电工仪表及其测量

2020/3/26
ZC25型兆欧表内部线路图
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接地端钮E
线路端钮L 屏蔽端钮
ZC25型兆欧表外形图
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三、兆欧表的选择、使用与维护
• 选择兆欧表 • 兆欧表的接线 • 检查兆欧表
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步骤1 选择兆欧表
选择兆欧表的原则： • 一是其额定电压一定要与被测电气设
步骤2 接入被测电阻
• 接入被测电阻时，应采用较粗较短的导线连接 。接线间不得绞合，并将接头拧紧。
（1）被测电阻有电流端钮和电位端钮时，要与 电桥上相应的端钮相连接。同时要注意电位端 钮总是在电流端钮的内侧，且两电位端钮之间
的电阻就是被测电阻。
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（2）如果被测电阻（如一根导线）没有电流端 钮和电位端钮，则可下图自行引出电流端钮和 电位端钮，然后与电桥上相应的端钮相连接。
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• 电压表前接电路：适用于被测电阻很大 （远大于电流表内阻）的情况。
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电压表前接电路
• 电压表后接电路：适用于被测电阻很小 （远小于电压表内阻）的情况。
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电压表后接电路
用伏安法测量电阻，不但需要计
算，而且测量误差较大，但它能在通 电的工作状态下测量电阻，这在有些 场合是很有实际意义的。如测量非线 性元件（二极管、三极管等）的电阻 时就十分方便。另外，二极管和三极 管的特性曲线也可以通过伏安法绘制 出来。
• 但是不论采用何种电源 ，最终都要转换成直流 电压。
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兆欧表的工作原理
• 被测电阻Rx接在“L”与“E”端钮之间。 • 摇动直流发电机的手柄，发电机两端产生较高

无功功率表的原理与结构
总结词
无功功率表用于测量电路中的无功功率，其 原理基于相位角测量。
详细描述
无功功率表通过测量电压和电流之间的相位 角，计算无功功率。它通常由电压互感器、 电流互感器和相位表组成，能够测量不同频
率和不同相位的无功功率。
功率因数表的原理与结构
要点一
总结词
功率因数表用于测量电路中的功率因数，其原理基于有功 功率与视在功率的比值。
相位表是用来测量交流电信号的相位角的仪表，其原 理基于电磁感应定律和交流电的特性。当被测电流通 过相位表的测量线圈时，测量线圈中产生的感应电动 势与被测电流的相位角成正比，因此可以通过测量该 感应电动势的大小来计算出被测电流的相位角。
相位表的结构
相位表通常由测量线圈、整流器、测量机构和指示器等 部分组成。测量线圈用于产生感应电动势，整流器将感 应电动势整流成直流电压，测量机构将直流电压转换成 可测量的电信号，指示器则用于显示测量结果。
电工仪表的误差与准确度
误差来源
由于制造工艺、使用环境、仪器本身 特性等因素，导致测量结果与实际值 存在偏差。
准确度等级
电工仪表的准确度等级通常以精度等 级表示，如0.5级、1.0级等，数字越 小准确度越高。
电工仪表的选用与使用注意事项
选用原则
根据测量需求选择合适的电工仪表，如测量精度、量程、工 作电压等。
要点二
详细描述
功率因数表由电压表、电流表和相位表组成，通过测量电 压、电流的有效值和相位角，计算出有功功率和视在功率 ，从而得到功率因数。它能够指示电路中有功功率与视在 功率的比例，帮助用户了解设备的效率。
05 频率测量仪表
频率表的原理与结构
频率表的原理

