电工仪表与测量试题及答案.doc
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1、电工仪表与测量试题及答案一.电工仪表与测量得内容及重要性 1。电工仪表与测量就是中等职业技术学校电工专业得一门专业课。 电得特殊性:瞧不见,听不见,闻不着,摸不得。即正常得感官不能或不允许与之接触. 3电工测量得重要意义:电能在生产、传输、变配及使用过程中,必须通过各种电工仪表进行测量,并对测量结果进行分析,以保证供电及用电设备与线路得可靠、安全、经济地运行。 4。电工测量得主要对象:电流、电压、电阻、电功率、电能、频率、相位、功率因数、转速等电量、磁量及电路参数。 5.电工仪表:测量各种电量、磁量及电路参数得仪表、仪器。 6。本课程得内容:常用电工仪表得结构、工作原理、选择及使用方法,电工测
2、量方法得选择,测量数据得处理等。二。电工仪表得发展概况 9世纪20年代电流对磁针有力得作用 检流计、电桥等 18年 第一台感应系电能表 0世纪60年代 仪表得精度越来越高 1952年第一只电子管数字电压表问世 0年代晶体管数字电压表 7年代 中、小规模数字式电压表 近年来大规模数字电压表三学习本课程得方法及要求 1。按测量机构(或数字式电压基本表)测量线路-测量仪表得基本思路学习.2注意理论教学、直观教学与生产实习得密切结合。 常用电工仪表得分类、型号与标志一常用电工仪表得分类1。指示仪表(1)按工作原理分类 磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系等。(2)按使用方法分类安装式、便携式。(3)
3、按被测量得名称分类电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、相位表、万用表等。()按准确度等级分类0、1、0、0、5、1、0、2、5、5、0共七级。(5)按使用条件分类A组 环境000 B组 -20C-500组 00C600C(6)按被测电流种类分类 直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表三类.2。比较仪表又分为直流比较仪表与交流比较仪表.3.数字仪表采用数字技术,以数码形式直接显示被测量得大小。二电工指示仪表得型号.安装式指示仪表得型号P42。便携式指示仪表得型号 除了没有形状代号外,其余得与安装式仪表相同。电能表得型号D表示单相电能表、DS表示三相有功电能表、DT表示三相四线制电能表、DX表示无
4、功电能表等。一仪表得误差及分类误差:仪表得测量结果与被测量得真实值之间得差值。准确度:仪表得测量结果与实际值之间得接近程度。显然,仪表得准确度越高同,误差越小。根据误差产生得原因,仪表得误差分两类:1.基本误差:仪表在正常工作条件下得误差 ,主要由仪表得结构、工艺等方面不完善而产生。2。附加误差:仪表偏离了规定得工作条件而产生得误差.二.误差得表示方法.绝对误差:仪表得指示值AX与被测量得实际值0之间得差值。=AXA可见,绝对误差就是有正负之分得.2。相对误差:绝对误差与被测量实际值A0比值得百分数。= /A000%显然,绝对误差只能反映测量值与实际值得相差大小,而相对误差则能反映测量结果得准
5、确程度。3引用误差:绝对误差与仪表得最大量程Am比值得百分数。引用误差可以反映仪表得准确程度.三.仪表得准确度工程上以仪表得最大引用误差来表示仪表得准确度。K%=m/m我国生产得电工仪表准确度共分为七级:0、1、2、5、0、5、5、5、0.例题分析 例-3、例4P8(略写)例题分析说明,为保证测量结果得准确性,不仅要考虑仪表得准确度,还要选择合适得量程,通常测量时要使仪表指针处在满刻度得后三分之一段。小结;电工仪表得得误差分类、绝对误差、相对误差、引用误差、准确度。电工仪表得误差与准确度.电工仪表得性能好坏有一些特定得技术指标来衡量.电工指示仪表得技术要求有:一。要有足够得准确度二.要有合适得
