电工手册 第三章 常用电工测量仪表及电子仪器仪表

第3章 常用电工测量仪 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、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 结构形式 原理结构图 工作原理 适用范围 特点 磁电式 将可动线圈置于 永久磁铁的气隙磁 场中，当线圈中有 被测电流流过时， 通有电流的线圈在 磁场中受力并带动 指针而偏转，当偏 转力矩与游丝反作 用力矩平衡时，便 获得读数 表头本身只能用来测量直流，当配有整流装置后也可测量交流 （1）标度均匀（2）灵敏度和准确度较高（3）读数受外界磁场的影响小（4）过载能力差 电磁式 在线圈内有一块固定铁片和一块装在转轴上的动铁片，当线圈中有被测电流通过时，两铁片同时被磁化并呈现同一极性，由于同 性相斥的缘故，动I 铁片便带动转轴起偏转。当与游丝的反作用力矩平衡时，便获得读数 l 。 适用于交、直流测量，还可以测量 非正弦量的有效值 (1)过载能力强； (2)可以直接测量大电流； (3)标度不均匀； (4)准确度不高； (5)读数受外磁场影响大 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 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）标度不均匀； （3）过载能力差； (4)读数受外磁场影响大 感应式 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 只能用于一定频率的交流电 (1)转矩大，过载能力强； (2)受外界磁场影响小； (3)准确度较低 流比计 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 可作兆欧、相位表、频率表等 (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 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 按仪表的使用条件可分为A、m、B、B1、C五组，各组的工作条件和最恶劣 条件如表3—2所示。 表3—2 仪表的使用条件分类 分类组别 环境 条件参数 A组 A1组 B组 B1组 C组 工作条件 温度 O～+40℃ 一20～+50℃ 一40～+60℃ 相对温度 （当时温度） 95％ (+25℃) 85％(+25℃) 95％ (+25℃) 85％(+25℃) 95％ (+35℃) 霉菌、昆虫 有 没有 有 没有 有 盐雾 没有 没有 根据订货方的要求 没有 根据订货 方的要求 凝露 有 没有 有 没有 有 尘砂 有(轻微) 有(轻微) 有(轻微) 有(轻微) 有 温度 一40---~-60℃ 一40～+60℃ 一50"-~q一60℃ 最恶劣条件 相对温度(当时温度) 95％ (+35℃) 95％(+30℃) 95％ (+35℃) 95％ (+30℃) 95％ (+60℃) 霉菌、昆虫 有 没有 有 没有 有 盐 雾 有(在海运包装条件下) 有(在海运包装条件下) 有 凝露 有 没有 有 没有 有 尘 砂 有(在包装条件下) 有(在包装条件下) 有 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 防外磁场和电场的等级 仪表读数允许变化量(满刻度的百分数)(％) 防外磁场和电场的等级 仪表读数允许变化量(满刻度的百分数)(％) 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 仪表的准确等级 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 基本误差（%） ±0.1 ±0.2 ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.5 ±5.0 3.2电流表的基本及电流的测量 电工测量中，常用的电流表有磁电系、电磁系和电动系三种形式。 