电工仪表及测量第九章 电测量指示仪表的选择与校验
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电气工程知识：电工仪表应如何选择
1.仪表类型的选择
测量直流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，由于磁电式的灵敏度和准确度最高，所以使用最为普遍。
测量交流时，可使用电磁式、电动式或感应式等仪表，其中电磁式应用较多。
2.仪表精度的选择
通常0.1级和0.2级仪表用作标准仪表或在精密测量时选用。
0.5级和1.0级仪表作为实验室测量选用。
1.5级、
2.5级和5.0级仪表可在一般工程测量中选用。
3.仪表量程的选择
选择仪表量程时，应尽量按使用标尺的1/2 ~2/3原则。
选择仪表的量程应尽量避免使用标尺的前1/4段但要保证仪表的量程大于被测量的最大值。
4.仪表内阻的选择
为了使仪表接入测量电路后不至于改变原来电路的工作状态。
电流表或功率表的电流线圈内阻尽量小些，并且量程越大，内阻应越小。
电压表或功率表的电压线圈内阻尽量大些，并且量程越大，内阻应越大。
常用电工仪表及测量
无功功率表的原理与结构
总结词
无功功率表用于测量电路中的无功功率，其 原理基于相位角测量。
详细描述
无功功率表通过测量电压和电流之间的相位 角，计算无功功率。它通常由电压互感器、 电流互感器和相位表组成，能够测量不同频
率和不同相位的无功功率。
功率因数表的原理与结构
要点一
总结词
功率因数表用于测量电路中的功率因数，其原理基于有功 功率与视在功率的比值。
相位表是用来测量交流电信号的相位角的仪表，其原 理基于电磁感应定律和交流电的特性。当被测电流通 过相位表的测量线圈时，测量线圈中产生的感应电动 势与被测电流的相位角成正比，因此可以通过测量该 感应电动势的大小来计算出被测电流的相位角。
相位表的结构
相位表通常由测量线圈、整流器、测量机构和指示器等 部分组成。测量线圈用于产生感应电动势，整流器将感 应电动势整流成直流电压，测量机构将直流电压转换成 可测量的电信号，指示器则用于显示测量结果。
电工仪表的误差与准确度
误差来源
由于制造工艺、使用环境、仪器本身 特性等因素，导致测量结果与实际值 存在偏差。
准确度等级
电工仪表的准确度等级通常以精度等 级表示，如0.5级、1.0级等，数字越 小准确度越高。
电工仪表的选用与使用注意事项
选用原则
根据测量需求选择合适的电工仪表，如测量精度、量程、工 作电压等。
要点二
详细描述
功率因数表由电压表、电流表和相位表组成，通过测量电 压、电流的有效值和相位角，计算出有功功率和视在功率 ，从而得到功率因数。它能够指示电路中有功功率与视在 功率的比例，帮助用户了解设备的效率。
05 频率测量仪表
频率表的原理与结构
频率表的原理
(完整版)电工仪表与测量基本知识
电工仪表与测量基本知识电工仪表和电工测量是从事电工专业的技术人员必须掌握的一门知识。
本章介绍电工测量和电工仪表的基本知识。
第一节电工测量基本知识一、电工测量的意义电工测量就是借助于测量设备，把未知的电量或磁量与作为测量单位的同类标准电量或标准磁量进行比较，从而确定这个未知电量或磁量(包括数值和单位)的过程。
一个完整的测量过程，通常包含如下几个方面：1、测量对象电工测量的对象主要是反映电和磁特征的物理量，如电流(I)、电压(V)、电功率(P)、电能(W)以及磁感应强度(B)等；反映电路特征的物理量，如电阻(R)、电容(C)、电感(L)等；反映电和磁变化规律的非电量，如频率(f)、相位(φ)、功率因数(cosφ)等。
2、测量方式和测量方法根据测量的目的和被测量的性质，可选择不同的测量方式和不同的测量方法（详见本节二）。
3、测量设备对被测量与标准量进行比较的测量设备，包括测量仪器和作为测量单位参与测量的度量器。
进行电量或磁量测量所需的仪器仪表，统称电工仪表。
电工仪表是根据被测电量或磁量的性质，按照一定原理构成的。
电工测量中使用的标准电量或磁量是电量或磁量测量单位的复制体，称为电学度量器。
电学度量器是电气测量设备的重要组成部分，它不仅作为标准量参与测量过程，而且是维持电磁学单位统一，保证量值准确传递的器具。
电工测量中常用的电学度量器有标准电池。
