(精品)仪器仪表1.ppt
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1、课程内容常用仪器、仪表及安全使用主讲:长沙供电段教育科彭海石 常用仪表及安全使用常用仪表及安全使用概念概念:仪表:在电工技术中,测量各种电磁量仪表:在电工技术中,测量各种电磁量的仪器仪表统称为电工仪表。的仪器仪表统称为电工仪表。第一节第一节 仪表的分类及工作原理仪表的分类及工作原理第二节第二节 仪表的误差和准确度仪表的误差和准确度第三节第三节 电流和电压测量电流和电压测量第四节第四节 功率和电能的测量功率和电能的测量第五节第五节 电阻的测量电阻的测量第六节第六节 万用表万用表第七节第七节 钳形电流表钳形电流表第八节第八节 摇表和接地电阻测量仪摇表和接地电阻测量仪 常用仪表及安全使用常用仪表及安
2、全使用 用来直接测用来直接测量被测量的量被测量的大小。大小。通过同基准通过同基准的比较来获的比较来获得被测值的得被测值的大小。大小。第一节第一节 仪表的分类及工作原理仪表的分类及工作原理直读式直读式比较式比较式 仪表仪表(按测量方法分)(按测量方法分)直读式电工仪表直读式电工仪表(按指示方式分)(按指示方式分)数字式数字式 利用指针转动的位利用指针转动的位置来反映被测量值的大置来反映被测量值的大小,其工作原理和内部小,其工作原理和内部结构都比较简,价格较结构都比较简,价格较低,测量精度较低。低,测量精度较低。指示式指示式 利用数码管或液晶利用数码管或液晶显示被测量值的大小,显示被测量值的大小,
3、性能好,精度高性能好,精度高 按仪表的按仪表的工作原理分工作原理分一、指示仪表分类一、指示仪表分类磁电式磁电式电磁式电磁式电动式电动式感应式感应式整流式整流式数字式数字式常用仪表常用仪表按被测量按被测量电源的种电源的种类分类分一、指示仪表分类一、指示仪表分类直流仪表直流仪表交流仪表交流仪表交直流两用仪表交直流两用仪表按使用按使用方法分方法分一、指示仪表分类一、指示仪表分类安装式仪表安装式仪表可携式仪表可携式仪表按被测量按被测量的名称分的名称分一、指示仪表分类一、指示仪表分类电流表电流表电压表电压表功率表功率表电度表电度表欧姆表欧姆表兆欧表兆欧表一、指示仪表分类一、指示仪表分类按防护性能分按防护
4、性能分普通型普通型防尘型防尘型防溅型防溅型防水型防水型水密型水密型气密型气密型隔爆型隔爆型一、指示仪表分类一、指示仪表分类按仪表使按仪表使用条件分用条件分A,A1,B,B1,C五组五组按仪表准确按仪表准确度等级分度等级分七级七级0.1,0.2,0.5,1.01.5,2.5,5.0一、指示仪表分类一、指示仪表分类按仪表对外按仪表对外界磁场的防界磁场的防御能力不同御能力不同分四个等级分四个等级二、常用电工仪表的工作原理二、常用电工仪表的工作原理常用的电工仪表常用的电工仪表 主要有三种主要有三种磁电式仪表磁电式仪表电磁式仪表电磁式仪表电动式仪表电动式仪表磁电式仪表磁电式仪表(1)结构和工作原理)结构
5、和工作原理 磁电式仪表主要由磁电式仪表主要由固定部分固定部分和和可动部分可动部分组组成。(如下图)成。(如下图)磁电式仪表磁电式仪表结构结构固定部分固定部分磁铁磁铁1极掌极掌2固定铁芯固定铁芯3产生均匀产生均匀 的磁场的磁场作作用用磁电式仪表磁电式仪表结构结构可动可动部分部分可动线圈可动线圈4游丝游丝5指针指针6可动线圈通电可动线圈通电时产生转动,时产生转动,带动指针偏转,带动指针偏转,指示读数。指示读数。作作用用原原 理:理:当被测电流通过可动线圈时,在磁铁当被测电流通过可动线圈时,在磁铁磁场的作用下,可动线圈产生一个转动力矩而磁场的作用下,可动线圈产生一个转动力矩而发生偏转,仪表指针随之偏