3.2.1电流表的基本电路 电流表的基本电路如图3—1所示。 图3-1 电流表的基本电路 (a)简单电路 (b)具有分流器的电路 3.2.2电流表的选择 (1)形式的选择。在测量直流电流时，三种形式的电流表都可以使用。由于磁电系电流表的灵敏度和准确度相比之下较高，所以使用最为广泛。在测量交流电流时，可选用电磁系和电动系电流表，其中电磁系较为常用。 (2)量程的选择。电流表的量程取决于被测电流的大小。使所选的量程大于被测电流的值，以免损坏电流表。如果测量时不能确定被测电流的大小，则应选用较大的量程试测后再换适当的量程。为了减小测量误差，在选择量程时还应注意使指针尽可能接近于满度值，一般最好工作在不少于满度值2／3的区域。 3.2.3电流的测量 电流的测量方法如表3—5所示。 表3-5 电流的测量方法 名称 测量接线方法 注意事项 直接测量 带分流器和互感器测量 直流电流测量 (1)仪表必须与负载串联； (2)注意仪表的极性； (3)带有分流器的仪表应用配套的定值导线连接仪表与分流器端钮。 交流电流测量 (1)电流互感器的二次线圈和铁芯都要可靠接地； (2)二次回路绝对不允许开路和安装熔断器。 3.3电压表的基本电路及电压的测量 ． 3.3.1电压表 图3-2 电压表的基本电路 磁电系、电磁系和电动系测量机构都可以制成电压表。电压表的选型和量程的选择相同。电路如图3—2所示。 3.3.2电压的测量 电压的测量方法如表3—6所示。 表3-6 名称 测量接线方法 注意事项 直接测量 带分压器和互感器测量 直流电压测量 (1)仪表与负载并联；(2)注意仪表量程和极性 交流电压测量 （1）电压互感器的二次侧绝对不允许短路（2）一、二次侧均须接熔断器 3.3.3电压表和电流表常见故障及处理方法 电压表和电流表一般比较常见的故障是表头的过载或过压。当被测电流或电压大于仪表的量程时，往往使表中的线圈、游丝等过热而烧坏或使转动部分撞击损坏。为此，可以采用二极管保护表头，如图3-3所示 3.4功率表的基本电路及功率的测量 3.4.1功率表 功率表大多数为电动系结构。功率表的电路图如图3-4所示。 图中粗线表示电流线圈，垂直的细线表示电压线圈，电压线圈和电流线圈上各有一端标有“*”号称为电源端钮，表示电流从这一端钮流入线圈。 3.4.2功率的测量 功率测量的接线方法如表3—7所示。 3.4.3功率表的使用方法 (1)正确选择功率表的量程。它包括功率、电压、电流三个因素。功率表量程表示负载功率因数cosφ=l，电流和电压均为额定值时的乘积。实际上就是选择电压和电流的额定值。 (2)注意功率表的正确接法。使用功率表时，要满足电压线圈支路及电流线圈支路的发电机端(*)接在一起的要求。为了减少测量误差又满足这样的要求，功率表有两种接线方法，如图3—5所示。 (a) ( b ) 图3—5 功率表的两种接法 (a)~--线圈前接法； (b)电压线圈后接法 表3-7 功率测量方法 名称 测量接线图 说明 直流电路功率测量 图(a)、（b）为用电压、电流表测量功率P=IU的接线方法； 图（C）为用功率表测量功率的接线方法 单相交流电路功率测量 图(a) 为直接测量方法； 图(b)为应用电流互感器和电压互感器测量功率的接线方法三相交流电路功率 三相交流电路功率测量 图(a)为三相四线制功率测量P=P1+P2+P3； 图(b)为三相三线制电路功率的接线方法P=Pl+P2； 图(c)为对称三相电路的无功功率的接线 当负载阻抗远大于电流线圈阻抗时，应采用电压线圈前接法，如图3—5(a)所示。当负载阻抗远小于电压线圈支路阻抗时，应采用电压线圈后接法，如图3—5(b)所示。如果被测功率本身较大，不需要考虑功率表的功耗对测量值的影响时，则两种接法可以任意选择，但最好选用电压线圈前接法。 测量功率时，如出现接线正确而指针反偏的现象，这时可以通过对换电流端钮上的接线使指针正偏或功率表上有极性开关也可以通过转换极性开关使指针正偏。此时，应在功率表读数前加上负号，以表示负载是发出功率的。 (3)正确读出功率表的读数。功率表标度上只标出分度格数，不标注瓦特数。