标准电阻、标准电容和标准电感等。
除以上三个主要方面外，测量过程中还必须建立测量设备所必须的工作条件；慎重地进行操作，认真记录测量数据；并考虑测量条件的实际情况进行数据处理，以确定测量结果和测量误差。
二、测量方式和测量方法的分类1、测量方式的分类测量方式主要有如下两种：(1)直接测量在测量过程中，能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量，从而直接获得被测量的数值的测量方式称为直接测量。
例如，用电压表测量电压、用电度表测量电能以及用直流电桥测量电阻等都是直接测量。
电工仪表与测量教案
电工仪表与测量教案一、教学目标：1. 让学生了解电工仪表的基本概念、种类和作用。
2. 培养学生掌握电工测量的基本方法和技术。
3. 使学生能够熟练操作电工仪表，进行各种电量测量。
二、教学内容：1. 电工仪表的基本概念：电工仪表的定义、分类和性能指标。
2. 电工仪表的种类：电流表、电压表、功率表、电能表等。
3. 电工测量的基本方法：直接测量法、间接测量法、比较测量法等。
4. 电工测量技术：测量误差、测量准确度、测量仪器的校准等。
5. 电工仪表的使用和维护：选用原则、操作方法、维护保养等。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：电工仪表的基本概念、种类和作用；电工测量的基本方法和技术。
2. 教学难点：电工仪表的原理、测量误差分析及仪表的选用与维护。
四、教学方法与手段：1. 教学方法：讲授、实验、讨论、案例分析等。
2. 教学手段：多媒体课件、实验设备、电工仪表实物等。
五、教学安排：1. 第1课时：电工仪表的基本概念、种类和作用。
2. 第2课时：电工测量的基本方法和技术。
3. 第3课时：电工仪表的选用与使用。
4. 第4课时：电工仪表的维护保养。
5. 第5课时：综合练习与案例分析。
六、教学评价：1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况、实验操作等，占总评的30%。
2. 考试成绩：包括笔试、实验操作考试等，占总评的70%。
七、教学反思：在授课过程中，教师应不断反思教学方法、教学内容和学生反馈，以便及时调整教学策略，提高教学质量。
八、教学拓展：1. 深入了解国内外电工仪表的发展趋势，掌握先进技术。
2. 学习电工仪表在其他领域的应用，如工业自动化、航空航天等。
九、课后作业：1. 查阅相关资料，了解电工仪表的原理及其应用。
2. 结合课堂所学，分析实际工程案例，掌握电工仪表的选择与使用。
十、课程资源：1. 教材：《电工仪表与测量》。
2. 参考书籍：《电工仪表技术手册》、《电工测量原理》。
3. 网络资源：相关学术论文、技术论坛、行业动态等。
电工仪表与测量课程标准
电工仪表与测量课程标准课程名称:电工仪表与测量适用专业：中等职业学校电气技术应用（电气设备安装与维护）专业1．前言1．1课程性质电工仪表与测量是中等职业学校电气技术应用（电气设备安装与维护）专业的一门专业课程,是传授电工仪表与测量知识与培养常用电气测量能力的的专业课，旨在培养学生使用常用电工仪器仪表的能力。
主要内容包括:常用电工仪器仪表的结构、工作原理、技术特性;常用电工仪器仪表的正确使用、简单校验、维护及保养知识；电量及电参量的正确测量;误差产生的原因及清除方法。
1．2设计思路以电气技术应用(电气设备安装与维护）专业中的电工测量基本操作任务为依据设置本课程。
课程内容的选取紧紧围绕掌握电工测量方法所需的职业能力培养目标,同时充分考虑本专业中职生对相关理论知识的需要，并融入维修电工职业资格鉴定四级的相关要求。
本课程建议为80课时.2、课程目标通过本课程的学习，使学生掌握常用电工测量仪表的结构、工作原理、选择以及使用方法、电工测量方法的选择、测量数据的处理等专业基础知识，为完成电工测量的实际操作打下一定的理论基础，同时能够达到维修电工岗位四级职业标准的相关要求。
在完成本课程相关岗位的学习任务中培养学生诚实守信、善于沟通合作的品质，并在此基础上达到以下职业能力培养目标。
⏹了解电工仪表与测量在电工工作中的重要作用及发展概况。
⏹熟悉常用电工仪器仪表的组成结构及工作原理。