6、转。同时,装在转发生偏转,仪表指针随之偏转。同时,装在转轴上的游丝变形,产生反作用力矩。当转动力轴上的游丝变形,产生反作用力矩。当转动力矩与反作用力矩平衡时,指针稳定在某一个位矩与反作用力矩平衡时,指针稳定在某一个位置,并在标尺上指出被测量值。指针偏转角与置,并在标尺上指出被测量值。指针偏转角与被测电流的大小成正比。被测电流的大小成正比。磁电式仪表磁电式仪表原理原理磁电式仪表磁电式仪表特点特点特特点点1、刻度均匀分布、刻度均匀分布2、只适用测量直流电。、只适用测量直流电。3、功率消耗低,测量灵敏度高,受外、功率消耗低,测量灵敏度高,受外 磁场影响小。磁场影响小。4、过载能力较差。、过载能力较差
7、。5、结构复杂、结构复杂磁电式仪表磁电式仪表用途用途磁电式仪表磁电式仪表主要用于直流电流和电主要用于直流电流和电压的测量压的测量整流元件整流元件配合用于交流电压和电流用于交流电压和电流的测量的测量交换电流交换电流配合用于功率、频率等其用于功率、频率等其它电量的测量它电量的测量电磁式仪表电磁式仪表分类分类 根据仪表转动力矩产生方式,电磁式仪表可分为根据仪表转动力矩产生方式,电磁式仪表可分为扁线圈吸引型扁线圈吸引型和和圆线圈排斥型圆线圈排斥型。(如下图)。(如下图)扁线圈吸引型仪表原理原原 理:理:当被测电流通过扁线圈时,在线圈周围产当被测电流通过扁线圈时,在线圈周围产生磁场,偏心动铁片在磁场作用
8、下被吸入线圈,生磁场,偏心动铁片在磁场作用下被吸入线圈,指针也随之偏转。当转动力矩与游丝产生的反指针也随之偏转。当转动力矩与游丝产生的反作用力矩平衡时,指针便稳定在某一确定的位作用力矩平衡时,指针便稳定在某一确定的位置,指示出被测量值。置,指示出被测量值。圆线圈排斥型仪表原理原原 理:理:当被测电流通过线圈时,线圈磁场使动铁当被测电流通过线圈时,线圈磁场使动铁片和定铁片同时被磁化为同一极性,两铁片互片和定铁片同时被磁化为同一极性,两铁片互相排斥,产生转动力矩,使动铁片带动指针偏相排斥,产生转动力矩,使动铁片带动指针偏转指示仪表读数。反作用力矩同样由游丝产生。转指示仪表读数。反作用力矩同样由游丝
9、产生。电磁式仪表电磁式仪表特点特点特点1 1、刻度不均匀。、刻度不均匀。2 2、可测量交直流。、可测量交直流。3 3、功率消耗大,灵敏度低,受、功率消耗大,灵敏度低,受 外磁场干扰大。外磁场干扰大。4 4、过载能力强。、过载能力强。5 5、结构简单,价格低。、结构简单,价格低。用用 途途:电磁式仪表是测量交流电压和交流电磁式仪表是测量交流电压和交流电流的最常用的仪表。测量交流电时,电流的最常用的仪表。测量交流电时,仪表所指示的数值是交流电的有效值。仪表所指示的数值是交流电的有效值。电磁式仪表电磁式仪表用途用途电动式仪表电动式仪表结构结构电动式仪表由电动式仪表由固定线圈固定线圈和和可动线圈可动线
10、圈组成。见下图组成。见下图 原原 理:理:当被测电流当被测电流I1通过固定线圈时,线通过固定线圈时,线圈产生大小与圈产生大小与I1成正比的磁场。同时可动线圈成正比的磁场。同时可动线圈通过电流通过电流I2,可动线圈在固定线圈磁场的作用,可动线圈在固定线圈磁场的作用下产生转动力矩,带动指针偏转一个角度。当下产生转动力矩,带动指针偏转一个角度。当转动力矩与游丝反作用力矩平衡时,指针的偏转动力矩与游丝反作用力矩平衡时,指针的偏转角即表示被测量的数值。转角即表示被测量的数值。电动式仪表电动式仪表原理原理电动式仪表电动式仪表特点特点特特点点1 1、电动式仪表转动力矩与通过固定、电动式仪表转动力矩与通过固定