读数时，应先根据所选的电压、电流量程以及标度尺满度时的格数，求出每格瓦特数。即为功率表常数C(W／div) ． 式中 a——被测功率产生的指针偏转格数。 3.5电能表及电能的测量 3.5.1电能表 目前应用较广的是电气机械式电表。 EMBED Equation.3 图3-6 单项电表的结构原理 电气机械式又可分感应系、电动系和磁电系。测量交流电路的电能多数都应用感应系电表。其结构原理如图3—6所示。它可分为单相和三相及有功、无功电表，其接人方式有直接和经互感器接人式。 3.5.2电能的测量 电能的测量接线法如表3—8所示。 表3一8 电能的测量方法 名称 测 量 方 法 说 明 直流电能的测量 直流电表的接线： 图(a)为直接接人式； 图(b)为通过分压器、分流器接人式 单相交流电能的测量 单相电表的接线： 图(a)为直接接人式； 图(b)为经电流互感器接人式 三相交流电能的测量 三相三线制电表的接线： 图（a）为直接接入图（b）、（c）、（d）为经电流互感器接入 三相交流电能的测量 三相四线制电表的接线：图(a)为直接接人； 图(b)为经电流互感器接人； 图(c)为经电流互感器、 电压互感器接人； 图(d)为三只单相电度表 接人三相四线制接法 三相交流电能的测量 无功电表的接线： 图(a)为直接接人； 图(b)为经电流互感器接 人； 图(c)为经电流互感器、电压互感器接人 3.5.3电表的使用方法 (1)电表的正确接法。电表接线要求和功率表一样。不过电表有接线盒，电压和电流的电源端已经连在一起，接线盒有四个端子，即相线一“进"一“出”和零线一“进"一“出”，配线应采用进端接电源，出端接负载端，电流线圈应接火线，而不要接零线。 (2)电表不宜安装在cosφ=1标定电流5％以下的电路中使用。 (3)如果使用电压互感器和电流互感器时，实际消耗的电能应为电能表的读数乘以电压互感器和电流互感器的变比值。 (4)安装好的电能表，如果没有负荷，电能表内的转盘应该停止转动，或者只能有微动，但也不应超过一整转。如果转盘继续转动不止，则说明电能表本身或线路上有了故障，应查清原因，排除故障后方可使用。 ． (5)有些电能表在使用中会发出一种很弱的嗡嗡声，这是由于电表内部交变磁场作用的缘故。这种声音并不影响电能表的准确度和正常使用。 (6)电能表每使用2---3年以后，应检验一次，并进行清洁和加润滑油，以保证电表的准确度。 3.6万用表 万用表是一种可以进行多种项目测量的便携式仪表，可以用来测量交流电压、直流电压、电流、电阻等。另外，它还可以粗略判断电容器、晶体管等元器件的电极和性能的好坏，广泛应用于电气维修和测试中。 3.6.1万用表的结构和原理 万用表实际上是一个带有整流器的磁电系仪表。其外型如图3-7所示，它主要由表头、测量电路、转换开关三大部分组成。其形式多种多样但其构成的基本原理相同。万用表测量电路的基本原理如图3-8所示。当转换开关拨在不同挡上就可测量各种电量。 图3-7 500型万用表 图3-8 万用表的工作原理 若转换开关拨在mA挡上，万用表就构成了一个直流电流表。要扩大电流的量程可采用分流器，选用不同的分流器r就可以制成多量程的直流电流表，其原理如图3—9所示。 若转换开关拨在V挡上，万用表就构成一个直流电压表。要扩大电压表的量程，可采用串接附加电阻，选用不同的附加电阻r1就可以制成多量程的直流电压，其原理如图3-9 图3-9 多量程直流电流表的电路 图3—10 多量程直流电压表的电路 若转换开关拨在交流V挡上，万用表就构成了一个整流系交流电压表。被测交流电压经二极管整流把交流变成直流，再选用不同的附加电阻r2就可以制成多量程的交流电压表，其原理如图3—11所示。仪表的读数为交流电压的有效值。 （a） （b） 图3一11 多量程的交流电压表的电路 (a)半波整流式； (b)桥式整流式 若转换开关拨在Q挡上，万用表就构成了一个欧姆表，改变可变电阻R2的数值，可制成多量程的欧姆表。其原理如图3-12所示。被测电阻数值等于标度尺上的读数乘以所用电阻挡的倍率。一般万用表的欧姆挡如R×10KΩ等不采用改变电阻的方法而采用提高电池电压的方法来扩大量。 