常用电工测量仪表及电子仪器仪表概述
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电工测量仪表分类依据电工与电子测量仪器的工作原理来分类,可分为模拟式电工与电子测量仪器和数字式电工与电子测量仪器两大类。
1.数字式电工与电子测量仪器数字式电工与电子测量仪器如:数字式电压表、数字存储示波器、规律分析仪等。
2.模拟式电工与电子测量仪器模拟式电工与电子测量仪器,如指针式万用表、通用示波器、晶体管毫伏表等。
电工常用测量仪表通常可分为4种类型。
1.直读指示仪表测量时,通过指针偏转,将要测量的电量直接读出,如电压表、电流表、功率表、万用表等。
2.比较仪表测量时,需要与相应的标准量进行比较读出两者的比值,如惠斯登电桥用来测量电阻值,万用表电桥用来测量电容量、电感量。
往往用做精确测量一些电学量及检验其他仪器或仪表。
3.图示仪表图示仪表特地用来显示两个相关量的变化关系,如示波器。
这种仪表直观效果好,但只能作为粗测。
4.数字仪表数字仪表将被测的模拟量转换成为数字量,直接读出,例如常用的数字式电压表、数字式万用表等。
电子测量仪器的品种繁多,其分类方法也较多。
依据功能来分,可分为专用和通用两大类。
1.通用电子测量仪器通用电子测量仪器是指应用面广、功能全面,可适用于对多种对象进行测量的仪器。
但这类仪器测量的精度不高,例如通用示波器等。
2.专用电子测量仪器专用电子测量仪器使用的面窄,但使用便利,精度高。
如晶体管特性图示仪,就是一种专用的示波器。
电子测量仪器按其工作原理可分为模拟与数字两大类。
例如:数字式电压表、数字存储示波器、规律分析仪等。
在日常工作中,较常用到的电子测量仪器的类型归纳说明如下。
1.电平测量仪器在电子测量中,较常用到的电平测量仪器有数字式万用表、数字式电压表、晶体管毫伏表、电子管电压表等。
2.波形显示与测量仪器在电子测量中,较常用到的波形显示测量仪器主要有通用示波器、双踪示波器、多踪多扫描示波器、取样示波器、高压示波器、数字存储示波器及记忆示波器等。
3,频率与时间及相位测量仪器在电子测量中,较常用到的频率、时间、相位测量仪器主要有频率计、波长计、数字式相位计等。
电工常用测试仪表介绍本文分享从事(电气)设备安装、(维修)、调试等工作所必须了解和掌握的便携式常用(电工)测试仪表:(万用表)、钳形(电流)表、绝缘电阻表、(示波器)、直流电桥、接地电阻测定仪、回路电阻测试仪的基本知识。
3、绝缘电阻表绝缘电阻表(俗称兆欧表、摇表)是专门用来(检测)电气设备、家用电器或电气线路等对地及相线之间的绝缘状况好坏的试验仪表。
由于这种仪表的阻值单位通常为兆欧(MΩ),所以常称作兆欧表。
绝缘电阻表主要用来测量电气设备和电气线路的绝缘电阻。
绝缘电阻表通过测量电气设备、家用电器或电气线路的绝缘电阻,从而判断电气设备绝缘好坏、是否漏电等。
有些万用表也可以测量兆欧级的电阻,但万用表本身提供的电压低,无法准确测量(高压)电气设备绝缘的好坏,对于高压电气设备,为了检测其绝缘性能的好坏,除了用绝缘电阻表做绝缘电阻测试,还必须做耐压试验。
根据工作和显示方式不同,绝缘电阻表通常可分作二类:手摇式绝缘电阻表和数字式绝缘电阻表。
4、示波器示波器主要用于测量电(信号)的波形、频率、周期、相位等有关电量,基本结构由显示电路、Y轴放大电路、X轴放大电路、扫描同步电路、(电源)供给电路组成,是电子设备和仪器检修、制作时必备的测试工具。
可以简单地把示波器看成是具有图形显示的电压表,普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。
而示波器则与其不同。
示波器具有屏幕,它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化,即波形。
按照信号的不同可以分类为(模拟)示波器、数字示波器。
5、直流电桥直流电桥是一种比较式测量仪表,主要用于测试低阻值电阻。
变压器等设备绕组的直流电阻测试是电动机、变压器等在交接、大修和改变分接开关后,必不可少的试验项目;在修理电动机时,需要测量其绕组直流电阻;在线路检修时,测量线路的直流电阻等,此时直流电阻就可以排上用场了。
常用的直流电桥有直流单臂电桥和直流双臂电桥两大类。
常用的电工仪表介绍电工仪表按测量对象不同,分为电流表、电压表、功率表、电能表、绝缘电阻表等;按仪表工作原理的不同分为磁电系、电磁系、电动系、感应系等。
电工仪表常见的表面标记符号如下表所示。
