电气仪表基础知识培训

U 300 解: RV = R0 ( − 1) = 2000 × ( − 1) = 10k U0 50
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、 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 1.直流电流的测量 直流调整 电位器 - µA + R RA1~ RA5是分流器电 阻，改变转换开关的 RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 50mA 5mA 位置， 位置，就改变了分流 0.5mA 500mA 50µ 50µA 器的电阻， 器的电阻，从而改变 + 了电流的量程。 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 愈大， 小。
3. 按照电流的种类分类（见上表） 按照电流的种类分类（见上表）
4.按照准确度分类 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。 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。 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% γ= Am
~ ~
3~或~ ~ 2 kV ↑或¬ →或 ⊥ ∠60 °
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 利用仪表中通入电流后产生电磁作用， 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。 分受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之 T=f (I) 间有 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。 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。 产生阻转矩T 2）产生阻转矩 C 的部分 当阻转矩T 等于转动转矩T 当阻转矩 C等于转动转矩 时，仪表可动部分 平衡在一定的位置。 平衡在一定的位置。 3）阻尼器 能产生制动力（阻尼力）的装置， 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。 分能迅速静止在平衡位置。
I
N O
永久磁铁
螺旋弹簧
I
极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中 极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的， 产生均匀的辐射方向的磁场。 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 转动转矩T 线圈通入电流 I →电磁力 F →线圈受到转矩 T → F 线圈和指针转动， 线圈和指针转动， 线圈受到的转矩 T = k1I S N (2) 阻转矩TC的产生 阻转矩T 在线圈和指针转动时， 在线圈和指针转动时，螺旋 F 弹簧被扭紧而产生阻转矩T 弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。 弹簧的T 与指针的偏转角α成正比， 弹簧的TC与指针的偏转角α成正比， TC= k2α 即 当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩T 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， 衡时，可动部分停止转动，此时有 T = TC
4.用途 4.用途 测量直流电压、直流电流及电阻。 测量直流电压、直流电流及电阻。 5.优点： 优点： 优点 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强； 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。 电能量小；受外界磁场影响小。 缺点： 缺点： 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。 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、 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。 定的铁片、固ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
2. 工作原理 线圈通入电流 I →磁场 →固定和可动铁片均被磁 同一端的极性是相同的) 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， 动指针转动， 仪表的转动转矩 T = k I ² 弹簧的阻转矩T 成正比， 弹簧的阻转矩 C与指针的偏转角 α 成正比，即 弹簧的阻转矩 TC = k2α 可动部分停止转动， 当 T = TC 时，可动部分停止转动， 即指针的偏转角
仪表的最大量程（满标值） 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 目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为 按照准确度分为 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0七级。 5.0七级 七级。 准确度较高（0.1， 0.2， 0.5） 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。 精密测量或校正其他仪表。
电工测量
电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、 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， 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。 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： 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 1.电工测量仪表的结构简单 使用方便， 电工测量仪表的结构简单， 足够的精确度。 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 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。 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。 3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题 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。 4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。 能利用电工测量的方法对非电量进行测量
20 R0 = = 0.1005 解: RA = 1 I −1 −1 0.005 I0
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 测量直流电压通常用磁电式电压表， 流通常用电磁式电压表。 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。 电压表应并联在被测电路两端，表的内阻要很高。 + U – V 负 载 + U – + U0 –
1.1 电工测量仪表的分类
1.按照被测量的种类分类 1.按照被测量的种类分类
次 序 被测量的种类 1 2 3 4 5 6 7 电 流 电 压 电功率 电 能 相位差 频 率 电 阻 仪表名称 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
ϕ
f
Ω
MΩ
2.按照工作原理分类 2.按照工作原理分类
型 式 磁电式 符 号 被测量的种类 电流、电压、 电流、电压、 电阻 电流、 电流、电压 电流的种类与频率 直 流 工频和较高频率的交 流 直流和工频交流
整流式
电磁式 电动式
电流、 电流、电压
电流、电压、 电流、电压、电 直流及工频与较高频 功率、功率因数、 功率、功率因数、 率的交流 电能量
0 A
由
RA I0 = I R0 + RA
R 0 可得， 可得，分流电阻 RA = I −1 I0 可知，需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。 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 有一磁电式电流表，当无分流器时， 标值电流为5mA，表头电阻为20 标值电流为5mA，表头电阻为20 Ω。今欲使其量程 满标值） 1A，问分流器的电阻应为多大？ （满标值）为1A，问分流器的电阻应为多大？
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 测量直流电流通常用磁电式电流表， 电流通常用电磁式电流表。 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。 电流表应串联在电路中， 电流表的内阻要很小。 I I R0 I0 A 负 载
RA
负 载
若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一 若要扩大电流表的量程， 个分流电阻 RA 。 式中： 式中：R0 —— 测量机构的电阻 R0 I0 = I RA—— 分流器的电阻 R +R
当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即T 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， 可转动部分便停止转动， T = k1I ， TC= k2α 。 即指针的偏转角 k
α=
1
k2
I = kI
结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 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。 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， 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， 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， 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。 作用，快速停止在平衡位置。
R0 RV
负 载
若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串联 若要扩大电压表的量程， 一个倍压电阻 RV 。 R0 + RV 式中：R0 —— 测量机构的电阻 U 式中： = RV —— 倍压器的电阻 U0 R0
由
U R0 + RV = U0 R0
U0
可得，串联电阻 R = R ( U − 1) 可得， V 0 可知，需扩大的量程愈大，则串联电阻应愈大。 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 Ω。 有一电压表，其量程为50V，内阻为2000 今欲使其量程扩大到300V， 今欲使其量程扩大到300V，问还需串联多大电阻 的倍压器？ 的倍压器？
∆U =γ ×Um = ±2.5%× 50 = ±1.25V
± 1.25 γ 40 = ×100% = ± 3.1% 40
电工测量仪表上的几种符号 符 号 直 流 交 流 交直流 三相交流 仪表绝缘试验电压2000V 仪表绝缘试验电压 仪表直立放置 仪表水平放置 仪表倾斜60° 仪表倾斜 °度放置 意 义