3.6.2万用表的使用方法 (1)使用前观察零点，使指针处于零位。 (2)量程转换开关必须拨在需测挡位置。同时必须注意在测 量电压时交直流挡也不可搞错。 (3)在测量电流或电压时，如果对于被测电流、电压大小心中无数，应先拨到最大量程上试测，以保证指针不致打坏。保证指针不致打坏。然后再拨到合适的量程上测量，以减少误差。但是不可带电转换量程。 图3-12 多量程的欧姆表电路 (4)在测量直流电压或直流电流时，必须注意仪表的极性以及测量时的连接方式。 (5)测量交流或直流高压时，要注意人身安全，测试棒应分别置于规定的插孔内。 (6)万用表不能用于测量非正弦交流电的值，因交流电挡的刻度实际上是按照正弦交流电经过整流后的平均值换算到有效值来刻度的，非正弦量的测量应采用电动系或电磁系仪表。 (7)测量电阻时，必须将被测电路与电源切断。严禁在电路带电的情况下测量电阻。在测低电阻时，要注意尽量减少接触电阻的影响。在测量高阻值时，应注意不可加人并联电阻。 3.7钳形电流表 钳形电流表是用于不拆断电路而需测量电流的场合。其工作原理和一般电流互感器完全相同。 3.7.1钳形电流表的结构 钳形电流表的外形和结构如图3—13所示。 图3—13 钳形电流表外形和结构 3.7.2钳形电流表的使用及注意事项 (1)使用时只要将被测载流导体夹于钳形表的钳口中央，便可读数。 (2)选择合适的量程。 (3)测量小于5A以下电流时，在条件许可时可把导线多绕几圈放进钳口进行测量。此时实际电流数值为仪表读数除以放进钳口内的导线圈数。 (4)每次用完后，要注意把量程开关放置在最大位置。 3.8兆欧表 兆欧表又称摇表，用于测量电气设备的绝缘电阻。由于绝缘电阻的值很大，因此仪表标尺分度用“兆欧"作单位而称为兆欧表。 3.8.1兆欧表的结构 兆欧表的结构如图3-14所示。 图3-14 兆欧表的结构原理 (a)结构示意； (b)原理 1、2一动圈；3一永久磁铁；4-一极掌； Rcl一动圈1的电阻；Rc2"一动圈2的电阻； C_~--手摇发电机；Rc、Rv---附加电阻 3.8.2兆欧表的使用 兆欧表使用时，如接线和操作不正确不仅会影响测量结果，而且会危及人身安全并易损坏仪表，必须掌握使用方法。 (1)兆欧表上标有接地(E)、电路(L)和保护环(G)三个接线柱。测量时可以分别接在被测电器上，测电路或电机绝缘电阻。测量时可将被测电器的通电部分接于兆欧表上的“电路"接线柱上，接地端或机壳接于“接地”接线柱上。测量电缆导线芯对缆壳的绝缘电阻时，可将缆芯接“电路”柱，缆壳接“接地”柱，再将电缆芯之间的内层绝缘物接“保护环"柱，以消除因表面漏电而引起的误差。 (2)正确选择兆欧表的电压及其测量范围，如表3—9所示。 (3)测量前必须切断被测设备的电源，并接地短路放电，不允许用兆欧表测量带电设备的绝缘电阻，以防发生人身和设备事故。 表3-9 兆欧表的选择 被测对象 被测设备额定电压(V) 兆欧表的额定电压(V) 线圈绝缘电阻 500以下 500 500以上 1000 电力变压绕组、电机绕组的绝缘电阻 500以上 1000~2500 发电机绕组的绝缘电阻 500以下 1000 电气设备的绝缘电阻 500以下 500以上 500—1000 2500 瓷瓶 2500—5000 (4)测量前应检查表是否能正常工作。将兆欧表开路，摇动发电机手柄到额定转速指针应指在“∞”位置。再将“电路"、“接地”两接线柱短路，缓慢转动发电机手柄，指针应指向“0”位。 (5)摇动手柄时，应由慢到快。当指针已指零位时就不要再继续摇动手柄，说明被测绝缘电阻有短路现象。 (6)摇动手柄切忌忽快忽慢，以免指针摆动加大而引起误差。 (7)禁止在雷电时或在邻近有带高压导体的设备的情况下用兆欧表进行测量。 (8)测量完毕，须待兆欧表的指针停止摆动且被测物体放电后方可拆除，以免损坏仪表或触电。 (9)使用兆欧表时，应放在平稳的地方，避免剧烈震动或翻转。应使被测物的表面干净。 (10)不使用时，应存放于干燥常温下，以免内部绕组或零件受潮腐蚀而损坏。 3.9交、直流电桥 电桥可分为直流和交流电桥。直流电桥又可分为单臂和双臂直流电桥，它主要用来测电阻。交流电桥用来测量交流等效电阻、电容和电感。 