常用电工测量仪表及电子仪器仪表概述 - 图文

第3章 常用电工测量仪表

概述

电工仪表分为电工测量指示仪表和较量仪表两大类。在电工测量过程中，不需要度量器直接参与工作，而能够随时指示出被测量的数值的仪表称为指示仪表，又称为直读仪表。如电压表、电流表、矩形表、电能（度）表、万用表、兆欧表等都是指示仪表。若在电工测量过程中，需要度量器直接参与工作才能确定被测量数值的仪表称为较量仪表，如电桥、电位差计等。除了这两大类之外，电工仪表还包括数字仪表、记录式仪表、机械示波器等。不过，机械示波器和记录式仪表的原理和一般电工测量指示仪表相似，只是读数方法不同或附加有记录部分，所以可以看成是电工测量指示仪表的特殊形式。至于扩大量程装置，如分流器、互感器也可以看成是仪表的附件不单独列成一类。由于电工指示仪表的种类繁多，按照不同的功能又可分为各种类型的电工指示仪表，常用的分类方法有如下几种。 3.1.电工测量仪表的分类

3.1.1按仪表测量机构的结构和工作原理分类

按仪表测量机构的结构和工作原理可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系和整流系等。

常用电工测量指示仪表的结构形式以及工作原理如表3—1所示。

表3—1 适用范结构形式 原理结构图 工作原理 特点 围 将可动线圈置表头本（1）标度均 于永久磁铁的气隙身只能（2）灵敏度磁场中，当线圈中用来测和准确度较有被测电流流过量直流，高 时，通有电流的线磁电式 当配有（3）读数受圈在磁场中受力并整流装外界磁场的带动指针而偏转，置后也影响小 当偏转力矩与游丝可测量（4）过载能反作用力矩平衡交流 力差 时，便获得读数 在线圈内有一（1）过载能块固定铁片和一块力强； 装在转轴上的动铁（2）可以直片，当线圈中有被适用于接测量大电测电流通过时，两交、直流流； 铁片同时被磁化并测量，还（3）标度不电磁式 呈现同一极性，由可以测均匀； 于同性相斥的缘量非正（4）准确度故，动铁片便带动弦量的不高； 转轴起偏转。当与有效值 （5）读数受游丝的反作用力矩外磁场影响 平衡时，便获得读大 数。 电动式 由可动和固定两线圈组成，当两线圈通有电流后，由于载流导体磁场间的相互作用而使可动线圈偏转，当与游丝反作用力矩平衡时，便获得读数 仪表由一个或数个绕在铁芯上的线圈和铝盘组成。当线圈中通有交流时，在气隙中便产电生交变磁通铝盘在交变磁通的作用下，感应产生涡流，此涡流在交变的磁场中受力，产生转矩，推动铝盘转动。 在同一根转轴上装有两只交叉线圈，在磁场中所受的作用力矩相反，其偏转决定于两个线圈中流过的电流之比值I1/I2，故叫流比计。因为这种仪表没有反作用力弹簧，不用时指针可停在任意位置。 适用于交、直流测量，也可以测量非正弦波量的有效值 （1）灵敏度和准确度比用于交流的其他形式仪表高； （2）标度不匀； （3）过载能力差； （4）读数受外磁场影响大 （1）转矩大，过载能力强； （2）受外界磁场影响小； （3）准确度较低 （1）具有磁电式和电动式的某些优点； （2）能消除外界的影响； （3）标度不均匀； （4）过载能力差 感应式 只能用于一定频率的交流电 流比计 可作兆欧表、相位表、频率表等 3.1.2按使用方式分类 按使用方式可分为安装式和可携带式等。 3.1.3按仪表的测量对象分类