▲电工仪表常见的表面标记符号1、电流表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。
电流表是指用来测量交、直流电路中电流的仪表。
在电路图中,电流表的符号为“圈”。
电流值以“安”或“A”为标准单位。
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。
一般可直接测量微安或毫安数量级的电流,为测更大的电流,电流表应有并联电阻器(又称分流器),主要采用磁电系电表的测量机构。
电流表的外形如下图所示。
▲电流表的外形*注意:1)测量电流时,接线正确,电流表应与被测电路串联。
测量直流电流时,必须注意仪表的极性,应使仪表的极性与被测量的极性一致。
直流电流表和交流电流表区别很大,不能交换测量。
2)测量交流高电压或交流大电流时,必须采用电压互感器和电流互感器。
电压表和电流表的量程应与互感器二次的额定值相符。
一般电压为100V,电流为5A。
3)当电路中的被测量超过仪表的量程时,可采用外附分流器或分压器,要注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。
2、电压表电压表是测量电压的一种仪器,是用于测量直流电压、交流电压的机械式指示电表,分为直流电压表和交流电压表。
直流电压表主要采用磁电系电表和静电系电表的测量机构。
磁电系电压表由小量程的磁电系电流表与串联电阻器组成,最低量程为十几毫伏。
为了扩大直流电压表量程,可以增大分压器的电阻值。
交流电压表主要采用整流式电表、电磁系电表、电动系电表和静电系电表的测量机构。
大部分电压表都是用小量程电流表与分压器串联而成,也可用几个电阻组成的分压器与测量机构串联而形成多量程电压表。
电压表的外形如下图所示。
▲电压表的外形3、功率表和电能表功率表是测量电功率的仪器。
电功率包括有功功率、无功功率和视在功率。
电工常用仪表八种一、万用表万用表是电工常用的一种多功能电测仪器,用于测量电流、电压、电阻等电学量。
它具有测量范围广、操作简便、精度高等特点,是电工在日常工作中必备的仪器之一。
二、电压表电压表是用来测量电路中电压大小的仪表。
它通过连接在电路的两个点上,利用电压表的内部电路将电压转换为相应的指针或数字显示。
电压表通常具有较高的输入阻抗,以确保测量结果的准确性。
三、电流表电流表是用来测量电路中电流大小的仪表。
它通过将电流表串联在电路中,将电流转换为相应的指针或数字显示。
电流表通常具有较低的内阻,以保证电路中的电流通过电流表时不会发生明显的测量误差。
四、电阻表电阻表是用来测量电阻值的仪表。
它通过将电阻表连接在待测电阻两端,利用电阻表的内部电路测量电阻值并显示。
电阻表通常具有较高的精度和测量范围,适用于各种电阻值的测量。
五、频率表频率表是用来测量电路中信号频率的仪表。
它通过将频率表与待测信号连接,利用频率表内部的计数器和时基来测量频率并显示。
频率表通常具有较高的测量精度和稳定性,适用于频率测量及相关的校准工作。
六、功率表功率表是用来测量电路中功率的仪表。
它可以同时测量电压和电流,并计算出相应的功率值。
功率表通常具有较高的测量精度和响应速度,适用于电力系统的功率测量和负载分析。
七、电能表电能表是用来测量电路中电能消耗的仪表。
它通过测量电流和电压,并将其积分得到电能消耗值。
电能表通常具有较高的计量精度和长期稳定性,适用于电力系统的电能计量和结算。
八、绝缘电阻测试仪绝缘电阻测试仪是用来测量电气设备及线路的绝缘电阻的仪表。
它通过施加一定的测试电压,测量绝缘电阻值并显示。
绝缘电阻测试仪通常具有较高的测试精度和可靠性,用于电气设备的绝缘性能评估和故障检测。
以上是电工常用的八种仪表,它们在电工工作中起着重要的作用。
电工在使用这些仪表时,要注意操作规范,确保测量结果的准确性和安全性。
同时,定期校准和维护这些仪表,保证其长期稳定可靠的工作。
电气工程中的电气测量与仪器仪表在电气工程领域,电气测量与仪器仪表是非常重要的一门学科,它涉及了电力系统中各种电气信号的测量、传输和控制。
本文将介绍电气测量与仪器仪表的基本原理、常用仪器和测量方法。
一、电气测量与仪器仪表的基本原理电气测量与仪器仪表的基本原理主要包括电气量的定义和测量方法、测量误差的计算和校正方法等。
其中,电气量的定义和测量方法是电气测量的基础,它包括电压、电流、功率等电气量的定义和测量原理。
