常用电工仪表的使用

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电工电子技术基础
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。
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，
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常用电工仪表的使用
学习要点
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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电工电子技术基础
1 电工测量仪表的分类 2 电工测量仪表的基本原理 3 电流的测量 4 电压的测量 5 万用表 6 功率的测量 7 兆欧表 8 用电桥测量电阻、电容与电感 9 非电量的电测法

f

M
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1.2 按照工作原理、电流的种类分 类
型 式 符 号 被测量的种类
磁电式
电流、电压、 电阻
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 电动式
电流、电压
直流和工频交流
电流、电压、电 功率、功率因数、
电能量
直流及工频与较高频 率的交流
在选用仪表的量程时，一般应使被测量的值 超过仪表满标值的一半以上。
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电工电子技术基础 常用电工仪表的符号和意义
分类 电流 种类
测量 对象
符号
－
～
～ 或 3～
A mA uA
V kV W kW
kW·h

V
f
Ω MΩ
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
解:
RV

R0
(
U U0
1)

2000
(
300 50

1)

10kΩ
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5 万用表
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
直流调整
- A +
R
电位器
RA1 5R0mA2ARA53mARA4 RA5
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2.2 电磁式仪表 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
小室 推斥式电磁式仪表
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2. 工作原理 线圈通入电流 I 磁场 固定和可动铁片均被磁
解 : RA
R0 I 1
20 0.1005Ω 1 1
I0
0.005
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4 钳形电流表
钳形电流表携带方便，在测量交流大电流时， 无需断开电源和线路即可直接测量运行中电气 设备的工作电流，以便及时了解设备的工作状 况，十分方便。
应注意以下问题：
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。
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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。
（1）测量前应先估计被测电流的大小，选择合适量 程。若无法估计，为防止损坏钳形电流表，应从最 大量程开始测量，逐步变换档位直至量程合适。改 变量程时应将钳形电流表的钳口断开。 （2）为减小误差，测量时被测导线应尽量位于钳口 的中央。
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（3）测量时，钳形电流表的钳口应紧密接合，若指 针抖晃，可重新开闭一次钳口，如果抖晃仍然存在， 应仔细检查，注意清除钳口杂物、污垢，然后进行 测量。 （4）测量小电流时，为使读数更准确，在条件允许 时，可将被测载流导线绕数圈后放入钳口进行测量。 此时被测导线实际电流值应等于仪表读数值除以放 入钳口的导线圈数。 （5）测量结束，应将量程开关置于最高档位，以防 下次使用时疏忽，未选准量程进行测量而损坏仪表。
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由
I0

RA 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？
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
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
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
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2 电工测量仪表的基本原理
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
相位表 频率表 欧姆表、兆欧表
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
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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
电流、电压、电阻 电流、电压
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，
即指针的偏转角 k1 I 2 kI 2
k2
交流为 有效值
结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流
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1 电工测量仪表的分类
1. 次 序 被测量的种类 仪表名称
1
按1
照
被2
测
量3
的
种
4
类
5
分
6
类
7
电流
电压
电功率 电能 相位差 频率 电阻
电流表 毫安表 电压表 千伏表 功率表 千瓦表 电度表 相位表 频率表 欧姆表 兆欧表
符号 A
mA
V
kV
W
kW kWh
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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2.3 电动式仪表 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
Fra Baidu bibliotek产生阻尼力
固定线圈
可动线圈
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第二章 常用电工仪表的使用
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。 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。
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
当 T = TC 时，可动部分停止转动，
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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，
仪表的转动转矩
通入直流时，T=k1I1I2
通入交流时，
F
T=k1I1I2cos
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1.3 按照准确度分类 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。
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。
U0
R0
式中：R0 —— 测量机构的电阻 RV —— 倍压器的电阻
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由 U R0 RV
U0
R0
可得，串联电阻
RV

R0
(
U 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？
有效值的平方成正比。
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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。
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 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。
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2.1 磁电式仪表
1. 结构
(1) 固定部分
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。
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工作 原理
电动式仪表 整流式仪表
电流、电压、电功率、功率因数、 电能量
电流、电压
感应式仪表
电功率、电能量
准确度 等级 绝缘等级 工作 位置
端钮
1.0
1.5
2kV → ↑ ∠60° + － ±或 ┴或┴
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
马蹄形永久磁
铁、极掌NS及圆
柱形铁心等。
(2) 可动部分
指针
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
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
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3 电流的测量
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
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4 电压的测量
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
负 载
–
RV
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