绪论及第一章-电工仪表与测量

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1.3 常用仪表与测量
万用表的使用(课本第50页)

用途：不仅能测量电压、电流、电阻，还能测 量其它电路参数如电容量等，

分类：指针式、数字式
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图1.18 MF-30型万用表的面板图
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（a）测量电源插座电压（ACV）
(b) 测量电池电压（DCV）
迅速切断电源 触电程度轻重的判断
立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）
人工呼吸法、胸外心脏挤压法
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图1.11 触电者就地脱离电源的方法
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（a）检查瞳孔
（b）检查呼吸
（c）检查心跳
图1.12 对触电者的检查
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（a）触电者平卧姿势
2kV
1.0 级电表 1.5 级电表 绝缘强度试验电压 仪表水平放置 仪表垂直放置 仪表倾斜 60°放置 正端钮 负端钮 公共端钮 接地端钮
端钮
→ ↑ ∠60° + － ┴ ±或 ┴或
常用电工仪表的符号和意义
分类 符号 － 电流 种类 ～ ～ 或 3～ 名称 直流电表 交流电表 交直流两用表 三相交流电表 安培表、毫安表、微安表 伏特表、千伏表 瓦特表、千瓦表 千瓦时表 相位表 频率表
25%
60%
学习要点
1 ：电流、电压、电功率、电阻及电 能的测量方法 重点 2 ：电流表、电压表、功率表、万用 表、兆欧表及电度表的使用方法 重点 3 ：磁电式、电磁式及电动式仪表的 结构和工作原理 了解
1.1 电力系统概述
1.1.1 电力系统和电力网概述 提问：1.什么是电力系统？电力网？
2. 电测量指示仪表的分类
（7）按防御外界磁场或电场的性能分
有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。
（8）按外壳防护性能分
可分为普通式、防尘式、防溅式、防水式、水密 式、气密式 、隔爆式等七种。 常见的仪表表面符号及含义见下表：
仪表名称 电流表 电压表 被测量 电流 电压 符 号 测量单位 安培、毫安、微安 毫伏、伏特、千伏 A 、mA、µ A mV、V、kV
（2）比较式仪表
比较式仪器是将被测量与相应的标准量进行比较的仪表。如各类 电桥、电位差计等。其特点是灵敏度和准确度都很高，一般用于高 精度测量或校对指示仪表。
（3）其他电测量仪表
常见的电测量仪表还有数字式仪表、记录式仪表及用来扩大仪表 量程装臵的仪表，如分流器、测量用互感器等。这里只介绍指示式 仪表。
MΩ
被测量的种类 直流电流、电压 交流电流、电压、功率 直流电量或交流电量 三相交流电流、电压、功率 电流 电压 功率 电能量 相位差 频率 电阻、绝缘电阻
A
mA uA kV kW
测量 对象
V W

ห้องสมุดไป่ตู้
kW · h
V
f
Ω
欧姆表、兆欧表
电气量单位
第一节电气测量方法的分类
直接测量 测 量 方 式
一、测量 方式分类
图1.25 钳形电流表
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常用电工仪表的符号和意义
磁电式仪表 电磁式仪表 工作 原理 电动式仪表 整流式仪表 感应式仪表 准确度 等级 绝缘等级 工作 位置 1.0
1.5
电流、电压、电阻 电流、电压 电流、电压、电功率、功率因数、 电能量 电流、电压 电功率、电能量 以标尺量限的百分数表示 以指示值的百分数表示 表示仪表绝缘经过 2kV 耐压试验
2. 电测量指示仪表的分类
在电测量领域中，指示仪表的种类最多，具体分类 方式如下： （1）按内部测量机构的结构和工作原理分 有磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系等类 型。 （2）按被测电量的性质分 有电流表、电压表、功率表、电度表、欧姆表、相 位表以及其他多用途的仪表，例如万用表等。 （3）按被测量的种类分 有直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。
间接测量
组合测量
二、测量 方法分类
二、测量方法(即数据读取方法)分类
测 量 方 法 直读法 比较法 利用仪表直接读取测量数据。 将被测量与度量器放在比较仪器上进 行比较，从而求得被测量的数值。 比较仪表指零时，从度量器读出 被测量的数值 从比较仪求得差值，根据度量器数 值和比较差值，求得被测量的数值。 将已知量与被测量先后置于同一测 量装置中，若两次测量装置都处于 相同状态，可认为被测量等于已知 量，再从已知量读出被测量值。
损失
所以：在传输容量一定的条件下，输电电压，
输电电流，电能消耗
我国常用的输电电压等级：有35kV、110kV、
220kV、330kV、500kV等多种
电力的传输线路：架空线路、电缆线路
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1.1.4 电力的分配
输电线路配电线路分配给用户 常用的配电电压：高压：10kV或6kV
误差的分类
常用的测量误差分类的方法见下表
相对误差 绝对误差 按表示方法 引用误差 按来源 分贝误差 工具误差 使用误差 系统误差 随机误差 按性质
人身误差
环境误差 方法误差
过失误差
二、仪表误差分类