测量误差的计算和校正方法是保证测量结果准确可靠的关键,它涉及到误差来源的分析和校正方法的选择。
二、常用的电气测量仪器与仪表1. 万用表万用表是电气工程中最常用的测量仪器之一,它可以测量电压、电流、电阻等多种电气量。
万用表的使用简便、测量范围广,适用于各种不同的电气测量场合。
2. 示波器示波器可用于显示电压和电流随时间变化的波形,它可以帮助工程师更直观地观察电气信号的特征,从而进行相应的分析和判断。
示波器通常分为模拟示波器和数字示波器两种类型,其中数字示波器具有更高的精度和更丰富的功能。
3. 电能表电能表是用来测量电能消耗的仪表,它可以实时记录电气设备的用电情况,帮助用户管理和控制电能的消耗。
电能表的种类繁多,主要分为机械式电能表和电子式电能表两种。
4. 电压表和电流表电压表和电流表是用来测量电路中电压和电流的仪器,它们通常会与电路连接,在电路中起到测量和显示电气信号的作用。
电压表和电流表分为模拟式和数字式,具体选择取决于测量要求和实际情况。
三、电气测量常用的测量方法1. 直接法直接法是指直接测量电气量的值,如使用万用表直接测量电压、电流的大小。
这种方法操作简单、直观,但对于需要高精度测量的情况,可能需要考虑使用其他更精密的测量仪器。
2. 间接法间接法是采用一些与电气量有特定关系的物理量进行测量,然后通过计算和转换得到所需的电气量。
例如,利用电压和电流的关系可以计算出电路中的功率。
3. 比较法比较法是通过与已知标准进行比较,从而间接测量出电气量的值。
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。
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按仪表的使用条件可分为1A 、1A 、B 、1B 、C 五组,各组的工作条件和最恶劣。
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。
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。
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1C 、2C 称为电流接头,串接于被测的大电流回路中,小的1P 、2P 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g I ,表头内阻为g R ,需要扩大量程至电流I ,计算分流电阻a R 。
1111a s g g g g a g gs gg ggR I R I I I R R R I PI I R R n I ===-==--3.2.2 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选用。
(3)量程的选择。
要充分发挥仪表准确度的作用,还必须根据被测量的大小,合理选用仪表量限,如选择不当,其测量误差将会很大。
一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的1/2~2/3以上,而不能超过其最大量程。
(4)内阻的选择。
选择仪表时,还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻,否则会带来较大的测量误差。
因内阻的大小反映仪表本身功率的消耗,所以,测量电流时,应选用内阻尽可能小的电流表。
(5)正确接线。
测量电流时,电流表应与被测电路串联。
测量直流电流和电压时,必须注意仪表的极性,应使仪表的极性与被测量的极性一致。
(6)大电流的测量。
测量大电流时,必须采用电流互感器。
量程应与互感器二次的额定值相符,一般电流为5A。
(7)量程的扩大。
当电路中的被测量超过仪表的量程时,可采用外附分流器或分压器,但应注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。
(8)另外,还应注意仪表的使用环境要符合要求,要远离外磁场。
(9)注意极性:测量直流电流时,要注意正、负极性的接法。
直流表的接线柱旁标有“+”、“-”符号,电流从“+”流进,表针正向偏转。
反之,表针反向偏转,不能读数,且易损坏指针。
3.2.4钳形电流表(1)钳形电流表工作原理通常用普通电流表测量电流时,需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量,这是很麻烦的,有时正常运行的电动机不允许这样做。