11、 线圈的电流和可动线圈的电流乘线圈的电流和可动线圈的电流乘 积有关。积有关。2 2、可测量交直流。、可测量交直流。3 3、有较高的测量精度,最高可达到、有较高的测量精度,最高可达到 0.10.1级准确度。级准确度。4 4、可动线圈和游丝截面积小,过载、可动线圈和游丝截面积小,过载 能力较差。能力较差。电动式仪表用于测量交、直流电路的电压、电动式仪表用于测量交、直流电路的电压、电流或者如功率、功率因数等这类与两个电量电流或者如功率、功率因数等这类与两个电量有关的物理量。由于它具有较高的测量准确度,有关的物理量。由于它具有较高的测量准确度,所以特别适合对交流电进行精密测量。所以特别适合对交流电进行
12、精密测量。电动式仪表电动式仪表应用应用三、电工仪表的型号三、电工仪表的型号 电工仪表的型号是按规定的编号规则编制的,电工仪表的型号是按规定的编号规则编制的,它可反映出仪表的用途和工作原理,不同结构形式它可反映出仪表的用途和工作原理,不同结构形式的仪表有不同的编号规则。的仪表有不同的编号规则。安装式仪表的型号一般由形状代号,系列代号,安装式仪表的型号一般由形状代号,系列代号,设计序号,用途代号组成。形状代号第一位表示面设计序号,用途代号组成。形状代号第一位表示面板的最大尺寸,第二位表示仪表的外壳尺寸,系列板的最大尺寸,第二位表示仪表的外壳尺寸,系列代号表示仪表的工作原理编制,用途代号表示测量代号
13、表示仪表的工作原理编制,用途代号表示测量的量。的量。例如:例如:44C2-A型电流表,其中,型电流表,其中,”44“为为形状代号,表示面板和外壳为形状代号,表示面板和外壳为40mm,“C”表表示磁电系仪表,示磁电系仪表,“2”为设计序号,为设计序号,“A”表示测表示测量电流。量电流。可携式仪表的型号除了不用形状代号外,其可携式仪表的型号除了不用形状代号外,其他部分与安装式仪表相同。他部分与安装式仪表相同。三、电工仪表的型号三、电工仪表的型号 例如:例如:T62-V型电压表,其中型电压表,其中“T”表示电磁表示电磁系仪表,系仪表,“62”为设计序号,为设计序号,“V”表示测量电压。表示测量电压。
14、电度表的型号与可携式仪表基本相同,只是在型电度表的型号与可携式仪表基本相同,只是在型号前再加上一个号前再加上一个“D“。例如,。例如,”DD“表示单相电表示单相电度表,度表,”DT“表示三相四线电度表,表示三相四线电度表,”DS“表示表示三相有功电度表,三相有功电度表,”DX“表示无功电度表。表示无功电度表。三、电工仪表的型号三、电工仪表的型号四、电工仪表的常用符号四、电工仪表的常用符号常见符号见下表:常见符号见下表:五、电工仪表的选用五、电工仪表的选用仪表选用1、根据测量对象选择相应的仪表。、根据测量对象选择相应的仪表。2、根据被测量对象的大小,选择合、根据被测量对象的大小,选择合 适的量程
15、。适的量程。3、根据被测量的精度要求。、根据被测量的精度要求。4、注意仪表使用的规定条件。、注意仪表使用的规定条件。第二节第二节 仪表的误差和准确度仪表的误差和准确度一、仪表的误差及其分类一、仪表的误差及其分类 在电工测量中,我们把测量值与被测实际值之在电工测量中,我们把测量值与被测实际值之间的差值叫做仪表的测量误差。根据引起误差的原因间的差值叫做仪表的测量误差。根据引起误差的原因,可将仪表的误差分为基本误差和附加误差两种。,可将仪表的误差分为基本误差和附加误差两种。一、仪表的误差及其分类一、仪表的误差及其分类基本误差:基本误差:仪表在规定的正常工作条件下使用时而产仪表在规定的正常工作条件下使
