第十九章 电工测量

第十九章 电工测量

电工测量的过程，是将被测的电量或磁量与同类标准量相比较的过程，根据比较的方法不同，测量的方法也不一样。所以在测量中除了应正确选择仪表和正确使用仪表之外，还要掌握正确的测量方法。

第一节 电工仪表基本知识

一、电工仪表种类

（l ）按照工作原理，电工仪表分为磁电式、电磁式、电动式、感应式等仪表。

磁电式仪表由固定的永久磁铁、可转动的线圈及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。线圈位于永久磁铁的极靴之间。当线圈中流过直流电流时，线圈在永久磁铁的磁场中受力，并带动指针、转轴克服游丝的反作用力而偏转。当电磁作用力与反作用力平衡时，指针停留在某一确定位置，刻度盘上给出一相应的读数。机械调零机构用于校正零位误差，在没有测量讯号时借以将仪表指针调到指向零位。磁电式仪表的灵敏度和精确度较高、刻度盘分度均匀。磁电式仪表必须加上整流器才能用于交流测量，而且过载能力较小。磁电式仪表多用来制作携带式电压表、电流表等表计。

电磁式仪表由固定的线圈、可转动的铁芯及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。铁芯位于线圈的空腔内。当线圈中流过电流时，线圈产生的磁场使铁芯磁化。铁芯磁化后受到磁场力的作用并带动指针偏转。电磁式仪表过载能力强，可直接用于直流和交流测量。电磁式仪表的精度较低；刻度盘分度不均匀；容易受外磁场干扰，结构上应有抗干扰设计。电磁式仪表常用来制作配电柜用电压表、电流表等表计。

电动式仪表由固定的线圈、可转动线圈及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。当两个线圈中都流过电流时，可转动线圈受力并带动指针偏转。电动式仪表可直接用于交、直流测量；精度较高。电动式仪表制作电压表或电流表时，刻度盘分度不均匀（制作功率表时，刻度盘分度均匀）；结构上也应有抗干扰设计。电动式仪表常用来制作功率表、功率因数表等表计。

感应式仪表由固定的开口电磁铁、永久磁铁、可转动铝盘及转轴、计数器等组成。当电磁铁线圈中流过电流时，铝盘里产生涡流，涡流与磁场相互作用使铝盘受力转动，计数器计数。铝盘转动时切割永久磁铁的磁场产生反作用力矩。感应式仪表用于计量交流电能。

（2）按精确度等级，电工仪表分为0．1、0．2、0．5、1．0、l ．5、2．5、4．0等七级。仪表精确度K ％用引用相对误差表示，如下式所示，式中△m 和A m 分别为最大绝对误差和仪表量限。例如，0．5级仪表的引用相对误差为0．5％。

%100%⨯∆=Am m

K

（3）按照测量方法，电工仪表主要分为直读式仪表和比较式仪表。前者根据仪表指针所指位置从刻度盘上直接读数，如电流表、万用电表、兆欧表等。后者是将被测量量与已知的标准量进行比较来测量，如电桥、接地电阻测量仪等。

此外，按读数方式可分为指针式、光标式、数字式等仪表；按安装方式可分为携带式和固定安装式仪表；按防护型式还可分为若干等级。

二、电工仪表常用符号

为了便于使用了解仪表的性能和使用范围，在仪表的刻度盘上标有一些符号。电工仪表的常用符号见表19一1。

表19一l 电工仪表的常用符号

第二节电流和电压的测量

一、电流的测量

1．仅表型式和量程的选择

（l）测量直流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，由于磁电式的灵敏度和准确度最高，所以使用最为普遍。

（2）测量交流时，可使用电磁式、电动式或感应式等仪表，其中电磁式应用较多。

（3）要根据待测电流的大小来选择适当的仪表，例如安培表、毫安表或微安表。使被测的电流处于该电表的量程之内，如被测的电流大于所选电流表的最大量程，电流表就有因过载而被烧坏的危险。因此，在测量之前，要对被测电流的大小有个估计。或先使用较大量程的电流表来试测，然后，再换用一个适当量程的仪表。

2．测量电流的接线

（l）直流电流的测量：测量直流电流时，要注意仪表的极性和量程（图19一1）。在用带有分流器的仪表测量时，应将分流器的电流端钮（外侧二个端钮）接入电路中（图19一2），图19一1，电流表直接接入法由表头

引出的外附定值导线应接在分流器的电位端钮上。

图19一l

图19一2带有分流器的接入法

（2）交流电流的测量：测量单相交流电的接线如图19一3所示。在测量大容量的交流电时，常借助于电流

互感器来扩大电表的量程，其接线方式如图19一4所示。电流表的内阻越小，测出的结果越准确。例如C30一

A型0．1级船用仪表，量程为0～3A档的内阻只有0．025Ω。

图19一3电流表直接接入法

图19一4通过电流互感器测量交流电流的接线图

二、电压的测量

1．电压表的型式和量程的选择

电压表和电流表在结构上基本上是一样的，只是仪表的附加装置和在电路中的接法有所不同。电压表的选择方式与电流表的选择方式相同，例如，根据被测电压的大小，选用伏特表或毫伏表。工厂内低压配电装置的电压一般为380／220V，所以，在进行测量时，应使用量程大于450V的仪表，如不当心，选用量程低于被测电压的仪表，就可能使仪表损坏。

2．接线方式

测量电路的电压时，应将电压表并联在被测电压的两端，如图19一5所示。使用磁电式仪表测量直流电压时，还要注意仪表接线钮上的“＋”“一”极性标记，不可接错。

600V以上的交流电压，一般不直接接入电压表。工厂中变压系统的电压，均要通过电压互感器，将二次侧的电压变换到100V，再进行测量。其接线法如图19一6。电压表的内阻越大，所产生的误差越小，准确度越高。例如C50一V型0．1级直流电压表的内阻约为1kΩ／V。

图19一5电压表的接线

图19一6通过电压互感器测量单相交流电压的接线图

第三节功率的测量

由于交流电功率P＝UI cosΦ，所以一定要用电动式或感应式瓦特表来测量，而不能用一个电压表和一个电流表来测量，由于电动式或感应式瓦特表的指针偏转角是与UI cosΦ中成正比的，所以，可以用来测量交流电功率。

使用瓦特表的注意事项

在测量中，可能出现一种情况，即瓦特表的接法是正确的，而指针却反转，这是由于功率的实际输送方向与预期的方向相反的缘故，这时应把电流线圈的两端换接一下，以便取得正的读数。但是，不应该去换接电压线圈的两个端线。因为，电压线圈中还串联着一个很大的附加电阻R，线间电压的绝大部分都分配在这个电阻上，如果把电压线圈的两个端线一换接，则两个线圈的端电位差将等于电路的电压，由于这两个线圈的位置是很靠近的，