第七章电工仪表

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1、第七章 电工测量仪表基本要求：基本要求：1. 了解常用几种电工测量仪表的基本构造和工作原理并能正确使用2. 了解测量误差和仪表准确度等级的意义、量程范围和选用方法3. 学会常见几种物理量的测量方法4. 了解非电量的电测法5. 了解与防雷检测有关的测试仪表 重点及难点重点及难点：1.常用几种电工测量仪表的基本构造和工作原理2.测量误差和仪表准确度等级的意义、量程范围和选用方法第一节 电工测量仪表基础知识 计算法 求电路中物理量 测量法 电工仪表：用于电气工程测量的仪表电工测量仪表的作用与优点电工测量仪表的作用与优点 监测用 作用：作用： 维修用 优点优点： 1 电工测量仪表的结构简单，使用方便，

2、井有足够的准确度； 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 电工测量仪表可以解决远距离的测量问题，为集中管理和控制提供了条件；4 能利用电工测量的方法对非电量(如温度、压力、速度、水位及机械变形等)进行测量。 二、仪表的分类及符号分类分类1按照被测量的种类分：2按照工作原理分类3. 按照电流的种类分类：分为直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表4. 按照准确度分类： 目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为0.1，0.2，0.5，1.0，15，25和5.0七级。这些数字是表示仪表的相对额定误差的百分数。5.按取值方式分：指针直读式、比较式、图示法、数字表1.按照被

3、测量的种类分 2按照工作原理分类5.按取值方式分仪表的符号 仪表盘上的符号它标志着仪表的基本技术特征，包括如下几个部分： 被测量单位的符号 被测量单位的符号 工作原理图符号 电流种类符号、 准确度等级符号、 工作位置符号 绝缘强度符号 第二节 常用电工仪表的工作原理 工作原理，主要是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存在着一定的关系 Tf(I) 为了使仪表可动部分的偏转角与被测量成一定比例，必须有一个与偏转角成比例的阻转矩Tc来与转动转矩T相平衡，即 TTc这样才能使仪表的可动部分平衡在一定位置，从而反映出被测量的大小。 电工仪表的结构 在

4、通常的直读式仪表中主要是由以下三个部分组成：1.产生转动转矩的部分2.产生阻转矩的部分3. 阻尼器阻尼器 仪表的可动部分由于惯性的关系，当仪表开始通电或被测量发生变化时，不能马上达到平衡，而要在平衡位置附近经过一定时间的振荡才能静止下来。为了使仪表的可动部分迅速静止在乎衡位置，以缩短测量时间，需要有一个能产生制动力(阻尼力)的装置。阻尼器只在指针转动过程中才起作用，一、磁电系仪表的工作原理磁电式仪表的优缺点及用途优点： 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗电能量少；由于仪表本身的磁场强，所以受外界磁场的影响很小。缺点： 只能测量直流，价格较高；由于电流须流经螺旋弹簧（游丝），因此不能承受较

5、大过载。 用途 磁电式仪表常用来测量直流电压、直流电流及电阻等。二、电磁式仪表工作原理当线圈中通有电流时，产生磁场，两铁片均被磁化，同一端的极性是相同的，因而互相推斥，可动铁片因受斥力而带动指针偏转。在线圈通有交流电流的情况下由于两铁片的极性同时改变，所以仍然产生推斥力。 电磁式仪表的优缺点及用途 优点：构造简单；价格低廉，可用于交直流；能测量较大电流和允许较大的过载。 缺点：刻度不均匀；易受外界磁场(本身磁场很弱)及铁片中磁滞和涡流(测量交流时)的影响，因此准确度不高。 用途： 测量交流电压和电流。三、电动式仪表 电动式仪表的优缺点及用途 优点：适用于交直流，同时由于没有铁心，所以准确度较高

