电气仪表基础知识培训

分能迅速静止在平衡位置。
1.2 电工测量仪表的型式
1.2.1 磁电式仪表
1. 结构
(1) 固定部分
马蹄形永久磁 铁、极掌NS及圆
O' 线圈
柱形铁心等。
指针
(2) 可动部分 铝框及线圈，两
I
根半轴O和O，螺
旋弹簧及指针。
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。
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
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
即指针的偏转角


k1
I2

kI 2
交流为 有效值
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
电磁式
电流、电压
直流和工频交流
电动式
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
ห้องสมุดไป่ตู้
3. 按照电流的种类分类（见上表）
4.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）
次 序 被测量的种类 仪表名称
1
电流
电流表
毫安表
2
电压
电压表
千伏表
3
电功率
功率表
千瓦表
4
电能
电度表
5
相位差
相位表
6
频率
频率表
7
电阻
欧姆表 兆欧表
符号 A
mA
V
kV
W
kW kWh

f

M
2.按照工作原理分类
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
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。
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。
（4）电压和电流量程的切换,不要在带电情况下进 行.
（5）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。
1.5 万用表
机械零 位调整
4 15 A-V-Ω
转换开关
Ω
×10 ×100 ×1
×1k ×10k
μA 50
1
500
5
– + 5
25 V
100
mA
50
500
10
100
500 500
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。
1.1 电工测量仪表的分类
1.按照被测量的种类分类


1.25 40
100%


3.1%
电工测量仪表上的几种符号
符号
~ ~
3 ~ 或 ~~
2 kV 或¬ 或 60 °
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
1.2 电工测量仪表的型式
直读式仪表测量各种电量的基本原理
(3)转换开关：用以选择功能和量程。根据被测的电量 (电压、电流、电阻等)选择相应的功能位；按被测量 程的大小性选择合适的量程。
(4)输入插座：将黑色测试笔插入“COM”的插座。红 色测试笔有如下三种插法，测量电压和电阻时插入 “V•”插座；测量小于200mA的电流时插入“mA” 插座；测量大于200mA的电流时插入“10A”插座。
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。
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。
例：一准确度为2.5级的电压表，其最大量程为 50则V，可能产生的最大基本误差为
U γ Um 2.5% 50 1.25V
解 : RA
R0 I 1
20 1

1

0.1005Ω
I0
0.005
1.4 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 。
位置，就改变了分流
器的电阻，从而改变
-
+
了电流的量程。量程
测量直流电流的原理电路 愈大，分流器电阻愈
小。
1.5 万用表
1.5.1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
2. 直流电压的测量
RV1~ RV3构成倍压器 电阻，改变转换开关 的位置，就改变了倍 压器的电阻，从而改 变了电压的量程。量 程愈大，倍压器电阻 愈大。
1.6 兆欧表
兆欧表：用于检查电机、电器及线路的绝缘情况 和测量高值电阻。
1. 结构
两个线圈固定
100
Ω
I
在同一轴上且相 线圈
F1
F2
互垂直。一个线 圈与电阻R串联， 永 N
+ S U- M
另一个线圈与被 久
F2 F1
测电阻Rx串联，
磁 铁
I2 Rx
I1 R
两者并联接于直
兆欧表构造示意图
流电源。
磁场是不
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。
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。
- A+ R
RA
RV1 RV2 RV3
5V
25V
1V
-
+
测量直流电压的原理电路
3.交流电压的测量 磁电式仪表只能测 量直流，如果要测量 交流，需加整流元件， 如图中D1和D2。
正半周时，电流流经 D1和部分电流流经微 安表流出。
600
D1
R +A-
D2
RV1 RV2 100V
10V
-
+
测量交流电压的原理电路
U R0 RV
U0
R0
式中：R0 —— 测量机构的电阻 RV —— 倍压器的电阻
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？
解:
RV

U R0 ( U0

1)

2000

(
300 50

1)

10kΩ
1.5 万用表
1.5.1 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
0.5mA
500mA
50A
RA1~ RA5是分流器电 阻，改变转换开关的
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
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
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。
1.2.2 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
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。
1.3 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
V～
MF-30型万用表的面板图
零欧姆 调整
1.5.2数字式万用表
1.5.2数字式万用表
今以DT-830型数字万用表为例来说明它的测量 范围和使用方法。 1. 测量范围 （1）直流电压分为五档:
200mV,2V,20V,200V,1000V。
（2）交流电压分为五档: 200mV,2V,20V,200V,750V。
Ω
D C
V
hFE
B
C
E
hFE
D C A
ACV
A C A
晶体管 插孔 输入 插座
10A
mA
COM
V·Ω
DT-830型万用表的面板图
(1) 显示器：显示四位数字，最高位只能显示1或不显 示数字，算半位，故称三位半（ 3 1 ）。最大指示为
2
1999或-1999。当被测量超过最大指示值时，显示“1” 或“-1”。 (2)电源开关：使用时将开关置于“ON”位置；使用完 毕置于“OFF”位置。
1.7k R +A-
（调零）
100 10
-+
1.5V
-
+
测量电阻的原理电路
5.使用注意事项：
（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。
（2）测量前,应校对量程开关位置及两表笔所接的 插孔.
（3）对无法估计的待测量,应选择最高量程档测量, 然后根据显示结果选择合适的量程.
手摇直流 发电机
均匀的
2. 工作原理
在测量时，通过线圈的电流
I1

U R1
R
I2

U R2 Rx
线圈电阻
线圈受到磁场的作用， 产生两个方向相反的转矩，
100
Ω
I
F1
F2
N
F2 F1
S
+ U- M
I2 Rx I1 R
T1 = k1 I1 f1 () T2 = k2 I2 f2 () f1 ()和 f2 ()分别为两个线圈所在处的磁感应强 度与偏转角之间的函数关系。
小室 推斥式电磁式仪表
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，
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。
如用上述电压表来测量实际值为10V的电压时，
相测对的在量误值选实差超用际为过仪值仪γ表为表10的4满0量V标的程11值0.电2时的5压，一时1一半0，般0以%相应上对使。误被1差2测.5为量%
γ
40
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
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？
（3）直流电流分为五档: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。
（4）交流电流分为五档: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。
（5）电阻分为六档:
200,2k ,20k ,200k,2M ,20M
2.面板说明
显示器
电源开关 转换开关
POWER
OFF ON
电工测量
1.1 电工测量仪表的分类 1.2 电工测量仪表的型式 1.3 电流的测量 1.4 电压的测量
1.5 万用表 1.6 兆欧表 1.7 接地电阻测试仪
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。
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。