磁电系仪表
广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。

当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作 用下，产生转动力矩使线圈转动。 反作用力矩通常由游丝产生，它的作用既产生反 作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。 阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，当铝架在磁场 中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流， 这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩， 显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因 此能使指针较快停在读数位置。
c.如果Rx＝r 则 Im＝E/2r ＝1/2 I0 即仪表电路的总电流等于满偏电流I0的一半。
只有在被测电阻等于欧姆中心值时误差才最小。只 有在一般被测电阻的0.1～10倍欧姆中心值范围内读数
才较准确。否则将造成很大的读数误差。为此万用表的
电阻测量线路都做成多量程电路，为了共用一条标尺，
一般都以R×1档为基础，按10的倍数来扩大量程。如
交流电压测量电路
（5）电阻的测量： 万用表电阻测量线路， 通常采用被测电阻与表头 及内附电池串联的电路， 如图所示。 在该电路中流过表头 的电流为： IX＝E/(RX＋r) 刻度非线性!! a.当Rx＝0 (S置于位置1)（电调零） b.当Rx＝∞(S置于位置2)
电阻测量原理图
欧姆刻度与电流、电压刻度是相反的，而且是不均 匀的，如图所示。
（6）电容的测量
a. 按图（a）接线，调节交流电源e，使万用表指针满刻 度偏转，此时: U=IRV 其中：U为万用表测量电源u的电压，I为指针满刻度偏转 的电流，RV为万用表对应档的内阻。
b. 保持电源u不变。将被测电容器按图（b）接入， 电流减为I´ 此时: U = I´Z= I R V 2 X C 2
1.8.2 兆欧表的特点 （1）指针的随意性 （2）工作电压高 （3）比一般仪表多了一个“G”接线端。 1.8.3 兆欧表的使用 (1)用兆欧表测量设备的绝缘电阻时，必须先切断电源。 对具有较大电容的设备(如电容器、变压器、电机、电 缆线路等)，必须先进行放电。 (2)兆欧表应放在水平位置，在未接线之前，先摇动兆 欧表手柄看指针是否在“∞”处，再将“L”和“B” 两个接线柱短路，慢慢地摇动兆欧表，看指针是否在 “0”处。

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智能电度表的测量原理
要点一
总结词
具备智能化的数据处理和通信功能，能够实现远程抄表、 远程控制和能源管理。
要点二
详细描述
智能电度表是一种高度智能化的电能测量仪表，它集成了 数据处理、通信和控制等多种功能。通过内置的微处理器 和传感器，智能电度表能够实时监测和记录电能消耗数据 ，并通过通信接口将这些数据传输到上位机或云平台进行 进一步处理和分析。此外，智能电度表还能够实现远程控 制和能源管理，帮助用户实现节能减排和降低运营成本。
钳形电流表由电流互感器和测量表头组成，其中电流互感器采用高磁导率的磁芯材料制成， 当导线穿过磁芯时，会在磁芯中产生磁场，从而在二次绕组中产生感应电动势。
测量表头将二次绕组中的感应电动势转换为电压或电阻，以便于读取。钳形电流表的变比通 常为500:1或1000:1，即一次绕组中的电流变化1A时，二次绕组中的感应电动势变化为 500A或1000A。
详细描述
电工仪表是用于测量、记录和计算电学量的设备和工具，是 电力系统中的重要组成部分。根据测量原理和应用领域的不 同，电工仪表可分为多种类型，如电流表、电压表、功率表 、万用表等。
电工仪表的误差与准确度
总结词
电工仪表的误差是指测量结果与实际值之间的差异，准确度则反映了测量结果的可靠性 。
详细描述Biblioteka 功率因数表通过测量相位角来计 算功率因数，从而反映电路的功
率传输效率。
三相功率表的测量原理
三相功率表是用来测量三相电路中每一 相的功率、总功率以及不平衡度的仪表
。
三相功率表的测量原理与单相功率表类 似，也是基于电压和电流的测量。
三相功率表通常由三个单相功率表组成 ，分别测量三相电压和电流，并通过计