6、。 缺点：受外界磁场的影响大本身的磁场很弱)，不能承受较大过载 用途： 在交流或直流电路中测量电流、电压及功率等。四、感应系仪表的工作原理五、热偶系仪表的工作原理六、静电系仪表的工作原理 第三节 常用安装式电工仪表 指固定安装在开关扳、控制屏及电气设备面板上使用的仪表，用来测量交、真流电路中的各种参数。 按形状分为： 方形仪表 槽形仪表 广角度仪表功率因数表原理功率表工作原理单相功率表有两组线圈，一组电流线圈为固定的，另一组线圈串接个附加电阻R作为电压线圈且是可动的(动圈)，可动线圈所受转动力矩的大小与两线圈中电流的乘积成正比。而固定线圈中的电流又与负载的电压成正比因此，可动线圈的转动力矩M，

7、便和负载中的电流I及负载的电压U的乘积成正比。在直流电路中其功率为PUI、因此，M便与P成正比 。 功率指针的偏转角可直接指出电功率的数值。在交流电路其功率为PUI cos 第四节 便携式电工仪表一 、万用表的结构表头（测量机构)、测量线路、转换开关、面板、表壳部分组成图图1.18 MF-30型万用表的面板图型万用表的面板图上一页下一页返 回图1.23 DT890型数字万用表的面板图1-显示器显示器 2开关开关3电容插口电容插口 4电容调零器电容调零器 5插孔插孔6选择开关选择开关 7h hFEFE插口插口上一页下一页返 回二、钳形电流表原理是建立在电流互感器工作原理基础上的，它可在不切断电路

8、的情况下测量电流 1)正确选择量限； 当被测电流小于5A时，为了得到较准确的读数，在条件许可时，可将导线多绕几圈放近钳口进行测量其实际电流数值应为仪表读数除以放进钳口的导线根数。2)测量交流电流时使被测量导线位于钳口中部。并使钳口 紧密闭合图图1.24 钳形电流表的使用钳形电流表的使用上一页下一页返 回（3)使用钳形电流表如何判断所测数据 测三相导线其中一根时 ，所得数据就是该根导线流过的电流值。 测三相导线其中二根时，若为三相平衡电流，所得数据就是第三根导线流过的电流值。 若将三根导线同时圈入钳口时，电流为零。三、兆欧表 兆欧表又称绝缘电阻测试仪，是一种测量高电阻的仪表，经常用它测量电气设备

9、的绝缘电阻值。兆欧表的表盘刻度以兆欧(M)为单位。绝缘材料在电工技术中主要利用它的绝缘性能来隔离带电的或不同电位的导体使电流按一定方向流动。一、对绝缘电阻测试仪的要求1. 最大误差不应超过+/- 30 %。2.应采用直流测试电压。3.在与被测电阻（Ri = Un 1000 /V）串联的 5 F电容器的情 况下，测试结果应与没有连接电容器的情况不同，并大于10%。 4.测试电压不应超过1.5 Un的数值。5.流过被测电阻的测试电流Un 1000 /V应至少为1 mA。6.测试电流不应超过15 mAp的数值，而交流分量不应超过1.5 mA7.高达1.2 Un、与测试设备相连并持续10秒的外部交流或

10、直流电压，不应损坏该设备。 图1.25 兆欧表上一页下一页返 回 1. 应在首次将电源电压连接到设备上之前进行绝缘电阻的测试。所有开关应闭合，所有负载都断开，对整个设备进行测试，并确保测试结果不受任何负载的影响。 2. 可能需要加压一分钟使充电电流和吸收电流降为零，只剩下漏导电流。尤其是对于含有大电容的设备（例如长电缆）进行测量前、后都要充分放电，防止因储能电容放电而造成触电或使仪表损坏。 3. 由于测试电压较高，应戴好绝缘手套并在确定连接好试品后再行测试，防止人身遭电击。绝缘电阻测试的注意事项绝缘电阻的最小容许值举例1. 低压电缆线路绝缘电阻用 500V 或1000V档测500米长新线路不应