使用钳形电流表可以在不切断电路的情况下来测量电流。
其工作原理如下:穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈,其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。
从而使二次线圈相连接的电流表便有指示,测出被测线路的电流。
钳形表可以通过转换开关的拨档,改换不同的量程。
但拨档时不允许带电进行操作。
钳形表一般准确度不高,通常为2.5~5级。
为了使用方便,表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的功能。
钳形电流表结构图(2)钳形表选型及注意事项a.正确选择表的量程。
测量前先估量被测电流的大小,将转换开关拨到正确的量程。
或由大量程到小量程试测,直到转换开关拨到适当位置为止。
在改换量程时,应在不带电情况下进行,以免损坏仪表。
a.测量时,应使被测导线放在钳口的中央,以免发生误差。
钳口两个面应接合良好,如有杂声,可将钳口重新开合一次,钳口有污垢,可用汽油擦净。
a.每次测量后,要把调节电流量程的转换开关放在最高档位,防止下次使用时,因未经选择量程就进行测量而损坏仪表。
a.测量5A以下电流时,为了测量的准确性,在条件允许的情况下,可将被测量导线多绕几匝放进钳口进行测量,将读取的电流值,除以匝数,即得实际电流。
a.不得测量无绝缘的导线。
a.测量中,操作人员应注意与带电部位的安全距离,以防触电或发生短路。
对高压设备不能直接使用,必须使用相应绝缘等级的绝缘杆辅助,才能进行测量。
a.钳形表的钳口必须保持清洁、干燥。
c.数字式电流表数字电流表具有变送、LED显示和数字接口等功能。
通过对电网中各参量的交流采样,经CPU 进行数据处理,将电流参数、频率等电参量由LED直接显示,同时可输出0~5V、0—20mA或4—20mA相应的模拟电量。
3.3电压表的基本电路及电压的测量.3.3.1电压表工作原理电压表和电流表都是根据一个原理就是电流的磁效应制作的电流越大,所产生的磁力越大,表现出的就是电压表上的指针的摆幅越大,电压表内有一个磁铁和一个导线线圈,通过电流后,会使线圈产生磁场这样线圈通电后在磁铁的作用下会旋转,这就是电压表的表头部分。
这个表头所能通过的电流很小,两端所能承受的电压也很小(远小于1V),为了能测量实际电路中的电压,需要给这个电压表串联一个比较大的电阻,做成电压表。
这样,即使两端加上比较大的电压,可是大部分电压都作用在加的那个大电阻上了,表头上的电压就会很小了。
因此电压表是一种内部电阻很大的仪器,一般应该大于几千欧。
这样改造后,当电压表再并联在电路中时,由于电阻的作用,加在电表两端的电压绝大部分都被这个串联的电阻分担了,所以通过电表的电流实际上很小,所以就可以正常使用了。
电压表的选型和量程的选择相同。
3.3.2电压表的使用直流电压表是用电流表串联附加电阻,将表盘以电压刻度而组成的测量仪表。
若用表头直接测电压,由于表头灵敏度限制,允许通过表头的电流很小,表头内阻又很小,只能测量很小的电压,一般只能做成mV表。
扩大量程的方法是在表头串联一个较大的电阻,称为附加电阻。
交流电压表由交流电流表串联附加电阻组成,但所用交流电流表中,线圈的匝数要,导线要细。
3.4功率表的基本电路及功率的测量3.4.1功率表的用途、分类和工作原理功率表是用来测量电功率的电工仪表。
功率表可分为单相功率表和三相功率表,大多采用电动式测量机构。
电动式功率表与电动式电流表、电压表的不同之处在于:固定线圈和可动线圈不是串联起来构成一条支路,而是分别将固定线圈与负载串联,将可动线圈与附加电阻串联后再并接至负载。
由于仪表指针的偏转角度与负载电流和电压的乘积成正比,故可测量负载的功率。
3.4.2直流电路功率的测量a.用电流表、电压表测量:用电流表和电压表分别测出负载电阻上的电流和电压,间接测得直流功率为P UI =。
测量线路如图所示。
(a )电压表内阻>>负载电阻时的接线 (b )电流表内阻<<负载电阻时的接线b. 用功率表测量:正确的接线见图。
在功率表的电流线圈的一端和电压线圈的一端标有*、±或↑等标记。
接线时必须将标有*号的电流端钮接至电源的一端,而另一个电流端钮接至负载端,这时电流线圈是串联接在电路中,标有*号的电压端钮,可以接至电流端钮的任一端,而另一个电压端钮则应该接至负载的另一端,功率表的电压线圈是并联接在电路中的。