3.9.1直流电桥 （1）单臂电桥 直流单臂电桥又称为惠斯登电桥，其原理电路如图3—15所示。 图3-15 单臂电桥原理界限示意 由四个电阻R1、R2、R3、R4组成桥臂。图中a、b两端接直流电源US，而C、d两端接高灵敏的磁电系检流计。改变电桥任意一臂的阻值可以使c、d两点趋于等电位，此时检 流计支路中的电流Ig=0，电桥达到平衡。根据电路的平衡条件R 1R4=R 2R 3，若 令R2=R4，则有 R2= R3 R2/R1 式中R3/R1——比例臂。 下面以QJ23型单臂电桥为例介绍电桥的实际结构和操作方法。图3—16所示的是内部线路与面板。 图3-16 QJ23型单臂电桥内部线路与面板 (a)原理； (b)面板 比例臂由8个电阻组成，有七个挡位，分别为10-3、10-2、10-1、1、10、102、103七种比值，测量时只要将比较臂读数乘以比例臂的比值即等于Rx. 比较臂由四组电阻箱组成，第一组为9个1Ω电阻，第二组为9个10Ω电阻，第三组为9个100Ω电阻，第四组为9个1000Ω电阻。当全部电阻串联时，总电阻为9999Ω。四组电阻分别右4个读盘控制。 电桥使用步骤如下： （1） 使用前先奖检流计锁扣打开，并调节调零器使指针位于机械零点。 (2)将RX可靠接入，根据RX阻值范围，选择合适的比例比率，以保证比较臂的四组阻箱全部用上。 (3)调节平衡时，应先按电源按钮再按检流计按钮，测量结束应先断开检流计按钮。 （4）按下按钮后，若指针向“＋”侧偏转，则应增大比较臂电阻，若指针向“—”侧偏转，则应减少比较臂电阻；调平衡过程中，不要把检流计按钮按死，待调到电桥接近于平衡时，才可按死检流计按钮进行细调。 (5)若使用外接电源，其电压应按规定选择。 (6)测量结束若不再使用时，应将检流计的锁扣锁上。 （2）双臂电桥 双臂电桥又称凯尔文电桥。其原理如图3—17所示。 图3—17 直流双臂电桥的原理 双臂和单臂电桥不同的地方是被测电阻Rx和已知电阻R’1串联后组成电桥的一个臂，已知电阻RS和R’2串联后组成相邻的另一个臂，它相当于单臂电桥的比较臂。通过电路的星形、三角形等效变换后推导出其平衡条件为 这就是双臂的含义所在。图3—18所示的是QJ42型直流双臂电桥的面板。 图3—18 QJ42型直流双臂电桥的面板 图中E内、E外是电源的选择开关：下面是已知电阻调节盘，可在O．5~11Ω的范围内调平衡。左上方是倍率选择开关，有1×10-4、1×10-3、1×10-2、l×10-1、×1五挡。面板上C1、P1、P2、C2 4个端钮用来连接被测电阻Rx。电桥平衡后，用已知电阻值乘以倍率，就是被测电阻的阻值。 直流双臂电桥的使用方法和注意事项与单臂电桥基本相同，但还需注意以下几点： (1)被测电阻的电流端钮和电位端钮应和双臂电桥对应端钮正确连接，连接导线应尽量用短线和粗线，接头要牢靠。 (2)双臂电桥工作时电流很大，所以电源容量要大，测量操作速度应快，测量结束时应立即关断电源。 3.9.2交流电桥 常用的交流电桥线路虽然和直流单臂电桥线路具有同样的结构形式，但因它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。图3—19是交流电桥原理。 图3-19 交流电桥的四臂由复阻抗Z1、Z2、Z3、Z4组成。从原理上讲许多通用电桥的平衡条件与供电电源频率无关，在这种情况下对电源的波形也无严格要求。若电源是正弦波则电桥在平衡时指零仪中电流相量 JD=O，由此可得复阻抗之间的关系为 根据复数恒等式的性质，必有模量与幅角分别为 由上可见，交流电桥平衡条件与直流电桥不同，它需要两个平衡条件。因此，至少要调节两个可变量才能满足要求。对于第二个条件，还必须有桥臂阻抗适当地配置。例如，若当 3= 4=0(即设定桥臂3和4为纯电阻)，则要求 1和 2必须具有相同的符号，即相邻桥臂Z1和Z2应同时为容性或同时为感性；若使 2= 3=0(即设定相对的桥臂为纯电阻)，则相对桥臂Z1和Z2必须为异性阻抗，不满足上述要求，电桥就无法达到平衡。 使用交流电桥时特别要注意如下事项： (1)选择电源时，应严格遵守电桥说明书中对于电源电压的数值、频率和波形的要求。 (2)进行测量时，各仪器设备应合理安放，以便尽可能消除各种干扰对电桥平衡的影响。 (3)当电桥电路有屏蔽时，必须按照电桥说明书的要求，把它们连接到适当的点上。 (4)当使用带有放大器的平衡指示器或耳机时，应当把灵敏度调节在灵敏度最低的位置。在电桥接近平衡后，再逐渐提高灵敏度，直到在灵敏度最大时电桥平衡为止。 (5)每次改变电桥接线或改换被测元件前，都要断开电桥的电源。 3.10频率表 频率是电能质量的重要指标之一，测量频率要用频率表，电动系频率表是常用的一种。 3.10.1频率表的结构 电动系频率表也是以电动系比率表的原理做成的。结构原理见图3-20。图中固定线圈A--A分两段绕制；活动线圈B1、B2的平面成90°角安装在同一转轴上。仪表工作时，活动部分要受到两个力矩的作用，即固定线圈A的磁场对活动线圈B1的电流作用产生的力矩，以及该磁场对线圈B2的电流作用产生的力矩。在这两个力矩的作用下转轴发生偏转，直到这两个力矩互相平衡为止。 图3-20 电动系频率表结构 A-固定线圈；B1、B2-一活动线圈 3.10.2工作原理 电动系频率表的内部线路是由两条并联支路组成的：一条为活动线圈B2与R0并联后再与固定线圈A--A及L、C、R串联而成；另一条为活动线圈B1与C0串联而成。见图3-21所示。 因为这两条支路中都有电感或电容，它们的阻抗随频率而变，所以活动线圈和固定线圈中通过的电流与频率有关，作用在活动线圈上的两个力矩也与频率有关，从而仪表活动部分的偏转角也与频率有关。时要选择参数L和C，使它们正好在仪表测量范围的中间频率f0上发生串联谐振。 当被测频率f等于f0时，LC串联电路谐振，定圈A的电流与所加电压同相，而动圈B1的电流超前于所加电N 90°。(在这里忽略了各线圈A、B1、B2的阻抗)。定圈A的磁场作用在动圈B1上的平均力矩为零；而作用在动圈B2上的力矩不为零。仪表的活动部分在这个力矩的作用下一直偏转到动圈B2平面和定圈平面相平行的位置(这个位置上动圈B2所受力矩为零)为止，当α=0时，仪表指针指在量程的中间频率上。 图3-21 电动系频率表内部线路 当f＜f0时，即被测频率小于LC电路的谐振频率时，活动部分在转动力矩的作 用下偏向一侧，直到作用在动圈B1和动圈B2上的力矩相抵消为止，指针指示某 一频率值。 当f＞f0时，活动部分在力矩的作用下偏向另一侧，直到作用在两个动圈上的两 个力矩互相抵消为止。指针指示出被测频率。 3.10.3使用 电动系频率表的接线方法与电压表相似。由于这种仪表内没有产生反作用力矩 的游丝，所以在未进行测量时，指针可以停在任一位置。 3.11相位表 为测量电路的功率因数，要用相位表。而这些仪表的种类很多，主要介绍电动 系单相相位表。它是采用比率计的原理做成的。 相位表又称功率因数表，可测量电压和电流的相位差或电路的功率因数。 3.11.1结构 电动系单相相位表如图3—22所示。图中A为固定线圈，由两段线圈串接而成。 B1、B2为两个结构相同、匝数尺寸也相等的可动线圈，彼此成 交角固定在转轴 上。可动部分不装游丝，未通电前处于随遇平衡状态。 图3—22 电动系相位表结构示意 固定线圈A串联之后，引出两个电流端子。可动线圈B1、B2分别与R1、L2、R2串联之后引出两个电压端子，测量相位时电流端子与负载电阻R串联，电压端子与电源电压并联，具体接法如图3—23所示。 3.11.2工作原理 (a) (b) 图3—23相位表电路连接 (a)线路； (b)相量 设通过固定线圈的电流为负载电流I，通过可动线圈B1、B2的电流为I1、I2。给定电流的参考方向如图3—16所示。I与I1对可动部分产生的电磁力为Fl，I与I2对可动部分产生的电磁力为F2。但使可动部分产生偏转的力是Fl、F2与线圈平面垂直的分量，即 式中 ——可动线圈B1与固定线圈轴线间的夹角。 若线圈A与B1、B2分别通以交流电 ， ， ，则两个可动线圈上的转矩平均值分别为 这两个转矩，一个是转动力矩，另一个是反作用力矩。当这两个转矩相等时，活动部分就停止偏转，这时，M1=M2；当两个活动线圈结构完全相同时， EMBED Equation.3 则可推出平衡条件为 若两支路阻抗相等，I1=I2，并配置适当的L l、R l便满足 ，则 。 