电工仪表的使用常见仪表及基础知识

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
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
即当指T 针= T的C偏时转，角可动部=分kI停1I止2 （转动直，流）
2. 工作原理 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，
即指针的偏转角
k1
I2
kI2
交流为 有效值
第13章 电工仪表的使用
常见仪表及基础知识 第1节 电流及电压表
第2节 功率表 第3节 万用表 、兆欧表
电工仪表的应用
电工仪表的应用
常见仪表——电压表
电流表
功率表
频率表
功率因数表
万用表
兆欧表
整步表（同步表）
同步表
电工测量仪表的基础知识
•电工仪表是实现电工测量过程所需工具的 总称。
按准确度:可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等 级 。0.1级表示测量的最大绝对误差为表量程的±0.1%，以此 类推。
电工仪表的误差和准确度
准确度:是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值 ）间相接近的程度，是测量结果准确程度的量度。
误差:是指示值与真值的偏离程度。准确度与误差本身的含义是 相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的准确度高，其误 差就小，因此，在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确 度的高低。
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。
电磁式仪表
线圈通入电流 产生磁场 固定和可动铁片均 被磁化，可动片因受斥力而带动指针转动。
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
指针式仪表的结构及工作原理
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Байду номын сангаас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。
电工测量仪表上的几种符号
符号
~ ~
3 ~ 或 ~~
2 kV 或¬ 或 60 °
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
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
电工仪表的分类
按测量方法:可分为比较式和直读式两类。 比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后才能得出被
测量的数量，常用的比较式仪表有电桥、电位差计等。
直读式仪表将被测量的数量由仪表指针在刻度盘上直接
指示出来，常用的电流表、电压表等均属直读式仪表。 按被测量的种类:可分为电流表、电压表、功率表、频率表 、相位表等。 按电流的种类:可分为直流、交流和交直流两用仪表。 按工作原理:可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。 按显示方法:可分为指针式（模拟式）和数字式。
由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的 因素，误差是不可避免的。根据引起误差的原因不同，仪表误 差可分为基本误差和附加误差。 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。
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。
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
流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。
电动式仪表 固定线圈中通过的电流 产生磁场，可动线圈 中通过的电流 与磁场相互作用使指针转动。
1. 结构
不能承受较大过载
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 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，
意义 直流 交流 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
磁电式仪表
线圈通入电流而产生的磁场与 永久磁铁相互作用使指针偏转
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。
(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。
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，
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
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
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。
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