6、灵敏度灵敏度:电工指示仪表中,仪表得可动部分偏转角得变化量 与被测量 得变化量之比值。S=/x对于刻度均匀得仪表,S为一个常数。仪表常数C:灵敏度得倒数叫做仪表常数。=/S三。要有良好得读数装置与阻尼装置四.变差要小变差:仪表在反复测量同一被测量时,由于摩擦等原因造成得两次读数不同,它们得差值叫做变差。变差一般不应超过仪表基本误差得绝对值。五.本身消耗功率要小六。要有足够得绝缘强度与过载能力小结;对电工仪表得主要技术要求。对电工仪表得技术要求。本节介绍主要得电工测量方法及其特点。常用得电工方法主要有以下三种:一直接测量法凡就是用直接指示仪表读取被测量得数值,而无需度量器直接参与得测量方法。如用
7、万用表测电阻,用电流表测电流等。优点 方法简便,读数迅速。缺点 仪表接入电路中会改变电路得工作状态,准确度较低。二。比较测量法凡就是在测量过程中需要度量器得直接参与,并通过比较仪表来确定被值得方法叫做比较法。零值法 测量过程中通过改变标准量,使其与被测量相等,从而确定被测量得方法。如用电桥测电阻。2。差值法 利用被测量与标准量得差值作用于测量仪表,从而确定被测量得方法。如用不平衡电桥测电阻。3代替法用已知得标准量代替被测量,若能维持仪表得读数不变,则被测量必然等于已知量。如曹冲称大象。比较法得优点准确度高。比较法得缺点设备复杂,操作麻烦。三.间接测量法测量时先测出与被测量有关得电量,然后通过计
8、算求得被测值得方法.如用伏安法测电阻,通过三极管得发射极电压求放大器静态工作点得IC得方法.缺点误差较大。优点 在一些特殊场合应用方便。小结;直接测量法、比较测量法、间接测量法。直接测量法、比较测量法、间接测量法。根据测量误差得产生原因,测量误差可以分为三种:一.系统误差系统误差 就是指在相同得条件下,多次测量同一量时,误差得大小与符号均保持不变,而在条件变化时遵循一定规律变化得误差。1产生系统误差得原因()仪表得误差 包括基本误差与附加误差。(2)测量方法误差指方法不完善而带来得误差。2.系统误差得消除(1)校正仪表得基本误差,尽量满足仪表要求得工作得条件.(2)采用合理得测量方法.(3)采
9、用特殊得消除方法.如:1)正负误差补偿法多次测量取平均值.2)替代法)引入校正值二。偶然误差就是指一种大小与符号都不固定得误差.1.产生偶然误差得原因 主要由外界环境得偶然变化引起。偶然误差得消除 多次测量取平均值得方法可以消除偶然误差.三。疏失误差就是一种严重歪曲测量结果得误差.产生羽失误差得原因操作者得粗心与疏忽造成,如读错数、记录错误、算错数据等。2.疏失误差得消除含有疏失误差得结果应抛弃不用,消除疏失误差得方法就是加强操作者得工作责任心,倡导认真负责得工作态度。课堂小结系统误差、偶然误差、疏失误差及其消除。系统误差、偶然误差、疏失误差及其消除。一。电工指示仪表得组成1测量机构作用 将被
10、测量(或过渡量)转换成为仪表可动部分得偏转角。测量机构就是电工指示仪表得核心。2测量线路把各种不同得被测量转换成能被测量机构所接受得过渡电量。常由电阻、电容、电感等组成。二。测量机构得主要装置1。转动力矩装置M 转动力矩得大小被测量、指针偏转角成某种函数关系.它就是使仪表得可动部分转动得力矩。2反作用力矩Mf 与转动力矩相平衡得力矩。仪表得指针平衡时,有M=M主要得反作用力矩有张丝、游丝等。也有用电磁感应装置来产生反作用力矩得。3阻尼力矩装置M缩短可动部分得得摆动时间以利于尽快读数得装置.主要得阻尼装置 空气阻尼装置、电磁感应装置。特点 (1)阻尼力矩只在仪表得可动部分运动时才能产生。(2)M
