电工测量与安全用电讲义课件.pptx
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1、第6章 电工测量(暂不讲),6.4 电压的测量,6.1 电工测量仪表的分类,6.2 电工测量仪表的型式,6.3 电流的测量,6.6 功率的测量,6.7 兆欧表,6.5,6.8 用电桥测量电阻、电容与电感,6.9 非电量的电测法,6.10 安全用电技术,第6章 电工测量(暂不讲)6.4 电压的测量6.1 电工,本章要求:1. 了解常用电工测量仪表的结构和工作原理。2. 掌握常用电工测量仪表的使用方法。3. 了解电桥测量电阻、电容和电感的方法。4. 了解常用非电量的电测法。,第6章 电工测量,本章要求:第6章 电工测量,电路中的各个物理量(如电压、电流、功率、电能及电路参数等)的大小,除用分析与计
2、算的方法外,常用电工测量仪表去测量。,电工测量技术的应用主要有以下优点:,第6章 电工测量,1.电工测量仪表的结构简单,使用方便,并有足够的精确度。,2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测量的地方,并可实现自动记录。,3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题。,4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。,电路中的各个物理量(如电压、电流、功率、电能,6.1 电工测量仪表的分类,1.按照被测量的种类分类,6.1 电工测量仪表的分类1.按照被测量的种类分类,2.按照工作原理分类,3. 按照电流的种类分类(见上表),2.按照工作原理分类型 式符 号被测量的种类磁电式整流式,4.按照准确度分类,最大
3、基本误差,仪表的最大量程(满标值),目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0七级。,准确度是电工测量仪表的主要特性之一。,准确度较高(0.1, 0.2, 0.5)的仪表常用来进行精密测量或校正其他仪表。,相对额定误差,准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。,4.按照准确度分类最大基本误差仪表的最大量程(满标值,例:一准确度为2.5级的电压表,其最大量程为50V,,正常情况下, 可认为最大基本误差是不变的, 所以被测量值比满标值愈小,则相对测量误差就愈大。,如用上述电压表来测量实际值为1
4、0V的电压时,相对误差为,测量实际值为40V的电压时,相对误差为,在选用仪表的量程时,一般应使被测量的值超过仪表满标值的一半以上。,则可能产生的最大基本误差为,例:一准确度为2.5级的电压表,其最大量程为50V,,电工测量仪表上的几种符号,电工测量仪表上的几种符号符 号意 义,6.2 电工测量仪表的型式,直读式仪表测量各种电量的基本原理 利用仪表中通入电流后产生电磁作用,使可动部分受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有,T = f ( I ),1)产生转动转矩 T 的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。,3)阻尼器 能产生制动力(阻尼力)的装置,使仪表可动部分能迅速静止在平衡位置。
5、,直读式仪表的基本组成部分,2)产生阻转矩TC 的部分 当阻转矩TC等于转动转矩T 时,仪表可动部分平衡在一定的位置。,6.2 电工测量仪表的型式直读式仪表测量各种电量的基本原理T,6.2 电工测量仪表的型式,6.2.1 磁电式仪表,1. 结构,螺旋弹簧,指针,永久磁铁,圆柱形铁心,线圈,(1) 固定部分 马蹄形永久磁铁、极掌NS及圆柱形铁心等。,(2) 可动部分 铝框及线圈,两根半轴O和O,螺旋弹簧及指针。,极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的,其中产生均匀的辐射方向的磁场。,6.2 电工测量仪表的型式6.2.1 磁电式仪表1. 结构,2. 工作原理,(1) 转动转矩T 的产生,(2) 阻转
6、矩TC的产生,在线圈和指针转动时,螺旋弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。,线圈通入电流 I 电磁力 F,线圈受到的转矩 T = k1I,线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动,,弹簧的TC与指针的偏转角成正比,即 TC= k2,当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩TC达到平衡时,可动部分停止转动,此时有,T = TC,2. 工作原理(1) 转动转矩T 的产生(2) 阻转矩TC的,当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时,可转动部分便停止转动, T = k1I , TC= k2 。,仪表的标度尺上作均匀刻度。,3. 阻尼作用的产生,当线圈通入电流而发生偏转时,铝框切割磁通,在
