪表
22
2. 工作原理 线圈通入电流 I 磁场 固定和可动铁片均被磁
化(同一端的极性是相同的)可动片因受斥力而带 动指针转动，
仪表的转动转矩 T = k I ²
弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 弹簧的阻转矩 TC = k2
当 T = TC 时，可动部分停止转，
5.优点： 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗
电能量小；受外界磁场影响小。 缺点： 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。
21
电磁式仪表
线圈通入电流 产生磁场 固定和可动铁片均 被磁化，可动片因受斥力而带动指针转动。
1. 结构 主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固
定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。
旋弹簧及指针。
O' 线圈
N
S
永久磁铁 O
螺旋弹簧
I
圆柱形 铁心
极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中
产生均匀的辐射方向的磁场。
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2. 工作原理 (1) 转动转矩T 的产生
线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 T
线圈和指针转动，
F
线圈受到的转矩 T = k1I
(2) 阻转矩TC的产生
N
按准确度:可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等 级 。0.1级表示测量的最大绝对误差为表量程的±0.1%，以此 类推。
14
电工仪表的误差和准确度
准确度:是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值 ）间相接近的程度，是测量结果准确程度的量度。
误差:是指示值与真值的偏离程度。准确度与误差本身的含义是 相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的准确度高，其误 差就小，因此，在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确 度的高低。
与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。
螺旋弹簧 空气阻尼器
产生阻尼力
固定线圈
可动线圈
25
2. 工作原理 固定线圈中的电流 I1 ( i1 ) 磁场 可动线圈中的电流 I2 ( i2 )与磁场相互作用电磁 力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，
仪表的转动转矩
通入直流时，T=k1I1I2
通入交流时，
F
T=k1I1I2cos
可动线圈
F
固定线圈
i1和i2的 有效值
i1和i2之间 的相位差
26
仪表的转动转矩 通入直流时，T=k1I1I2
通入交流时，T=k1I1I2cos
弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 弹簧的阻转矩 TC = k2
即当指T 针= T的C偏时转，角可动部=分kI停1I止2 （转动直，流）
S
在线圈和指针转动时，螺旋
弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。
F
弹簧的TC与指针的偏转角成正比，
即
TC= k2
当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩TC达到平 衡时，可动部分停止转动，此时有
T = TC
19
当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时，
可转动部分便停止转动， T = k1I ， TC= k2 。