16、用时而产生的误差。生的误差。附加误差:附加误差:在测量中,由于未能满足电工仪表的正常在测量中,由于未能满足电工仪表的正常工作条件而产生的误差叫做附加误差。工作条件而产生的误差叫做附加误差。二、仪表误差的表示方法二、仪表误差的表示方法1、绝对误差、绝对误差:=AxA0绝对误差绝对误差测量值测量值被测量被测量实际值实际值一、仪表误差的表示方法一、仪表误差的表示方法2、相对误差、相对误差Y:Y=/A0100%因因Ax与与A0相差不大,所以常用相差不大,所以常用Ax代替代替A0进行近进行近似计算,即:似计算,即:Y=/AX100%相对误差相对误差绝对误差绝对误差实际值实际值相对误差相对误差n 测量不同
17、大小的被测量时,用绝对误差是无测量不同大小的被测量时,用绝对误差是无法比较测量结果的准确程度的。法比较测量结果的准确程度的。n例如:测量例如:测量100V的电压,绝对误差是的电压,绝对误差是1V,测量,测量10V的电压,绝对误差也是的电压,绝对误差也是1V,虽然两次的绝对,虽然两次的绝对误差都是误差都是1V,但你会认为第一次测量的结果较准,但你会认为第一次测量的结果较准确,因为第一次的测量误差为确,因为第一次的测量误差为1%,而第二次的,而第二次的误差为误差为10%,这就是相对误差的概念。,这就是相对误差的概念。一、仪表误差的表示方法一、仪表误差的表示方法3、引用误差、引用误差Ym:Ym=/A
18、m100%引用误差引用误差绝对误差绝对误差实际值实际值三、仪表的准确度三、仪表的准确度 在电工测量中,通常用仪表的引用误差来表示仪在电工测量中,通常用仪表的引用误差来表示仪表的准确度等级。表的准确度等级。如一只量程为如一只量程为100V的电压表,在测量中可能产生的电压表,在测量中可能产生的最大绝对误差是的最大绝对误差是1V,由此计算其引用误差为:,由此计算其引用误差为:Ym=1/100100%=1%,则这只电压表具有则这只电压表具有1.0级准确度。级准确度。我国生产的电工仪表准确度分为七级,各级引用误我国生产的电工仪表准确度分为七级,各级引用误差如下表所示:差如下表所示:三、仪表的准确度三、仪
19、表的准确度准确度等级准确度等级 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0引用误差引用误差0.1%0.2%0.5%1.0%1.5%2.5%5.0%标准表标准表实验室用实验室用电气工程测量电气工程测量 例如:测量例如:测量10V电压,选用准确度电压,选用准确度0.5级,量程级,量程100V的电压表。测量中可能出现的最大绝对误差是:的电压表。测量中可能出现的最大绝对误差是:三、仪表的准确度三、仪表的准确度Ym=/Am100%=0.5%100=0.5V测量测量10V电压时的最大相对误差为:电压时的最大相对误差为:Y=/A0100%=0.5V/10100%=5%如果选用准确度如果选用准确度
20、1.5级,量程级,量程15V的电压表,则的电压表,则测量中可能出现的最大绝对误差是多少呢?测量中可能出现的最大绝对误差是多少呢?=1.5%15=0.225V 测量测量10V电压时的最大相对误差为:电压时的最大相对误差为:Y=/A0100%=0.225V/10100%=2.25%三、仪表的准确度三、仪表的准确度第三节第三节 电流和电压测量电流和电压测量 电流与电压是两个基本的电磁量。电流电流与电压是两个基本的电磁量。电流和电压的测量不但本身十分重要,而且其它和电压的测量不但本身十分重要,而且其它电磁量和非电量也可转换成电流与电压进行电磁量和非电量也可转换成电流与电压进行测量。所以电流和电压的测量