若指针装在可动线圈B1的平面上线圈A轴线与标尺中心重合，则B1与线圈A轴线的夹角，就是指针与标尺中心的夹角。由此可知指针偏转角就等于电路相位差角 。 若仪表标尺按 值刻度则分度是均匀的，若按cos 刻度，则分度是不均匀的。偏转角а的方向与负载的性质即 值的正负有关，通常ф=0或cos ：1置于标尺中心，感性负载向一边偏转，容性负载向另一边偏转。 3.11.3使用 (1)相位表的接法与功率表很相似，．因此接线时要遵守“电源端"守则。由于固定线圈与负载串联，所以额定电流应大于负载电流，可动线圈的两个支路与负载并联，所以额定电压应大于负载电压。 (2)因为这种相位表没有游丝，所以仪表不工作时，指针可以停在任何位置。 (3)要根据负载电流和负载电压的大小来选择相位表的电流和电压量程。 (4)由于相位表的一个活动线圈支路中串有电感L 1，频率改变时支路阻抗及β角就会改变，从而I1=I2及 的要求也就不再满足，所以相位表只能用于指定的频率下测量相位差，否则，将会产生附加误差。 3.12电工测量仪表的符号 指示仪表的表盘上常可以看到_些标志符号。其中有表示结构和工作原理的系 列、电种类、准确度、放置方式、防御外电场或磁场级别、使用环境条件以及绝缘 水平的。用符号说明其各种技术性能如表3—10和3—11所示。 表3—10 指示仪表的组别符号 符号 B C D G L P Q S T U Z 系列 谐振 磁电 电动 感应 整流 补偿 静电 双金属 电磁 光电 电子 表3—11 指示仪表盘上的标志符号和含义 分类 名称 标志符号 含 义 结构和工作原理 磁电系仪表 适用组成直流电表、流比表、A、V、Q、MΩ、检流计等 电磁系仪表 适用组成交、直流电表、V、A、Hz、cosφ等 电动系仪表 适用组成交、直流电表、A、V、W、Hz、cosφ、同步表等 静电系仪表 适用组成高电压测量电表 感应系仪表 适用组成工频交流电能计量、交流电能表 整流系仪表 带变换器的磁电系整流式适用组成专用表等 电种类 直流表 测量直流信号 单相交流表 测量交流信号(一般指正弦波交流) 交直流两用表 测量交、直流信号 对称三相交流表 测量三相平衡负载的电表 三相交流表 测量不平衡负载的电表 三相交流表 测量三相四线制不平衡负载的电表 准确度 1．5级表 以标度尺上量限百分数表示的准确度 ┃ 以标度尺长度百分数表示的准确度 以指示值的百分数表示的准确度 工作位詈 水平使用 仪表水平放置 垂直使用 仪表垂直设置 倾斜使用 表盘或仪表本身与水平成60或30放置 防御性能 防御级别 仪表防外磁场级别和防外电场级别 使用条件 环境级别 仪表允许的工作环境级别 绝缘试验 绝缘强度 仪表绝缘经24V耐压试验 仪表绝缘经500V耐压试验 仪表进行绝缘强度试验 端钮和调零器 端钮 负端钮 正端钮 公共端钮(多量程仪表) 交流端钮 接地用的端钮 与外壳相连接的端钮 与屏蔽相连接的端钮 与仪表可动线圈相连接的端 调零器 调整零位时用 止动器 止动器 止动方向 注意符 要遵照使用说明书及质量合格证书规定 _1231050443.unknown _1231050790.unknown _1231050947.unknown _1231051044.unknown _1231051082.unknown _1231051089.unknown _1231050988.unknown _1231050814.unknown _1231050943.unknown _1231050798.unknown _1231050548.unknown _1231050713.unknown _1231050538.unknown _1230727274.unknown _1231049645.unknown _1231050302.unknown _1231049629.unknown _1230729031.unknown _1230722787.unknown _1230723167.unknown _1230722764.unknown