定义：用于测量电路中电流值的仪表
工作原理：基于电磁感应原理，将导线中的电流转化为指针的偏转角
种类：直流电流表、交流电流表、微安表等
使用注意事项：正确选择量程、接入电路时注意极性、避免短路等
电压表
定义：用于测量电路中电压的仪表
工作原理：基于电磁感应原理，将电压转换为磁力，再通过指针或数字显示测量结果
特点：结构简单、准确度高、灵敏度高、测量范围广
常见类型：交流电流表、交流电压表、功率表等
电动系仪表
原理：利用电磁感应原理，将测量电流或电压转换为电动系测量机构的转动力矩，从而驱动指针指示被测量值。
特点：测量准确度高、稳定性好、可测量交直流电量。
应用：广泛应用于电力、电子、通信等领域。
分类：电动系电流表、电动系电压表等。
欧姆表
定义：欧姆表是一种用于测量电阻值的电工仪表
工作原理：通过电池供电，经过测量机构与测量线路将测量电阻转换成直流电流，再根据欧姆定律计算出电阻值
特点：可以直接读出电阻值，使用方便，测量范围广
应用：在电子、电力、通讯等领域广泛应用
电工仪表的工作原理
PART THREE
磁电系仪表
原理：基于磁场和电流相互作用产生电动势的原理，通过测量电动势来测量电流或电压。
种类：直流电压表、交流电压表、脉冲电压表等
使用注意事项：正确接入电路，注意量程选择，避免短路或开路
功率表
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
种类：有功功率表、无功功率表、复费率功率表等
定义：功率表是一种测量电路或设备功率的仪表
工作原理：基于电磁感应原理，通过测量电压和电流来计算功率
应用：广泛应用于电力、能源、交通等领域的功率测量和监控

为10A。 （3）电能表常数：
是每用电1kw ·h对应的铝盘转数
（二）电能表的接线
1、单相电能表的接线 在低压小电流电路中，电能表可直接接在线路上，如图（a）所示。
在低压大电流电路中，若线路负载电流超过电能表的量程，则须经电流 互感器将电流变小， 即将电能表间接连接到线路上, 接线方法如图（b） 所示。
4、感应系仪表： （1）结构：由固定开口电磁铁、永久磁铁、可转动铝盘、计数器等组成 （2）工作原理：当电磁铁线圈中流过电流时，铝盘里产生涡流，涡流与磁场相互 作用使铝盘受力转动，计数器计数。铝盘转动时切割永久磁铁的磁场产生反作用力 矩。 （3）用途：主要用于计量交流电电能
二、按照精度等级分类
我们常说的仪表级别就是指的仪表精度等级。仪 表分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七个 级别。表示级别的数字越小，准确度越高。
载
两端的电压，所以通常称动圈为电压线 -
圈，而动圈支路也常被称为电压支路。
①当用于直流电路的功率测量时， ᾳ=KI1I2∝KIU=KP ②当用于交流电路的测量时，
Rv
电动式瓦特表原理线路
KI1I 2
cos
KI
U Rv
cos
K p IU cos K p P
3．正确接线
(1).电流线圈与负载串联 (2).电压线圈与负载并联 (3).两线圈﹡端同接高电位端（或同接低
相对误差K% 例如：0.5级的相对误差为0.5%
三、按测量方法分类
分直读式和比较式
❖ 直读式:根据仪表指针所指位置，从刻度盘上 直接读数，如：电流表、电压表、功率表、 兆欧表、电度表、功率因数表、频率表等。
❖ 比较式，将被测量值与已知的标准量进行比 较来测量。如：电桥、接地电阻测量仪。

（二）、仪表的误差和准确度
1、误差产生的原因：
仪表结构和制作工艺方面的原因引起误差，叫基本误差 仪表在非规定条件下使用而引起的误差，叫附加误差。
2、误差的表达方式：
（1）、绝对误差△A0绝对误差等于仪表测量指示值Ax与 被测量的实际值A0之间的差值，即
△A=Ax-A0
一、电工仪表的概述
绝对误差△A的单位与被测量的单位相同。 △A为正时，测得的值偏大； △A为负时，测得的值偏小
（2）、测量线路。万用表的多种测量功能是通过测量 线路来实现的。测量线路主要由电阻的串并联来构成 分压和分流电路来实现不同的电路。
二、常用的电工仪表
（3）、转换开关。用来选择被测量及量程的开关，使 被测量接入相应的测量线路。 （4）、电源。它是万用表的直流电源，供测量无源电 路时使用。
（5）、外壳。外壳上装有两个接线柱，既可接入导线 也可用表笔插入其孔中作测量用。红线笔接“＋”接线 柱，黑笔接“－”接线柱。
二、常用的电工仪表
3、使用方法：
测量前检查指针是否在零位； 将转换开关转至被测量种类和量程的位置上； 将红表笔插入“+”接线柱，黑表笔接入“—”接线柱。 测电压时将表并接在被测电路两端，测电流时用导线将 万用表串联在被测电路中，还要注意正负极。 测电阻时先估计一下被测量电阻值，然后将转换开关 拨到“Ω”范围的相应量程档上，将表笔短接，转动“Ω 零位调节旋钮”调整零位，然后就可以测量。
解： 绝对误差 △A1=Ax1-A01=201-200=+1(V)
△A2=Ax2-A02=20.5-20=+0.5(V)
相对误差
r1= △A×1 100%= +1 ×100%=+0.5%
A01
200