按仪表的测量对象可分为电流表、电压表、功率表、相位表、电度表、欧姆表、兆欧表、万用电表等。

3.1.4按仪表所测的电种类分类

按仪表所测的电种类可分为直流、交流、交直流两用仪表。 3.1.5按仪表的使用条件分类

B、B1、C五组，各组的工作条件和最恶劣。 按仪表的使用条件可分为A1、A1、3.1.6按仪表外壳的防护性能

按仪表外壳的防护性能可分普通式、防尘式、气密式、防溅式、防水式、水密式和隔爆式

等。

3.1.7按仪表防御外界磁场或电场的性能分类

按仪表防御外界磁场或电场的性能可分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。各级仪表在外磁场或外电场的影响下，允许其指示值改变量如表3—3所示。

表3—3 指示仪表防御性能 仪表读数允许变化量仪表读数允许变化量防外磁场和电场的等防外磁场和电场的等（满刻度的百分数）（满刻度的百分数）级 级 （％） （％） Ⅰ ±0.5 Ⅲ ±2.5 Ⅱ ±1.0 Ⅳ ±5.0 3.1.8按仪表准确等级分类 按仪表准确等级可分为七级。仪表的准确度反映仪表的基本误差范围。仪表的准确度等级分类如表3—4所示。

表3—4 仪表的准确0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 等级 基本误差±0.1 ±0.2 ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.5 ±5.0 （%） 3.2电流表的使用及注意事项 电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的，由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。 3.2.1 直流电流表

直流电流表多为磁电式仪表。磁电式表头直接串入电路，因动圈导线很细，负载电流通过游丝，所以表头只允许通过小电流，一般为几十微安到几十毫安。测量较大电流时，须将测量机构并联分流器来扩大电流表量程，然后再串入被测电路中。分流器有内附(图a)和外附(图b)两种形式，如图所示。测量电流在50A以下采用内附分流器，大于50A采用外附分流器。

为了减小接触电阻对分流的影响，外附分流器采用四个接头，大的C1、C2称为电流接头，串接于被测的大电流回路中，小的P1、P2称为电位接头，通过外附定值导线与测量机构并联两者不可接错。

分流电阻的计算：设表头灵敏度（满偏电流）为Ig，表头内阻为Rg，需要扩大量程至电流I，计算分流电阻Ra。

RaIs?RgIgRa??IgIsPRg?IgI?IgRg

1I?1IgRg?1Rgn?13.2.2 交流电流表

交流电流表主要采用电磁系电表、电动系电表和整流式电表的测量机构。电磁系仪表测量机构的最低量程约为几十毫安，为提高量程，要按比例减少线圈匝数，并加粗导线。用电动系测量机构构成电流表时，动圈与静圈并联，其最低量程约为几十毫安，为提高量程，要减少静圈匝数，并加粗导线，或将两个静圈由串联改为并联，则电流表的量程将增大一倍。用整流式电表测交流电流时，仅当交流为正弦波形时，电流表读数才正确。

在电力系统中使用的大量程交流电流表多是用5A或1A的电磁系电流表，并配以适当电流变比的电流互感器。例如：设备为一台30KW电机，大概额定电流为60A左右，这样我们就要选择75/5A电流互感器，则电流表就要选择量程为0A-75A,75/5A的电流表，这样就是一台大电流设备的电流表的选择。交流电流表的测量接线如图所示。

（a）交流电流表直接接入电路 (b)交流电流表经电流互感器接入电路

用三只电流表测三相电流的接线

3.2.3 电流表的选择和使用注意事项

（1）类型的选择。当被测量是直流时，应选直流表，即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时，应注意其波形与频率。若为正弦波，只需测出有效值即可换算为其他值（如最大值、平均值等），采用任意一种交流表即可；若为非正弦波，则应区分需测量的是什么值，有效值可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表，平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量机构的仪表常用于交流电流和电压的精密测量。

（2）准确度的选择。因仪表的准确度越高，价格越贵，维修也较困难。而且，若其他条件配合不当，再高准确度等级的仪表，也未必能得到准确的测量结果。因此，在选用准确准确度较低的仪表可满足测量要求的情况下，就不要选用高准确度的仪表。通常0.1级和0.2级仪表作为标准表选用；0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用；1.5级以下的仪表一般作为工程测量