11、低于10M;注意放电60120S。2. 新电机用1000V档测相间及相对地绝缘电阻不应低于1 M。 旧电机用1000V档测相间及相对地绝缘电阻不应低于0.5M。3.低压并联电容器用1000V档测相对地绝缘电阻不应低于1 000M。注意不要测极间，否则是充电。4.SPD绝缘电阻测试（IEC61643：2002连接至低压配电系统的电涌保护器 第1部分 性能要求及试验方法 7.9.7）在潮湿箱中放置48小时，施加500V直流电压，5秒后测量绝缘电阻带电部件与可触及到的SPD金属部件（外露导电部分）之间应不小于5 MSPD主电路与辅助电路（如有的话）之间应不小于2M。5.RCD相间及相对外壳间绝缘电阻

12、应不小于2M。6. 断路器用500V档测相间及相对地绝缘电阻不应低于1 0 M。四、接地电阻测试仪1.用途： 主要用来直接测量接地装置的流散电阻值和土壤电阻率2.结构和原理 电位降法电位降法目前，作为接地电阻的测量方法，最广泛采用的是电位降法（The fall of potential method）。 下图表示电位降法的构成。在图中，E是作为测量对象的接地电极。C、P是测量用的辅助电极在离E适当的距离处打入，C是电流电极，P是电位电极。在EC间接上电源就有电流流人大地。若流入大地的电流为IA，EP间的电位差为VV，那么 R=VI 就是接地电阻的测量值。 。 当电位分布曲线的中央产生水平部分，

13、可判定电流辅助电极离主接地电极己充分远，双方电极已几乎无关。因此，如把电位分布曲线水平部测定的电位差Ex，被除以那时的电流值，就可求出E的接地电阻。3.接地电阻测试仪的选择 通常有满足用户要求的各种接地系统，这些系统需要具有不同的测试原理的测试仪器。例如 ： 内部供电（正弦波）和两个测试探头的原理； 采用不带辅助测试探头的外部测试电压的原理； 采用外部测试电压和辅助测试探头的原理； 采用内部供电、两个测试探头和一个测试夹钳原理 ； 使用两个测试夹钳的无接地桩测试原理4.接地电阻测量应注意事项 要意识到，在被测试的接地系统中经常存在高电平干扰信号。这一点尤其涉及到工业中的接地系统和电源变压器等，

14、其中，强大的放电电流会流向大地。在特别靠近高压配电线、铁路等处的接地电极周围区域常常存在较高的漏电电流。应此，要注意测量干扰地电压，看是否超过了仪器规定值。 注意电压辅助电极和电流辅助电极与接地极的距离。C2 = 深度（接地桩电极）或对角线（带式电极） 5 与电压测试探头的距离P2（62%） = 距离 C2 0.62 注意电压辅助电极和电流辅助电极间分开一定距离，不要缠绕在一起，避免相互干扰。 在建筑物高处测试时若需要加接测试线，应扣除这段加接线的阻抗值，此段加接线的阻抗值必须是用本仪器测试出来的值。有时，此段加接线的阻抗值比接地体的电阻还要大。（这种事情一般发生在测试信号频率较高以及加接测试线打圈未能全部放开的场合） 在开始测试之前要识别接地系统的类型。应根据类型选择适当的测试方法。 无论选择了何种方法，测试结果应在与容许值对比之前接受校正。五、直流双臂电桥 直流双臂电桥又称凯尔文电桥1.用途：它是一种测量小电阻的仪器，通常测量1051之间的电阻 ，测量准确度较高。2.原理 Rn为标准电阻（前进读数加滑线读数)作为电桥的比较臂Rx为被测电阻，R1R4为桥臂电阻，R为粗连接导线的电阻R2/R1为电桥的比例臂当电桥平衡时，即C、D两点电位相等时