⏹掌握常用电工仪器仪表的正确使用、维护及保养知识。
⏹掌握合理选择电工仪器仪表的方法。
⏹会选择合理的测量方法测量电量及电路参数.⏹了解误差产生的原因及误差消除的方法。
3。
课程内容和要求5、实施建议5、1教材编写（1）依据本课程标准编写教材，教材应充分体现任务引领、实践导向的课程设计思想。
(2）以“工作任务"为主线来设计教材，结合职业技能鉴定要求，以岗位需要即“必需、够用”为原则来确定教学内容，根据完成专业教学任务的需要来组织教材内容。
常用电工仪表及测量
定义：用于测量电路中电流值的仪表
工作原理：基于电磁感应原理，将导线中的电流转化为指针的偏转角
种类：直流电流表、交流电流表、微安表等
使用注意事项：正确选择量程、接入电路时注意极性、避免短路等
电压表
定义：用于测量电路中电压的仪表
工作原理：基于电磁感应原理，将电压转换为磁力，再通过指针或数字显示测量结果
特点：结构简单、准确度高、灵敏度高、测量范围广
常见类型：交流电流表、交流电压表、功率表等
电动系仪表
原理：利用电磁感应原理，将测量电流或电压转换为电动系测量机构的转动力矩，从而驱动指针指示被测量值。
特点：测量准确度高、稳定性好、可测量交直流电量。
应用：广泛应用于电力、电子、通信等领域。
分类：电动系电流表、电动系电压表等。
欧姆表
定义：欧姆表是一种用于测量电阻值的电工仪表
工作原理：通过电池供电，经过测量机构与测量线路将测量电阻转换成直流电流，再根据欧姆定律计算出电阻值
特点：可以直接读出电阻值，使用方便，测量范围广
应用：在电子、电力、通讯等领域广泛应用
电工仪表的工作原理
PART THREE
磁电系仪表
原理：基于磁场和电流相互作用产生电动势的原理，通过测量电动势来测量电流或电压。
种类：直流电压表、交流电压表、脉冲电压表等
使用注意事项：正确接入电路，注意量程选择，避免短路或开路
功率表
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
种类：有功功率表、无功功率表、复费率功率表等
定义：功率表是一种测量电路或设备功率的仪表
工作原理：基于电磁感应原理，通过测量电压和电流来计算功率
应用：广泛应用于电力、能源、交通等领域的功率测量和监控
电工指示仪表的误差和准确度
例2－3 在上例中，若改用0.5级、100A的电流表，如果其读数仍然为10A， 则此时的最大相对误差又为多少？
解 该表的最大绝对误差为
Im K %Im 0.5% 100 0.5 A
测得10A时，其最大相对误差为
max
I m I
100%
0.5 100% 5% 10
由此可见，仪表的准确度虽然提高了，但测量结果的误差反而增大了。 这是因为仪表准确度一定时，量限越大的仪表其最大绝对误差越大。所
K % Am ax 100 % Am
显然，准确度表明了仪表基本误差最大允许的范围。 仪表的准确度等级是根据国家标准规定的允许误差大小来划分的。根据 国家标准规定共分七级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级。既在 各级仪表标尺工作部分的所有分度线上，其基本误差不允许超过仪表准 确度等级的数值，见表2-2。
引用误差
仪表测量绝对误差ΔA与该仪表满刻度值Am之比的百分数 A
n Am 100%
最大引用误差 K % Amax 100 % Am 准确度等级K
讨论：为什么不用相对误差 来表示仪表的准确度？
电工指示仪表的误差和准确度解析框图
电气测量技术
第二章 电气测量概述
2.1电工指示仪表的基本原理及组成 2.2 电工指示仪表的分类、标志和型号 2.3 电工指示仪表的误差和准确度 2.4对电工指示仪表的主要技术要求 2.5电工测量仪表-直读式仪表 2.6 电工仪表的选择与校验
2.3 电工指示仪表的误差和准确度
1．仪表误差
电工指示仪表的误差可分为两类：基本误差和附加误差。 1）基本误差 基本误差是指仪表在规定的使用条件下测量时，由于仪表本身结构上 和制作上不完善所形成的固有的误差。 例如，标尺刻度不均匀、轴尖和轴承之间发生的摩擦等原因，均会造 成这类误差。 2）附加误差 使用仪表测量的过程中，由于非正常条件形成的误差，称为附加误差。 例如，环境温度、周围电磁场、频率、电波的影响以及仪表安放位置 不符合要求等，均会引起此类误差。
