【文章內(nèi)容簡介】 電容與電感 非電量的電測法 本章要求： 1. 了解常用電工測量儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2. 掌握常用電工測量儀表的使用方法。 3. 了解電橋測量電阻、電容和電感的方法。 4. 了解常用非電量的電測法。 2 電工測量 電路中的各個物理量（如電壓、電流、功率、電能及電路參數(shù)等）的大小，除用分析與計算的方法外，常用電工測量儀表去測量。 電工測量技術(shù)的應(yīng)用主要有以下優(yōu)點： ，使用方便，并有足夠的精確度。 量的地方，并可實現(xiàn)自動記錄。 。 。 2 電工測量 電工測量儀表的分類 次 序 被測量的種類 儀表名稱 符 號 電流表 毫安表 電壓表 千伏表 功率表 千瓦表 電度表 相位表 頻率表 歐姆表 兆歐表 1 電 流 2 電 壓 3 電功率 4 電 能 5 相位差 6 頻 率 7 電 阻 A mA V kV W kW f ? ? M? kWh 型 式 符 號 被測量的種類 磁電式 整流式 電磁式 電動式 電流的種類與頻率 電流、電壓、 電阻 電流、電壓 電流、電壓 電流、電壓、電功率、功率因數(shù)、電能量 直 流 工頻和較高頻率的交流 直流和工頻交流 直流及工頻與較高頻率的交流 3. 按照電流的種類分類（見上表） 1 0 0 %m???AA?最大基本誤差 儀表的最大量程（ 滿標值 ） 目前我國直讀式電工測量儀表 按照準確度 分為, , , , , , 。 準確度是電工測量儀表的主要特性之一。 準確度較高 （ ， ， ） 的儀表常用來進行精密測量或校正其他儀表。 相對額定誤差 準確度是電工測量儀表的主要特性之一。 儀表的準確度是根據(jù)儀表的相對額定誤差來分級的。 例：一準確度為 ，其最大量程為 50V， 1. 25 V502. 5% ???????? mUγU 正常情況下 , 可認為最大基本誤差是不變的 , 所以被測量值比滿標值愈小，則相對測量誤差就愈大。 如用上述電壓表來測量實際值為 10V的電壓時，相對誤差為 1 2 . 5 %1 0 0 %101 . 2 510 ?????γ 測量實際值為 40V的電壓時，相對誤差為 3 . 1 %1 0 0 %401 . 2 540 ?????γ 在選用儀表 的量程時，一 般應(yīng)使被測量 的值超過儀表 滿標值的一半 以上。 則 可能產(chǎn)生的最大基本誤差為 電工測量儀表上的幾種符號 符 號 意 義 ~ ~ 3 ~ 或 ~ 2 kV ? 或 172。 ?或 ? ~ 直 流 交 流 交直流 三相交流 儀表絕緣試驗電壓 2023V 儀表直立放置 儀表水平放置 儀表傾斜 60176。 度放置 ?60 176。 電工測量儀表的型式 直讀式儀表測量各種電量的基本原理 利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩與通入的電流之間有 T = f ( I ) 1）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 T 的部分 使儀表可動部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動。 3）阻尼器 能產(chǎn)生制動力（阻尼力）的裝置，使儀表可動部分能迅速靜止在平衡位置。 直讀式儀表的基本組成部分 2）產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩 TC 的部分 當阻轉(zhuǎn)矩 TC等于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 T 時，儀表可動部分平衡在一定的位置。 電工測量儀表的型式 磁電式儀表 1. 結(jié)構(gòu) 螺旋彈簧 I I N S 指針 永久磁鐵 圓柱形 鐵心 O39。 O 線圈 (1) 固定部分 馬蹄形永久磁鐵、極掌 NS及圓柱形鐵心等。 (2) 可動部分 鋁框及線圈，兩根半軸 O和 O?，螺旋彈簧及指針。 極掌與鐵心之間的空氣隙的長度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場。 2. 工作原理 (1) 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 T 的產(chǎn)生 (2) 阻轉(zhuǎn)矩 TC的產(chǎn)生 在線圈和指針轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩 TC。 線圈通入電流 I ?電磁力 F 線圈受到的轉(zhuǎn)矩 T = k1I F S N F F ?線圈受到轉(zhuǎn)矩 T ?線圈和指針轉(zhuǎn)動， 彈簧的 TC與指針的偏轉(zhuǎn)角 ?成正比， 即 TC= k2? 當彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 T與線圈受到的轉(zhuǎn)矩 TC達到平衡時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，此時有 T = TC 當彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩達到平衡即 TC= T 時，可轉(zhuǎn)動部分便停止轉(zhuǎn)動， T = k1I ， TC= k2? 。 kIIkkα ??21儀表的標度尺上作均勻刻度。 3. 阻尼作用的產(chǎn)生 當線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應(yīng)出電流，其電流再與磁場作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動方向相反的制動力，于是可轉(zhuǎn)動部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。 即指針的偏轉(zhuǎn)角 結(jié)論 : 指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。 ： 刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗 電能量小；受外界磁場影響小。 缺點： 只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。 測量直流電壓、直流電流及電阻。 電磁式儀表 1. 結(jié)構(gòu) 主要部分是固定的圓形線圈、線圈內(nèi)部有固定的鐵片、固定在轉(zhuǎn)軸上的可動鐵片。 圓形線圈 小室 3 推斥式電磁式儀表 固定鐵片 可動鐵片 2. 