21、是电气测量的测量。所以电流和电压的测量是电气测量的基础。基础。一、电流的测量一、电流的测量磁电系磁电系电磁系电磁系电动系电动系直流直流电流电流交流交流电流电流1、电流表结构形式的选择、电流表结构形式的选择一、电流的测量一、电流的测量2、电流表量程的选择、电流表量程的选择被测量大被测量大小已知时小已知时被测量大被测量大小未知时小未知时选用较大选用较大量程试测量程试测换用适换用适当量程当量程一、电流的测量一、电流的测量3、电流表的接线方法、电流表的接线方法 测量电流时,电流表必须串接在被测电路中。测量电流时,电流表必须串接在被测电路中。使用磁电系电流表测量直流时,还应注意使电流从使用磁电系电流表测
22、量直流时,还应注意使电流从“+”接线端流入,接线端流入,“”接线端流出电流表,否接线端流出电流表,否则,指针将反向偏转,电流表会受到损伤。则,指针将反向偏转,电流表会受到损伤。一、电流的测量一、电流的测量4、电流表内阻对测量值的影响、电流表内阻对测量值的影响 为了减小电流表接入电路后对电路原始状态的为了减小电流表接入电路后对电路原始状态的影响,应选用内阻远小于被测电路电阻的电流表,影响,应选用内阻远小于被测电路电阻的电流表,电流表的内阻越小,测量结果越接近被测电流的实电流表的内阻越小,测量结果越接近被测电流的实际值。际值。一、电流的测量一、电流的测量5、电流表量程的扩大、电流表量程的扩大 (1
23、)磁电系电流表扩大量程的方法:)磁电系电流表扩大量程的方法:并联电阻扩大量程。电路如下图。并联电阻扩大量程。电路如下图。II1R1AISRS5、电流表量程的扩大、电流表量程的扩大II1R1AISRS从图中可以看出:从图中可以看出:I=I1+Is;I1R1=IsRs由以上两式可得出:由以上两式可得出:I=I1(I+R1/RS)=KI1扩大量程时,已知扩大量程时,已知I1、R1和和I,那么那么RS=R1/(K-1),其中,),其中,K=I/I1例如,已知一磁电系表头内阻为例如,已知一磁电系表头内阻为200,量程为,量程为500A,为扩大量程为,为扩大量程为1A,应并联多大的分流,应并联多大的分流电
24、阻?电阻?解:解:K=I/I1=106/500=2000RS=R1/(K-1)=200/(2000-1)0.1 所以应并联一个所以应并联一个0.1欧的分流电阻。欧的分流电阻。5、电流表量程的扩大、电流表量程的扩大(2)电磁系和电动系电流表采用将固定线圈分)电磁系和电动系电流表采用将固定线圈分段,用连接片或转换开关等使各段线圈间组合段,用连接片或转换开关等使各段线圈间组合成不同的串联和并联形式,以得到不同的量程。成不同的串联和并联形式,以得到不同的量程。5、电流表量程的扩大、电流表量程的扩大(3)采用电流互感器扩大交流量程,测量时,)采用电流互感器扩大交流量程,测量时,被测电流通过互感器的一次绕
25、组,电流表串接在被测电流通过互感器的一次绕组,电流表串接在二次绕组中。此时,实际电流值等于电流表的读二次绕组中。此时,实际电流值等于电流表的读数乘以电流互感器的变比。数乘以电流互感器的变比。接线图如下:接线图如下:5、电流表量程的扩大、电流表量程的扩大AAAA采用电流互感器扩大量程接线图二、电压的测量二、电压的测量1、电压表结构型式的选择(与、电压表结构型式的选择(与电流表电流表相同)相同)2、电压表量程的选择(与、电压表量程的选择(与电流表电流表相同)相同)3、电压表的接线方法:测量时,应与被测电路或元件、电压表的接线方法:测量时,应与被测电路或元件并联,使用磁电式仪表时,应使电压的高电位端
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