电工仪表及测量第九章 电测量指示仪表的选择与校验
UM
锯齿波
0.577 UM
1 4 UM 3
0.5U M
1 U M
梯形波
一般把0.1、0.2级仪表作为标准表或作为精密测量仪表。0.5、1.0级仪表作为实验室测量仪表，1.5级以下的作为一般工 程测量仪表，超过0.1级则需要选用比较仪表，例如电位差计。 因为测量误差为仪表误差和扩程装置误差两部分之和，所以应选择比测量仪器本身高2~3级的配套用的扩大量程的装置 （例如分流器、附加电阻、互感器等）。 仪表与扩程装置配套使用时，它们之间的准确度关系见表9-4。 表9-4仪表与扩程装置准确度关系 仪表等级 0.1 0.1 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 分流器或附加电阻 不低于0.05 不低于0.1 不低于0.2 不低于0.5 不低于0.5 不低于0.5 不低于1.0 电流或电压互感器
几十毫安到几 十安
10V到几百伏 大 可测非正弦交 流有效值 弱 不均匀（功率 均匀） 小 小 最贵 作板式交直流 标准表及一般 实验室电表 大 可测非正弦交 流有效值 强 不均匀 小 较大 较便宜 几十伏到 500kV 极小 可测非正弦交 流有效值 — 不均匀 大 小 贵
几十毫安到几 十安
几十伏到几百 伏 大 可测非正弦交 流有效值 强
0.2（加入更正值） 0.2（加入更正值） 0.2（加入更正值） 1.0 1.0
三、仪表量限的选择
所有指示仪表，只有在合理量限下，仪表准确度才有意义，否则测量误差会很大。例如用量限为150V，0.5级电压表，测 量100V电压，测量结果中可能出现的最大绝对误差为
m K % Am 0.5% 150 0.75(V ) 相对误差为 0.75 1 m 0.75% Ax1 100 同一电压表测量20V电压可能出现的最大相对误差为 0.75 2 m 3.5% Ax 2 20 计算结果表明， 是 的五倍，故测量误差不仅与仪表准确度有关，而且与使用的量限有密切关系，一定要把仪表准确度
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有效值 1.11 —
峰值 1.57 1.414
峰峰值 3.14 2.83
峰值
峰峰值
0.637
0.318
0.707
0.354
—
0.500
2.00
—
如果用按正弦波刻度的有效值电表测量非正弦波，那么仪表读出的有效值是否等于非正弦波的真正有效值，必须视仪表 的类型而定。电动系、电磁系仪表它们的转动力矩由有效值决定，所以不论被测电压或电流的波形是否是正弦，都可以直接 读出有效值（当然还要看频率范围是否允许）。如果是整流系仪表，例如万用表，它们的转动力矩由平均值所决定，读出的 有效值，不等于被测的非正弦有效值，必须根据波形因数换算，即 1 （式9--1） Ux UK 2.22 式中 U——按刻度读出的电压值； 2.22——正弦波半波整流波形因数； K——被测电压波形因数（可参看表9-3）； Ux——被测电压实际值。 可见测量非正弦电流或电压的有效值，选用电动系仪表，电磁系仪表读数比较方便，但频率范围有限，整流系仪表则增 加换算的麻烦。
第一节 电测量指示仪表的技术特性比较
表9-1中给出了常用各种电测量指示仪表的技术特性综合比较，其中只列出了各种电工指示仪表的主要特性。应当指出： 仪表的结构决定了它的特性，例如，整流系仪表是由磁电系表头与整流电路组成，因此它具有磁电系仪表的部分特性，同时 又具有由于整流电路（整流元件）所造成的特性。 表9-1中所列的静电系仪表，可直接测量几十千伏甚至更高的电压，亦可以测量很低的电压，并能交、直流两用。它的主 要特性有： 1）能测量有效值，因为偏转角与U2成正比，因此能用来作传递仪表。 2）使用频率范围宽，能在直流和交流10Hz至几兆赫范围上使用。 3）输人阻抗高，测直流时，它的电阻是绝缘通路的漏泄电阻。在测量直流或交流时，功耗都极小。 4）非线性标尺，近似为平方规律，但可以用改变叶片形状等措施加以改善。
表9-1
型式 性能 测量基本量（不加说明时为 电流或电压） 磁电系 整流系 交流平均值 （在正弦交流 下刻度一般按 有效值刻度） 45~1000Hz （有的可达 5000Hz） 0.5~2.5级
