第12章电工测量

2020/6/19
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由
I0
R0 R0 RA
I
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
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。
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
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T = TC
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。
仪表的标度尺上作均匀刻度。
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。 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。
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12.1 电工测量仪表的分类
-
+
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。
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4. 电阻的测量
测量电阻时，需接 入电池，被测电阻愈 小，电流愈大，则指 针偏转的角度愈大。
注意： (1) 测量前应先将 “+”、“-”两端短 接，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。
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1 7 k (调 零 )
A R
p
×10 ×10 0
×1 k
－ ＋E
(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。
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
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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
输出电压
应变电阻
U 0(R1R 1R R42)(R R32R 3R4)U
设测量前电桥平衡，即
+ U–0
R4
R1 R4 =R2 R3 U0 0
– U+ 交流电桥测量电路
测量时应变电阻变化了R1，则
U 0(R R 11 R 4R 1 R R 1R 24 ) R (R 3 2R R 34)U
式中 为uAC和iA之间的相位差。iA
W2 的读数为
A
* * W1
P2T 10TuBiC BdtUBIC BcoβsB
iB *
*
W2
ZA
ZC
ZB
式中 为uBC和iB之间的相位差。
两功率表读数之和为
C iC
P = P1+ P2 = UAC IA cos + UBC IB cos
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当负载对称时，由相量图可知，两功率表的读数为
第12章
电工测量
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第12章 电工测量
本章要求：
1. 了解常用电工测量仪表的结构和工作原理; 2. 掌握常用电工测量仪表的使用方法; 3. 了解电桥测量电阻、电容和电感的方法; 4. 了解常用非电量的电测法。
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第12章 电工测量
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。
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。
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4.用途 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
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。
12.5 万用表
机械零 位调整
4 15 A-V-Ω
转换开关
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Ω
×10×100 ×1
×1k ×10k
μA 50
1
500
5
– + 5
25 V
100
mA50
50010
100
500 500
V～
MF-30型万用表的面板图
零欧姆 调整
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2.面板说明
显示器
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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
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
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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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，
20 1 1
0.100Ω5
I0
0.005
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由 U R0 RV
U0
R0
可得，串联电阻 RV R0(UU0 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？
电源开 关 量程转 换开关
O FF O N
h PE
h
PF
DC A
V AC V
AC A
C D
1 0 A m A C O M V /
晶体管 插孔
输入插 孔
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DT-830型万用表的面板图
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W1 的读数为
P1T 10TuAiC AdtUAIC Acoαs
U γU m 2.5 5% 0 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。
如在用选上用述仪电表压表来测量实际值为10V的电压时，
相测对的般的满量误量 应 值 标实差程 使 超 值际为时 被 过 的值， 测 仪 一γ为一 量 表 半140 0V的1 1电0 .压2时15，0相0对% 误1差2为.5% 以上。 γ401 4.021500% 3.1%
如选R1= R2，R3= R4，并忽略分母中的R1，则有
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U0
1R1 4RU源自2020/6/192. 工作原理 衔铁处于中间位置， 线圈
电桥平衡，输出电压
U0 0
当衔铁偏离中间位置上 下移动时，电桥不平衡， 输出电压的大小与衔铁位
标
+准
U–0
电 阻
R0
– U+ 交流电桥测量电路
3UlIlcos
UBC
当 < 60º时，P1和P2 均为正值，P = P1+P2
当 > 60º时，P1为正值，P2为负值，P = P1– P2 可见，采用两表法可测量三相功率。
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*
L1
i1
* ＋
W
u13
*
L2
i2
－
L3
i3
* ＋
W
u23
－
三 相 负 载
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对于三相四线制电路， 通常采用三瓦计法测量功率
Ix=I2, I3=I4
•
由此可得 IxRx=I4R4
I2R2=I3R3
将上两式相比， 得被测电阻
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Rx
R2 R3
R4
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常用电桥电路（大多采用不平衡电桥），把电阻 的相对变化转换为电压或电流变化。
移的大小成正比，其相位 与衔铁移动的方向有关。 线圈
r
L1
电感传感器常用来测
r
量压力、位移、液位、
L2
表面光洁度等。