11、大小与速度成正比,方向都与可动部分得运动方向相反.(3)仪表静止时得位置由M=Mf决定,与没有关系。4。读数装置由指示器与刻度盘组成。指示器 有刀形、矛形指示器、光标指示器。刻度盘又称表盘,它就是一个画有标度尺与仪表标志符号得平面。5。支撑装置常见得有:轴尖支撑方式,有张丝弹片得支撑方式。一。磁电系测量机构得结构.结构 主要由永久磁铁、圆柱形铁心、可动线圈、游丝、转轴、指针等组成.2由铝框与磁铁组成磁感应式阻尼器。3.游丝有两个作用:一就是产生反作用力矩,二就是把被测电流导入与导出可动线圈.4.磁电系测量机构得磁路系统有外磁式、内磁式、内外磁式。二。磁电系测量机构得工作原理1.转动力矩得产生当
12、被测电流流入可动线圈时,与永久磁铁相互作用产生电磁力,在转轴上形成电磁力矩M,使得可动线圈转动。MNIl=NBSI可见,磁电系测量机构得电磁力矩M得大小与被测电流得大小成正比。2.反作用力矩得产生线圈转动时引起游丝变形,产生反作用力矩Mf.并且有Mf D3、当M=Mf时,指针静止。这样有=NBSI/D=(NBS/D)I说明,磁电系测量机构得偏转角得大小被测量得电流成正比。因此,可以用偏转角得大小来衡量被测电流得大小,并由指针在标长度尺上直接显示被测电流得数值.三.磁电系测量机构得特点1准确度高,灵敏度高2功率消耗小.3.刻度均匀,便于准确读数。4.过载能力小。5.只能测量直流.若要测量交流电量
13、,要配用整流器。四.磁电系电流表磁电系电流表得组成()磁电系电流表由磁电系测量机构与分流电阻并联组成得。(2)分流电阻得计算AR(1)其中,x/IC 叫做仪表得电流扩大倍数。上式说明,给一个测量机构并联一个阻值为表头内阻1(-1)倍得电阻,即可以使仪表得量程扩大n倍。分流电阻锰铜材料制成,30A以下为内附式,30A以上为外附式,外附式有四个接线端子,外面得两个为电流端子,里面得两个为电位端子,这样可以消除接线电阻对测量得影响。分流电阻得额定值 额定电流与额定电压。五.多量程电流表1.开路式分流电路多量程电流表优点 各量程得电阻相互独立,互不影响。缺点 转换开关得接触电阻包含在分流电阻内,特别就
14、是转换开关接触不良时,被测电流全部流过表头,会导致表头烧坏。2.闭路式分流电阻多量程电流表优点 转换开关得接触电阻处在测量机构得分流电阻之外,保证了准确度,同时当转换开关接触不良时,不会烧坏测量机构。缺点 各个量程之间相互影响,计算分流电阻比较复杂。六。磁电系电压表磁电系电压表得组成由磁电系测量机构与串联得分压电阻组成。要使电压量程扩大m倍,需要串联得分压电阻就是测量机构内阻C得(m-)倍.即 m=U/c时,R=(m)RC例题分析例22(略写)2。分压电阻材料 锰铜分类 00V以内为内附式,6V以上为外附式.七多量程电压表常采用共用式分压电路,如图2-9所示。优点高量程分压电阻共用了低量程得分
15、压电阻,节约了材料.缺点 一旦低量程损坏,则高量程也无法使用。电压表得灵敏度电压表得内阻与电压表得量程得比值。单位 V.它有两个作用:(1)表示电压表指针偏转至满刻度时取自被测电路得电流值;(2)能方便地计算出该电压表各量程得内阻。可见其意义就是:电压灵敏度越高,相同量程下电压表得内阻越大,取用被测电路得电流越小,对被测电路得影响越小,测量准确度也高。课堂小结磁电系单量程、多量程电流表及电压表。磁电系测量机构得结构、原理与特点。磁电系单量程、多量程电流表及电压表。检流计得作用:1。检测微小电流得有无;检测微小电流得方向;3。检测微小电流得大小。一.检流得结构检流计得特点就是灵敏度高,为此在结构
16、上与普通磁电系仪表有以下两点为同:1 采用张丝或悬丝支撑代替轴尖支撑,以消除摩擦得影响。2.用光标指示装置代替指针。二光电检流计根据光电放大原理制成得一种检流计.灵敏度比普通得检流计高一个级别. IX=0时,HL得灯光经P1反射后照到GB1、2上光通量相等,这时2上无电流,指针指零。 当IX不为零时,P1偏转,照射到GB1、G2上得光通量不相等,P2上有电流,指针指示被测量得大小。P1为输入灵敏度调节电位器,同时有防止大电流损坏P1得作用。RP1为反馈电阻,调节它即可以改变反馈深度,达到改变整个检流计得灵敏度得目得。三.使用检流计得注意事项1。搬动时轻拿轻放.2使用时要按正常工作位置放置.3.