各种电工指示仪表的性能比较
电磁系 电动系 铁磁电动系 静电系 感应系
直流或交流的 恒定分量
交流有效值或 直流
第九章 电测量指示仪表的选择与校验
为了在实际中更好地选择和使用各种指示仪表，对各种电测量指示仪表的技术特性进行比较是非常重要的。通过各方面 特性比较，才能正确选择出合适的仪表。电测量指示仪表在使用一段时间后，其技术特性将发生变化，如果变化太大，将影 响测量的准确性，因此，使用中的或修理后的电工仪表，都必须定期进行校验。本章将讨论有关仪表的选择和校验的相关问 题。
第九章 电测量指示仪表的选择与校验
第一节 电测量指示仪表的技术特性比较 第二节 电测量指示仪表的选择 一、按被测量的性质选择仪表的类型 二、仪表准确度的选择 三、仪表量限的选择 四、仪表内阻的选择 五、仪表工作条件的选择 第三节 电流表和电压表的校验 一、校验的基本知识 二、直接比较法校验电工仪表的线路 第四节 功率表和电能表的校验 一、功率表的校验 二、电能表的校验 三、电能表校验步骤及校验接线 思 考 题
几十毫安到几 十安
10V到几百伏 大 可测非正弦交 流有效值 弱 不均匀（功率 均匀） 小 小 最贵 作板式交直流 标准表及一般 实验室电表 大 可测非正弦交 流有效值 强 不均匀 小 较大 较便宜 几十伏到 500kV 极小 可测非正弦交 流有效值 — 不均匀 大 小 贵
几十毫安到几 十安
几十伏到几百 伏 大 可测非正弦交 流有效值 强
二、仪表准确度的选择
选择电压表或电流表的准确度必须结合测量要求，根据实际需要选择合适的准确度。仪表的准确度既不能选的太低，也 不能选的太高。因为选用高准确度的仪表，不仅价格高，而且使用时有许多严格的操作规范和复杂的维护保养条件，这便会 增加不必要的负担，同时也不一定都能收到准确的测量效果。
第二节 电测量指示仪表的选择
合理地选择仪表和测量方法是完成某项测量任务的保证，所谓合理选用是指在工作环境、经济比较、技术要求等前提下 选择型式、准确度和量程均适当的仪表，以及选择正确的测量电路、测量方式、方法以保证要求的测量精度，一般按以下原 则进行选择。
一、按被测量的性质选择仪表的类型
1）看被测量是交流还是直流 直流可选用直流电位差计、磁电系、电动系或电磁系仪表。交流则可选用电动系和电磁系。由于直流测量的准确度一般 比交流高，所以测量交流也可以先通过变换器，将交流转换成直流，然后用直流仪表进行测量。 2）看被测量是低频还是高频 对于50Hz的工频，电磁系、电动系、感应系都可以使用。电动系和整流系还可以扩大到几千Hz，超过1000Hz的交流，一 般要选用电子伏特计，也可选用热电系仪表，热电系仪表是热电变换器与磁电系的组合，交流电经电阻转换为热能，然后用 变换器转换为直流电压再进行测量。 3）看被测量是正弦还是非正弦 常用交流表都是用正弦波的交流进行刻度的，并且一般皆刻成有效值。这些表都属于有效值电表，可以用来测量正弦波 的有效值。如果要测量正弦波的平均值、峰值、峰峰值则可按表9-2的关系进行换算。
交流有效值或 交流有效值或 直流，交、直 直流，交、直 流功率及相位、 流功率及相位、 频率等 频率等 一般用于50Hz 一般为0.5~2.5 级高可达 0.1~0.05级 一般用于50Hz
直流或交流电 压
交流电能及频 率
使用频率范围
一般用于直流 一般为0.5~2.5 级高可达 0.1~0.05级
一般用于50H确度（等级）
0.5~2.5级
1.5~2.5级
1.0~2.5级
1.0~3.0级
电流
量限大 致范围 电压 功率损耗
几微安到几十 微安
几千毫伏到 1kV 小
几十毫安到几 十安
1V到数千伏 小 测量交流非正 弦有效值的误 差很大
几毫安到100A 左右
10V到1kV左 右 大 可测非正弦交 流有效值 弱 不均匀 大 小 便宜 作板式及一般 实验室电表
波形影响
防御外磁场能力 标尺分度特性 过载能力 转矩（指通过表头电流相同 时） 价格（对同一准确度等级的 仪表的大致比较） 主要应用范围 强 均匀 小 大 贵
强 接近均匀 小 大 贵
大 最大 便宜
作直流电表
作万用电表
板式电表
作高压电压表
作电能表
表9-2 换算表 求 已知 平均值 有效值
平均值 — 0.900