电工技术之电工测量

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。
2.2 电磁式仪表
电工技术
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。 3
圆形线圈
固定铁片 可动铁片
推斥式电磁式仪表
小室
2. 工作原理
电工技术
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，可动部分停止转动，
交流为有
即指针的偏转角
k1
I2
kI 2
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。
电工技术
4. 电阻的测量
测量电阻时，需接 入电池，被测电阻愈
1.7k R +A （调零）
小，电流愈大，则指
针偏转的角度愈大。
100
注意： (1) 测量前应先将 “+”、“-”两端短接，
10
-
-1.5+V +
测量电阻的原理电路
看指针是否指在零， 否则应调节调零电位 器（图中 1.7k电阻） 进行校正。
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。
2. 工作原理
电工技术
(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
N
S
生 在线圈和指针转动时，螺旋
弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。
F
第六节 功率的测量
电工技术
6.1 单相交流和直流功率的测量 通常用电动式仪表来测量功率
电压线圈
*
电流线圈
固定线圈：匝数少，导线粗， 与负载串联，作为电流线圈。 + *
可动线圈：匝数多，导线细， u 与负载并联，作为电压线圈。 –
i1=i
负
i2
载
工作原理：
功率表的接线图
I2正比U，且可认为i2与u同相
电工技术
5.1 磁电式万用表 用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等
1.直流电流的测量
- A +
R
直流调整 电位器
RA1 RA2 RA3 RA4 RA5
50mA 5mA 0.5mA
500mA
50A
-
+
测量直流电流的原理电路
RA1~ RA5是分流器电 阻，改变转换开关的位 置，就改变了分流器的 电阻，从而改变了电流 的量程。量程愈大，分
电工技术
例：一准确度为2.5级的电压表，其最大量程为50V， 则可能产生的最大基本误差为
U γ Um 2.5% 50 1.25V
正常情况下, 可认为最大基本误差是不变的,
所以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈
大。 如用上述电压表来测量实际值为10V的电压时，
相对误差为
γ
10
1.25 10
一准确度为2525级的电压表其最大量程为级的电压表其最大量程为50v50v125v5025正常情况下正常情况下可认为最大基本误差是不变的可认为最大基本误差是不变的所以被测量值比满标值愈小则相对测量误差就愈所以被测量值比满标值愈小则相对测量误差就愈如用上述电压表来测量实际值为如用上述电压表来测量实际值为10v10v的电压时的电压时相对误差为相对误差为1251001012510测量实际值为测量实际值为40v40v的电压时相对误差为的电压时相对误差为311004012540则可能产生的最大基本误差为可能产生的最大基本误差为电工技术电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号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60电工技术直读式仪表测量各种电量的基本原理利用仪表中通入电流后产生电磁作用使可动部分受到转矩而发生转动
f
欧姆表
兆欧表
M
2.按照工作原理分类
型式
符号
被测量的种类
磁电式
电流、电压、 电阻
电工技术
电流的种类与频率 直流
整流式
电流、电压
工频和较高频率的交流
电磁式
电流、电压
直流和工频交流
电动式
电流、电压、电功率、 直流及工频与较高频率的交
功率因数、电能量
流
3. 按照电流的种类分类（见上表）
4.按照准确度分类
第三节 电流的测量
电工技术
测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流 电流通常用电磁式电流表。
电流表应串联在电路中，电流表的内阻要很小。
I A
I R0
I0
负
负
载
RA
载
若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一
个分流电阻 RA 。
I0
R0 R0 RA
I
式中：R0 —— 测量机构的电阻 RA—— 分流器的电阻
600
电工技术
R +A -
量直流，如果要测量 交流，需加整流元件，
D1
D2
如图中D1和D2。 正半周时，电流流经
RV1 RV2 100V
10V
D1和部分电流流经微 -
+
安表流出。
测量交流电压的原理电路
负半周时，电流直接流经D2从“+”端流出。 可见，通过微安表的是半波电流，读数应为该电流的 平均值。为此，加一交流调整电位器（图中600）， 用来改变表盘刻度；指示读数被折换为正弦电压有效 值。普通万用表只适合测量频率为45~1000Hz的电压。
(3)转换开关：用以选择功能和量程。根据被测的电 量(电压、电流、电阻等)选择相应的功能位；按被测 量程的大小性选择合适的量程。
(4)输入插座：将黑色测试笔插入“COM”的插座。红 色测试笔有如下三种插法，测量电压和电阻时插入 “V•”插座；测量小于200mA的电流时插入“mA” 插座；测量大于200mA的电流时插入“10A”插座。
I0
0.005
第四节 电压的测量
电工技术
测量直流电压通常用磁电式电压表，测量交流电 流通常用电磁式电压表。
电压表应并联在被测电路两端，表的内阻要很高。
+
负
U
V
载
–
+ U –
+ U–0
R0 RV
负 载
若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串联
一个倍压电阻 RV 。
U R0 RV
U0
R0
式中：R0 —— 测量机构的电阻 RV —— 倍压器的电阻
晶体管 插孔
输入 插座
DT-830型万用表的面板图
电工技术
(1) 显示器：显示四位数字，最高位只能显示1或不
显
31
2
示数字，算半位，故称三位半（ ）。最大指示为
1999或-1999。当被测量超过最大指示值时，显示
“(21)”电源开关：使用时将开关置于“ON”位置；使用完
毕或置“于-1“”。OFF”位置。
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
电工技术
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 。
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。