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。
零值法 较差法
替代法
第二节 电工仪表的分类
一、模拟指示仪表
模拟指示仪表是将被测电磁量转换为可动部分的 角位移，然后根据可动部分指针在标尺上的位臵直 接读出被测量的数值。
二、数字仪表
数字仪表是将被测电磁量转换为电压，再转换为数 字量，并以数字方式直接显示。
三、比较仪器
指使用电桥、补偿等方法，将标准度量器与被测 量臵于比较仪器中进行比较，从而求得被测量。这 类仪器除需要仪表本体外（如电桥、电位差计等） 还需要检流设备、度量器等参与。
图1.19 运用万用表测量电源插座及电池的电压
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图1.20 测量灯泡的直流电流（ACA）
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(a) 转动调零电位器，使指针指零 (b) 读取最上面的电阻刻度，再乘以10倍
图1.21 测量灯泡 与插头导线的电阻
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（a）电压电流挡刻度线
(b) 欧姆挡刻度线
二、数字仪表的组成
由于 A/D 转换的对 象必须是电压,所以需 要测量线路将被测量 转换为电压
通过A/D 转换 将电压转换为 数字脉冲
数字脉冲经 译码加到显 示器
第四节 测量误差及表示方法
一、误差的概念
物理实验离不开对物理量的测量，测量有直 接的，也有间接的。由于仪器、实验条件、环 境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理 量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在 着一定的差异，这种差异就是测量误差。 设被测量的真值（真正的大小）为a，测得 值为x，误差为ε，则 x－a=ε 测量值与真值之差异称为误差。
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图1.2 电力的产生及传输分配
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电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电
组成的“整体”
电力网：输送、变换和分配电能的网络，分为
输电网和配电网两大部分
电力网的电压等级：低压（1kV以下）、中压
（1kV~10kV）、高压（10kV~330kV）、超高 压（330kV~1000kV）、特高压（1000kV）
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1.2.3 触电程度跟哪些因素有关？
与通过人体电流强度、持续时间、电压频率、
通过人体的途径以及人体状况都有关系。
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1.2.4 怎样预防触电?
要有必要的安全知识 安装保护设备
创造不导电环境：绝缘、屏护、间距
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1.2.5 发生了触电怎么办?
指仪表读出值就是被测的电磁量，例 如用电流表测量电流，用电压表测量 电压。 指要利用某种中间量与被测量之间的 函数关系，先测出中间量，再算出被 测量。例如用伏安法测电阻。 指被测量与中间量的函数式中还有其 他未知数，须通过改变测量条件，得 出不同条件下的关系方程组，然后解 联立方程组求出被测量的数值。
电工及电气测量技术
电气工程系 2009~2010年第二学期
第一堂课
考核方式
考核分类 课堂实践测试 过程 考核 平时成绩 综合 考核 主要考核学生 对该门课程 的掌握情况 考核方式 课堂提问 学生回答 考核时间 成绩 不定期 考核 15%
作业、出 不定期 勤、态度、 考核 纪律等 以闭卷、笔 试的形式 120分钟
（b）急救者吹气方法
（c）触电者呼气姿态
图1.13 口对口人工呼吸法
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（a）急救者跪跨位置 （b）急救者压胸的手掌位置 •（c）挤压方法示意 （d）突然放松示意 图1.14 胸外心脏挤压法
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（a）单人操作法 图1.15
（b）双人操作法
对心跳和呼吸均停止者的急救
2. 电测量指示仪表的分类
