电工电子技术第6讲 电工测量.ppt

电工电子技术 电工电子技术 * 电工电子技术 * 电工电子技术基础 第6章 电工测量 电流、电压、电功率、电阻及电能的测量方法 电流表、电压表、功率表、万用表、兆欧表及电度表的使用方法 磁电式、电磁式及电动式仪表的结构和工作原理 学习要点 第6章 电工测量 6.1 电工仪表的类型、误差和准确度 6.2 指针式仪表的结构及工作原理 6.3 电流、电压、功率及电能的测量 6.4 电阻的测量 6.1 电工仪表的类型、误差和准确度 电工仪表是实现电工测量过程所需技术工具的总称。 电工仪表的测量对象主要是电学量与磁学量。电学量又分为电量与电参量。 通常要求测量的电量有电流、电压、功率、电能、频率等；电参量有电阻、电容、电感等。 通常要求测量的磁学量有磁感应强度、磁导率等。 按测量方法可分为比较式和直读式两类。比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后才能得出被测量的数量，常用的比较式仪表有电桥、电位差计等。直读式仪表将被测量的数量由仪表指针在刻度盘上直接指示出来，常用的电流表、电压表等均属直读式仪表。直读式仪表测量过程简单，操作容易，但准确度不可能太高；比较式仪表的结构较复杂，造价较昂贵，测量过程也不如直读法简单，但测量的结果较直读式仪表准确。 按被测量的种类可分为电流表、电压表、功率表、频率表、相位表等。 按电流的种类可分为直流、交流和交直流两用仪表。 按工作原理可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。 按显示方法可分为指针式（模拟式）和数字式。指针式仪表用指针和刻度盘指示被测量的数值；数字式仪表先将被测量的模拟量转化为数字量，然后用数字显示被测量的数值。 按准确度可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等级。 6.1.1 电工仪表的分类 常用电工仪表的符号和意义 常用电工仪表的符号和意义 6.1.2 电工仪表的误差和准确度 电工仪表的准确度是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称真值）间相接近的程度，是测量结果准确程度的量度。误差是指示值与真值的偏离程度。准确度与误差本身的含义是相反的，但两者又是紧密联系的，测量结果的准确度高，其误差就小，因此，在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确度的高低。 由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的因素，误差是不可避免的。根据引起误差的原因不同，仪表误差可分为基本误差和附加误差。基本误差是在规定的温度、湿度、频率、波形、放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工作条件下，由于仪表本身的缺点所产生的误差。附加误差是由于外界因素的影响和仪表放置不符合规定等原因所产生的误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内，而基本误差却不可避免。 误差的表示方法 （1）绝对误差： （2）相对误差： （3）引用误差： 仪表的准确度： 示值误差： Ax：示值 Ao：真值 Am：满标度值即量限 Δ Am ：最大绝对误差 示值误差用于误差很小或要求不高的场合。 直读仪表的准确度用最大引用误差来分级，分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等级。如准确度为2.5级的仪表，其最大引用误差为2.5％。 最大相对误差： 例如：用一量程为150V的电压表在正常条件下测某电路的两点间电压U，示值为100V，绝对误差为1V。这时U的真值为100－1=99V，相对误差r=1%。如果示值为10V，绝对误差为－0.8V。则其真值为10.8V，相对误差8%。如果已知该电压表可能发生的最大绝对误差为1.5V，则仪表的最大引用误差为： 注意：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的最大相对误差值也越大。例如用1.0级量程为150V的电压表测量30V的电压，可能出现的最大相对误差为5％，而改用1.0级量程为50V的电压表测量30V的电压，可能出现的最大相对误差为1.67％。所以选用仪表的量程时应使读数在2／3量程以上。 所以该仪表的准确度等级为1.0级。 6.2 指针式仪表的结构及工作原理 电工测量中常用的指针式仪表有磁电式、电动式、电磁式3种。这些仪表的结构虽然不同，但工作原理却是相同的，都是利用电磁现象使仪表的可动部分受到电磁转矩的作用而转动，从而带动指针偏转来指示被测量的大小。 6.2.1 磁电式仪表 直流电流I通过可动线圈时，线圈与磁场相互作用使线圈产生转动力矩，带动指针偏转。指针偏转后扭紧弹簧游丝，使游丝产生反抗力矩。当反抗力矩和转动力矩相平衡时，线圈和指针便停止偏转。由于在线圈转动的范围内磁场均匀分布，因此线圈的转动力矩与电流的大小成正比。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度成正比，所以仪表指针的偏转角度与流过线圈的电流的大小成正比，即：α=KI。可见磁电式仪表标尺上的刻度是均匀的。 磁电式仪表的优点：刻度均匀、灵敏度高、准确度高、消耗功率小、受