7、框内感应出电流,其电流再与磁场作用,产生与转动方向相反的制动力,于是可转动部分受到阻尼作用,快速停止在平衡位置。,即指针的偏转角,结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。,当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时,可转,4.用途,5.优点: 刻度均匀;灵敏度和准确度高;阻尼强;消耗 电能量小;受外界磁场影响小。 缺点: 只能测量直流;价格较高;不能承受较大过载。,测量直流电压、直流电流及电阻。,4.用途 5.优点: 测量直流电压、直流电流及电阻。,6.2.2 电磁式仪表,1. 结构,主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。,圆形线圈,小室,固定铁片,
8、可动铁片,6.2.2 电磁式仪表1. 结构 主要部分是,2. 工作原理,仪表的转动转矩 T = k I ,弹簧的阻转矩 TC = k2,弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比,即,当 T = TC 时,可动部分停止转动,,即指针的偏转角,结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。,线圈通入电流 I 磁场,线圈通入电流 I 磁场 固定和可动铁片均被磁化(同一端的极性是相同的),可动片因受斥力而带动指针转动,,交流为有效值,2. 工作原理仪表的转动转矩 T = k I 弹簧的阻转矩,因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方成正比,所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。,与轴相联
9、的活塞在小室中移动产生阻尼力 空气阻尼器。,3. 用途,4. 优点: 构造简单;价格低廉;可用于交直流;能测量较大的电流;允许较大的过载。 缺点: 刻度不均匀;易受外界磁场及铁片中磁滞和涡流(测量交流时)的影响,因此准确度不高。,测量交流电压、交流电流。,因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方成正比,所,6.2.3 电动式仪表,1. 结构,有两个线圈:固定线圈和可动线圈。可动线圈与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。,螺旋弹簧,固定线圈,可动线圈,空气阻尼器,产生阻尼力,6.2.3 电动式仪表1. 结构 有两个线圈,2. 工作原理,固定线圈中的电流 I1 ( i1 ) 磁场 可动线圈中的电
10、流 I2 ( i2 )与磁场相互作用电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动,,仪表的转动转矩通入直流时,T=k1I1I2,通入交流时, T=k1I1I2cos,i1和i2的有效值,i1和i2之间的相位差,2. 工作原理FF可动线圈固定线圈 固定线圈中的电流 I1,弹簧的阻转矩 TC = k2,弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比,即,当 T = TC 时,可动部分停止转动,,即指针的偏转角,结论: 指针偏转的角度与两个电流(对交流为有效值)的乘积成正比。,仪表的转动转矩 通入直流时,T=k1I1I2,通入交流时,T=k1I1I2cos, = kI1I2 (直流), = kI1I2 co
11、s (交流),i1和i2之间的相位差,4. 优点:可用于交直流;准确度较高。 缺点:受外界磁场影响大;不能承受较大过载。,3. 用途 测量交直流电压、电流及功率。,弹簧的阻转矩 TC = k2 弹簧的阻转矩TC与指针的偏,6.3 电流的测量,电流表的内阻要很小。,测量直流电流通常用磁电式电流表,,若要扩大电流表的量程,可在测量机构上并联一个分流电阻 RA 。,电流表应串联在电路中,,式中:R0 测量机构的电阻 RA 分流器的电阻,测量直流电流通常用磁电式电流表,测量交流电流通常用电磁式电流表。,6.3 电流的测量 电流表的内阻要很小。 测量直,由,可得,分流电阻,可知,需扩大的量程愈大,则分流