（4）按仪表取得读数的方法分 有指针式、数字式和记录式等。 （5）按准确度等级分 有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、和5.0等七级。 一般0.1和0.2级仪表用作标准仪表；0.5级至1.5级的 仪表用于实验和实训时的电测量；1.5级至5.0级仪表 用于工程测量。 （6）按使用方式及使用条件分 可分为安装式仪表和可携式仪表，及A、A1、B、B1 与C共五组。
图1.22 电压电流挡刻度线与欧姆挡刻度线
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1-显示器 2—开关 3—电容插口 4—电容调零器 5—插孔 6—选择开关 7—hFE 插口
图1.23 DT890型数字万用表的面板图
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兆欧表(课本第149页)
图1.24 兆欧表
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钳形电流表
三相四线制系统：相电压：相线与中性线之间
的电压
线电压：相线与相线即两根火线之间的电压
三相三线制系统：线电压
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图1.5 无中线的三相三线制
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火线：分别从发电机绕组三个始端引出的线，
红、绿、黄
零线：中性点接地时的中性线，黑线
地线：接地装臵引出的线，对人身设备起保护
功率表
欧姆表 电度表
电功率
电阻 电能
W、kW
Ω 、 MΩ kWh
瓦特、千瓦
欧姆、兆欧 度（千瓦时）
第三节 电工仪表的组成和基本原理
一、模拟指示仪表的组成
模拟指示仪表中的三大部件
1.产生转动力矩的装臵：利用电磁力的有磁电式、电磁 式、电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力 的有静电式等。 2.产生反作用力矩的装臵：主要有游丝、悬丝等。 3.产生阻尼力矩的装臵：可以利用电磁阻尼、空气阻尼、 油阻尼等。
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。
1.电工电子测量仪表分类
（1）电测量指示仪表
电工测量仪表中，凡利用电磁力使其机械部分动作，并用指针或 光标在刻度盘上指示出被测量值大小的仪表就称作电测量指示仪表， 是属于直读式仪表。各种交直流电流表、电压表以及万用表等都是 指示仪表。
低压：380V／220V
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常用的低压供配电系统
提问：3.什么是零线、火线、地线、线电压、
相电压、三相四线制？
直流电：方向不随时间变化 交流电：电压大小和方向随着时间而变化，分
单相、三相
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图1.4 三相交流发电机绕组的星形接法 与三相四线制供配电系统
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作用。黄绿双色线
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图1.6 三相四线制中性点接地
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1.2 电工安全基本知识
1.2.1 人为什么会触电？

人体本身就是一个导体，有一定的电阻。
1.2.2 触电有哪几种？

单相触电 两相触电 跨步电压触电
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两相触电 单相触电
跨步电压触电

三、测量误差分类
测量误差的基本概念
在实际测量中，由于测量仪器、工具的不准 确，测量方法的不完善以及各种因素的影响，实 验中测得的值和它的真实值之间存在着误差。 误差公理：一切实验结果都具有误差，误差自始至
电能的质量指标：频率、电压
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1.1.2 电力的产生
发电厂：其它形式的能源（如水能、热能、风
能、核能等）电能
电力的传输：发电厂变压器升压高压输电
线路变配电站
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1.1.3 电力的传输
提问：2．为什么要升压供电？ 因为：电流，传输距离，热能消耗，电能