平衡在一定的位置。 (3)阻尼器
能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部 分能迅速静止在平衡位置。
电工技术
2.1 磁电式仪表
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
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
当 T = TC 时，可动部分停止转动，
即指针的偏转角 = kI1I2 （直流）
= 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。
电工测量
电工技术
电工测量
电工技术
电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、 电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方 法外，常用电工测量仪表去测量。
电工测量技术的应用主要有以下优点： 1.电工测量仪表的结构简单，使用方便，并 有足够的精确度。 2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测 量的地方，并可实现自动记录。
流器电阻愈小。
电工技术
用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等
2. 直流电压的测量
- A + R
RV1~ RV3构成倍压器
电阻，改变转换开关
的位置，就改变了倍RA压器的电阻，从而改RV1 RV2 RV3
5V
25V
1V
变了电压的量程。量
程愈大，倍压器电阻 -
+
愈大。
测量直流电压的原理电路
3.交流电压的测量 磁电式仪表只能测
（4）交流电流分为五档: 200V,2mA,20mA,200mA,10A。
（5）电阻分为六档: 200,2k ,20k ,200k,2M ,20M
2.面板说明
显示器
电工技术
电源开关 转换开关
POWER OFF ON
Ω
D C
V
ACV
hFE BC
E
hFE
D C A
A C A
10A mA COM V·Ω
直读式仪表测量各种电量的基本原理 利用仪表中通入电流后产生电磁作用，使可动部分
受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有 T=f (I)
直读式仪表的基本组成部分
(1)产生转动转矩 T 的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。
(2)产生阻转矩TC 的部分 当阻转矩TC等于转动转矩T 时，仪表可动部分
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。
4.用途
电工技术
测量直流电压、直流电流及电阻。
5.优点： 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗
3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题。
4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。
第一节 电工测量仪表的分类
1.按照被测量的种类分类
电工技术
次 序 被测量的种类 仪表名称 符 号
1
电流
2
电压
3
电功率
4
电能
5
相位差
6
频率
7
电阻
电流表
A
毫安表
mA
电压表
V
千伏表
kV
功率表
W
千瓦表
kW
电度表
kWh
相位表
频率表
电工技术
准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的 准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。
相对额定误差
最大基本误差
A 100%
Am
仪表的最大量程（满标值）
目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0七级。
准确度较高（0.1， 0.2， 0.5）的仪表常用来进行 精密测量或校正其他仪表。
电工技术
电工技术
今以DT-830型数字万用表为例来说明它的测量 范围和使用方法。 1. 测量范围 （1）直流电压分为五档:
200mV,2V,20V,200V,1000V。 （2）交流电压分为五档:
200mV,2V,20V,200V,750V。 （3）直流电流分为五档:
200V,2mA,20mA,200mA,10A。
由
I0
RA R0 RA
I
电工技术
可得，分流电阻
RA
R0 I 1
I0
可知，需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。
例: 有一磁电式电流表，当无分流器时，表头的满 标值电流为5mA，表头电阻为20 。今欲使其量程 （满标值）为1A，问分流器的电阻应为多大？
解 : RA
R0 I 1
20 1
1
0.1005Ω
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
电工技术
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
电工技术
由 U R0 RV
U0
R0
可得，串联电阻
RV
U R0 (U0
1)
可知，需扩大的量程愈大，则串联电阻应愈大。
例: 有一电压表，其量程为50V，内阻为2000 。
今欲使其量程扩大到300V，问还需串联多大电阻
的倍压器？
解:
RV
R0
(
U U0
1)
2000
(
300 50
1)
10kΩ
第五节 万用表
流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。
2.3 电动式仪表
电工技术
1. 结构 有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈
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
2. 工作原理
电工技术
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，
所以：α kI1I2cos kUIcos kP
电工技术
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： 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
(2) 绝对不能在带电线 路上测量电阻。用毕应将 转换开关转到高电压档。
电工技术
机械零位 调整
4 15 A-V-Ω
转换开关
Ω
×1×10×100×1×k 10k
μA 5
1
5000
5
– + 5
25V
100
mA5050010100500500
V～
MF-30型万用表的面板图
零欧姆调 整
5.2数字式万用表
100%
12.5%
测量实际值为40V的电压时，相对误差为
γ
40