工作原理 儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 T = k I 178。 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 TC = k2? 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 TC與指針的偏轉(zhuǎn)角 ? 成正比，即 當 T = TC 時，可動部分停止轉(zhuǎn)動， 即指針的偏轉(zhuǎn)角 2221 kIIkk ???結(jié)論 : 指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流 有效值的平方成正比。 線圈通入電流 I ?磁場 ?固定和可動鐵片均被磁化 (同一端的極性是相同的 ) ?可動片因受斥力而帶動指針轉(zhuǎn)動， 交流為有效值 因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以 儀表標度尺上的刻度是不均勻的。 與軸相聯(lián)的活塞在小室中移動產(chǎn)生阻尼力 ??空氣阻尼器。 3. 用途 4. 優(yōu)點： 構(gòu)造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。 缺點： 刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的影響，因此準確度不高 。 測量交流電壓、交流電流。 電動式儀表 1. 結(jié)構(gòu) 有兩個線圈：固定線圈和可動線圈?？蓜泳€圈與指針及空氣阻尼器的活塞都固定在軸上。 螺旋彈簧 固定線圈 可動線圈 空氣阻尼器 產(chǎn)生阻尼力 2. 工作原理 F F 可動線圈 固定線圈 固定線圈中的電流 I1 ( i1 ) ? 磁場 可動線圈中的電流 I2 ( i2 )與磁場相互作用 ?電磁力 F 線圈受到轉(zhuǎn)矩 T ?線圈和指針轉(zhuǎn)動， 儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 通入直流時， T=k1I1I2 通入交流時， T=k1I1I2cos? i1和 i2的有效值 i1和 i2之間 的相位差 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 TC = k2? 彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 TC與指針的偏轉(zhuǎn)角 ? 成正比，即 當 T = TC 時，可動部分停止轉(zhuǎn)動， 即指針的偏轉(zhuǎn)角 結(jié)論 : 指針偏轉(zhuǎn)的角度與兩個電流(對交流為有效值 )的乘積成正比。 儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩 通入直流時， T=k1I1I2 通入交流時， T=k1I1I2cos? ? = kI1I2 （ 直流 ） ? = kI1I2 cos? （ 交流 ） i1和 i2之間 的相位差 4. 優(yōu)點： 可用于交直流；準確度較高。 缺點： 受外界磁場影響大； 不能承受較大過載。 3. 用途 測量交直流電壓、電流及功率。 電流的測量 電流表的內(nèi)阻要很小。 測量直流電流通常用磁電式電流表， 若要擴大電流表的量程，可在測量機構(gòu)上并聯(lián)一個分流電阻 RA 。 電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中， I 負載 A I 負載 RA R0 I0 IRRRIA000 ??式中： R0 —— 測量機構(gòu)的電阻 RA—— 分流器的電阻 ，測量交流電流通常用電磁式電流表。 IRRRIA0A0 ??由 100A??IIRR可得， 分流電阻 可知， 需擴大的量程愈大，則分流電阻應(yīng)愈小。 例 : 有一磁電式電流表，當無分流器時，表頭的滿標值電流為 5mA，表頭電阻為 20 ?。今欲使其量程（滿標值）為 1A，問分流器的電阻應(yīng)為多大？ 1 :00A??IIRR解0. 1 00 5Ω10. 0 05120??? 電壓的測量 表的內(nèi)阻要很高。 測量直流電壓通常用磁電式電壓表， 若要擴大電壓表的量程，可在測量機構(gòu)上串聯(lián)一個倍壓電阻 RV 。 電壓表應(yīng)并聯(lián)在被測電路兩端， 0V00 RRRUU ??式中： R0 —— 測量機構(gòu)的電阻 RV —— 倍壓器的電阻 U 負載 V + – U 負載 + – R0 RV + – U0 ，測量交流電流通常用電磁式電壓表。 0V00 RRRUU ??由 1)(00V ?? UURR可得，串聯(lián)電阻 可知， 需擴大的量程愈大，則串聯(lián)電阻應(yīng)愈大。 例 : 有一電壓表，其量程為 50V，內(nèi)阻為 2023 ?。今欲使其量程擴大到 300V，問還需串聯(lián)多大電阻的倍壓器？ 1)( :00V ?? UURR解 10k Ω1)50300(2 0 0 0 ???? 磁電式萬用表 用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等 測量直流電流的原理電路 RA1 R RA2 RA3 RA4 RA5 500mA 50mA 5mA 50?A ?A + + RA1~ RA5是分流器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就改變了分流器的電阻，從而改變了電流的量程。量程愈大，分流器電阻愈小。 萬用表 直流調(diào)整電位器 萬用表 用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等 2. 直流電壓的測量 RV1~ RV3構(gòu)成倍壓器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就改變了倍壓器的電阻，從而改變了電壓的量程。量程愈大，倍壓器電阻愈大。 測量直流電壓的原理電路 RA R RV2 RV1 RV3 25V 5V 1V ?A + + 磁電式儀表只能測量直流，如果要測量交流，需加整流元件，如圖中 D1和 D2。 測量交流電壓的原理電路 R 100V ?A + + 10V D1 D2 R?V1 R?V2 600? 正半周時， 電流流經(jīng)D1和部分電流流經(jīng)微安表流出。 負半周時， 電流直接流經(jīng) D2從“ +”端流出。 可見，通過微安表的是半波電流，讀數(shù)應(yīng)為該電流的平均值。 為此，加一交流調(diào)整電位器（圖中 600?），用來改變表盤刻度； 指示讀數(shù)被折換為正弦電壓有效值。 可見，