集成化：将多种功能集成在一个设备中简 化操作流程
电工仪表的应用领域拓展
智能电网：用于监测和控 制电网运行状态
电动汽车：用于监测电池 状态和充电过程
智能家居：用于监测和控 制家庭用电设备
工业自动化：用于监测和 控制工业生产过程
电工仪表的发展前景展望
智能化：智能化技术将广泛应用 于电工仪表提高测量精度和效率
电工仪表的电路原理
电工仪表的工作 原理主要是通过 测量电路中的电 流、电压、电阻 等参数来反映电 路的工作状态。
电流表和电压表 的工作原理是利 用电磁感应原理 通过测量电流或 电压的变化来反 映电路的工作状 态。
电阻表的工作原 理是利用欧姆定 律通过测量电阻 两端的电压和电 流来反映电阻的 大小。
电能表：测量电 能消耗监控用电 情况防止超负荷 运行
06
电工仪表的发展趋 势与展望
电工仪表的技术发展趋势
智能化：集成更多的智能功能如自动校准、 自诊断等
环保化：采用环保材料和工艺降低对环境 的影响
网络化：实现远程监控和数据传输提高工 作效率
高精度：提高测量精度满足更高要求的测 量需求
微型化：减小体积降低成本提高便携性
率表等。
电压表：用于测量电压 如直流电压表、交流电
压表等。
电流表：用于测量电流 如直流电流表、交流电
流表等。
功率表：用于测量功率 如直流功率表、交流功
率表等。
电能表：用于测量电能 如单相电能表、三相电
能表等。
频率表：用于测量频率 如单相频率表、三相频
率表等。
电工仪表的测量单位与量程
电压：单位为伏特（V）量 程通常为0-300V
阅读说明书： 了解仪表的 使用方法和

第一章 测量与电工仪表的基本知识
第一节 测量基本知识 一、测量的定义 二、测量方法分类 三、测量的单位
第二节 电工仪表的分类 一、电测量指示仪表 二、比较仪器
第三节 电工仪表的组成和基本原理 一、电测量指示仪表的组成 二、测量机构的组成与原理
第四节 电工仪表的误差和准确度 一、电工仪表误差的分类 二、误差的表示方法 三、仪表的准确度
第五节 电工仪表的主要技术性能 一、仪表灵敏度和仪表常数 二、仪表误差 三、仪表的阻尼时间 四、仪表的功率损耗
第六节 测量误差及其消除方法 一、系统误差 二、偶然误差 三、疏忽误差（粗差）
第七节 工程上最大测量误差的估计 一、直接测量法的最大误差 二、间接测量方式的最大误差
第八节 电工仪表的表面标记和型号 一、电工仪表的表面标记 二、型号
2.反作用力矩 可动线圈在电磁力的作用下顺时针转动的同时，会受到游丝产生的反作用力矩作用，反作用力矩的大小与游丝形变大小 成正比，即与线圈偏转角成正比，即
M D
(式2-4)
式中，D为常数，是游丝的反抗力矩系数，其大小由游丝的材料性质、形状和尺寸决定。
反抗力矩与偏转角成正比，当转动力矩与反抗力矩大小相等时，指针稳定在平衡点，这时式（2-3）和式（2-4）相等，即
可动部分的铝框架相当于一个短路匝，在转动时，切割磁力线，铝框架中产生的感应电
势为 e d ，因为铝框架只有1匝，所以感应电势的数值为 e d BS d ，此电势在
dt
dt
dt
铝框架中产生的电流数值为 ，该电流与流过线圈的电流一样，也要产生转矩
M i BS BS d 2 1 d p d
三、磁电系仪表的表头参数
由于磁电系表头常用来制成电流表和电压表，因此在构成电流表和电压表过程中必须知道表头的量程和表头内阻。