17、搬动或使用完毕,应将止动器锁上.或将接线端子短接.4。禁止用万用表或电桥直接测量检流计得内阻,以防止过大得电流烧坏其线圈。.使用光电检流计时,在未知被测电流得大小时,RP1应调至最大,灵敏度调至最低,逐步向最高灵敏度过渡。测量过程中,应缓慢调节RP1、RP2,以避免冲击电流损坏检流计。6检流计应放在干燥、无尘、无振动得场所使用或保存.四电磁系测量机构得结构主要组成:固定线圈与可动铁片两部分。1.吸引型测量机构由固定线圈、可动铁片、指针、阻尼片、游丝、永久磁铁、磁屏蔽等组成。如图2-4所示。排斥型测量机构有两片软磁铁片,一片为固定,另一片为可动,其余部分与吸引型基本相同.如图26所示。五。电磁系
18、测量机构得工作原理1吸引型得工作原理通电线圈 产生磁场铁片被磁化吸引指针偏转游丝变形产生反作用平衡力矩。电流越大,磁化越强,吸引力越大,指针得偏转角越大。当电流方向改变时,磁场方向与铁片被磁化得极性方向同时改变,转动力矩得方向仍为吸引方向,因此得名为吸引型。由于电流得方向改变时,指针得偏转方向不变,所以可以制成交、直流两用仪表.2.排斥型工作原理线圈通电 两片铁片同时被磁化并且极性相同同性相互排斥 固定铁片不动,可动铁片偏转 指针偏转游丝变形产生平衡力矩.电流越大,两片铁片得排斥力也越大,指针得偏转角也越大。电流方向改变,两片铁片得极性同时改变,仍为相互排斥,由此得名.也可制成交、直流两用仪表
19、。3.指针得偏转角与线圈中得电流得关系线圈中得电流越大 线圈产生得磁场越强 铁片被磁化得磁性也越强吸引力或排斥力也越大。实验与理论都证明,转动力矩与线圈中得磁势得平方成正比。即 =K(I)2指针得偏转角大小与被测电流得平方成正比。六。电磁系仪表得特点1。可以测交流,又可以测直流。.可以直接测量较大得电流,过载能力强,结构简单,成本低。3。刻度标尺不均匀,起始段密而后疏。4易受外磁得影响.常用得抗外磁措施有:()磁屏蔽;()采用无定位机构。如图-2所示。七.电磁系电流表1.电磁系电流表得结构:实际上电磁系测量机构本身就就是一个电磁系电流表。只要改变线圈得匝数与线径,即可制成不同量程得电流表.大量
20、程:导线粗,匝数少,工作时电流大.小量程:导线细,匝数多,工作时电流小。2.安装式电流表(1)常为单量程表,且电流得最大量程不超过20;(2)电流超过200A时常与电流互感器配合使用扩大量程。.便携式电流表(1)常制成多量程表;()量程扩大方法就是把固定线圈分段绕制,通过各段线圈得串联、并联连接来实现量程得改变。如图2-2所示。小量程:采用串联连接.大量程:采用并联连接。八.电磁系电压表1电磁系电压表得组成:由电磁系测量机构得分压电阻串联组成。注意:电磁系电压表得线圈由于使用时并联在较高得电压上,为减小功率损耗与保证足够得测量磁势NI,要求导线很细,匝数很多,工作时电抗很大。2.安装式电压表(
21、1)多为单量程,且一般不超过00;(2)0V以上得电压测量时,常配合电压互感器使用。便携式电压表(1)常为多量程表;(2)量程得扩大方法与磁电系电压表相同,即通过串联不同得分压电阻实现。同时要注意,电磁式电压表一般不宜制成低量程表,否则会因为表得内阻太小导致功率损耗太大、灵敏度降低等问题.一互感器得作用。扩大仪表得量程。交流大电流电流互感器 -交流小电流 小量程电流表测量按比例变换交流大电压 电压互感器 -交流小电压 小量程电压表测量按比例变换2测量高压时保证工作人员与仪表得安全。因为此时测量人员与仪表接触得只就是低压部分,所以更安全。有利于仪表生产得标准化,降低生产成本。实际电压或电流无论其
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