12、电阻应愈小。,例: 有一磁电式电流表,当无分流器时,表头的满标值电流为5mA,表头电阻为20 。今欲使其量程(满标值)为1A,问分流器的电阻应为多大?,由可得,分流电阻 可知,需扩大的量程愈大,则分流电阻应愈小,6.4 电压的测量,表的内阻要很高。,测量直流电压通常用磁电式电压表,,若要扩大电压表的量程,可在测量机构上串联一个倍压电阻 RV 。,电压表应并联在被测电路两端,,式中:R0 测量机构的电阻 RV 倍压器的电阻,测量直流电压通常用磁电式电压表,测量交流电流通常用电磁式电压表。,6.4 电压的测量表的内阻要很高。 测量直流电,由,可得,串联电阻,可知,需扩大的量程愈大,则串联电阻应愈大
13、。,例: 有一电压表,其量程为50V,内阻为2000 。今欲使其量程扩大到300V,问还需串联多大电阻的倍压器?,由可得,串联电阻可知,需扩大的量程愈大,则串联电阻应愈大。例,6.5.1 磁电式万用表,用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等,1.直流电流的测量,RA1 RA5是分流器电阻,改变转换开关的位置,就改变了分流器的电阻,从而改变了电流的量程。量程愈大,分流器电阻愈小。,6.5 万用表,直流调整电位器,6.5.1 磁电式万用表用来测量直流电流、直流电压、交流电,6.5 万用表,6.5.1磁电式万用表,用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等,2. 直流电压的测量,RV1 RV
14、3构成倍压器电阻,改变转换开关的位置,就改变了倍压器的电阻,从而改变了电压的量程。量程愈大,倍压器电阻愈大。,6.5 万用表6.5.1磁电式万用表用来测量直流电流、直流,3.交流电压的测量,磁电式仪表只能测量直流,如果要测量交流,需加整流元件,如图中D1和D2。,正半周时,电流流经D1和部分电流流经微安表流出。,负半周时,电流直接流经D2从“+”端流出。,可见,通过微安表的是半波电流,读数应为该电流的平均值。,可见,通过微安表的是半波电流,读数应为该电流的平均值。为此,加一交流调整电位器(图中600),用来改变表盘刻度;指示读数被折换为正弦电压有效值。,可见,通过微安表的是半波电流,读数应为该
15、电流的平均值。为此,加一交流调整电位器(图中600),用来改变表盘刻度;指示读数被折换为正弦电压有效值。普通万用表只适合测量频率为451000Hz的电压。,3.交流电压的测量 磁电式仪表只能测量直流,如果要测量,4. 电阻的测量,测量电阻时,需接入电池,被测电阻愈小,电流愈大,则指针偏转的角度愈大。,注意:(1) 测量前应先将“+”、“-”两端短接,看指针是否指在零,否则应调节调零电位器(图中 1.7k电阻)进行校正。,(2) 绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕应将转换开关转到高电压档。,4. 电阻的测量 测量电阻时,需接入电池,被测电阻愈小,MF-30型万用表的面板图,6.5 万用表,零欧姆
16、调整,机械零位调整,转换开关,MF-30型万用表的面板图6.5 万用表零欧姆调,6.5.2数字式万用表,6.5.2数字式万用表,今以DT-830型数字万用表为例来说明它的测量范围和使用方法。,1. 测量范围,(1)直流电压分为五档: 200mV,2V,20V,200V,1000V。,(2)交流电压分为五档: 200mV,2V,20V,200V,750V。,(3)直流电流分为五档: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。,(4)交流电流分为五档: 200V,2 mA,20mA,200mA,10A。,(5)电阻分为六档: 200,2k ,20k ,200k,2M ,20M ,6.5.2
17、数字式万用表,今以DT-830型数字万用表为例来说明它的测量,DT-830型万用表的面板图,2.面板说明,DT-830型万用表的面板图POWEROFFONBE,(2)电源开关:使用时将开关置于“ON”位置;使用完毕置于“OFF”位置。,(3)转换开关:用以选择功能和量程。根据被测的电量(电压、电流、电阻等)选择相应的功能位;按被测量程的大小性选择合适的量程。,(4)输入插座:将黑色测试笔插入“COM”的插座。红色测试笔有如下三种插法,测量电压和电阻时插入“V”插座;测量小于200mA的电流时插入“mA”插座;测量大于200mA的电流时插入“10A”插座。,(1) 显示器:显示四位数字,最高位只
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- 电工 测量 安全 用电 讲义 课件
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