电工仪表与测量教案

第一章电工仪表与测量的基本知识§1-1常用电工仪表的分类、型号和标志一、常用电工仪表的分类1、概念：用来测量各种电量、磁量及电路参数的仪器、仪表统称为电工仪表。2、分类：电工仪表按结构和用途的不同，分以下三类1）指示仪表：能将被测量转换为仪表可支部分的机械偏转角，并通过指示器直接显示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。⑴按工作原理分类：主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。⑵按使用方法分类：有安装式、便携式两种。⑶按被测量的名称分类：有电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、相位表、万用表等。⑷按准确度等级分类：有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共七级。⑸按使用条件分类：有A、B、C三组类型的仪表。⑹按被测电流种类分类：有直流仪表、交流仪表以及交、直流两用仪表三类。2）比较仪表：又分直流比较仪表和交流比较仪表两大类。3）数字仪表：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。二、电工指示仪表的型号1、安装式指示仪表型号的组成及含义用途号（国际通用符号）设计序号（数字）系列代号（汉语拼音字母）形状第二位代号（数字）形状第一位代号（数字）2、便携式指示仪表型号的编制规则由于便携式仪表不是固定安装在开关板上的，故不需要形状、代号。例：型号T19-A，表示一块设计序号为19的便携式电磁系电流表。三、电工仪表的标志有关标志及其含义见P7表1-2小结电工仪表的分类、型号及标志。布置作业P192课后记§1-2电工仪表的误差和准确度一、仪表的误差及分类：根据产生误差的原因，仪表误差分两类1、基本误差：指仪表在正常工作条件下，由于仪表的结构、工艺等方面的不完善而产生的误差叫基本误差。2、附加误差：仪表因为偏离了规定的工作条件而产生的误差叫附加误差。二、误差的表示方法误差通常用绝对误差、相对误差和引用误差来表示。1、绝对误差△1）概念：仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，叫做绝对误差，用△表示。2）计算式：△=Ax－A02、相对误差1）概念：绝对误差△与被测量实际值A0比值的百分数，叫做相对误差。2）计算式：γ=△/A0×100%3、引用误差1）概念：绝对误差△与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数，叫做引用误差γm。2）计算式：γm=△/Am×100%三、仪表的准确度1、概念：仪表的最大绝对误差△m与仪表量程Am比值的百分数，叫做仪表的准确度（±K%）。2、表达式：±K=△m/Am×100%3、准确度等级的规定仪表的基本误差§1-3电工指示仪表的主要技术要求一、要有足够的准确度。二、要有合适的灵敏度。三、有良好的读数装置和阻尼装置。四、变差要小。五、本身消耗功率小。六、要有足够的绝缘强度和过载能力。小结电工仪表的误差种类、误差计算方法以及电工仪表的主要技术要求布置作业P194课后记第三讲课题§1-4常用电工测量方法§1-5测量误差及其消除方法§1-6电工指示仪表的组成目的与要求要求学生掌握电工测量的方法、消除测量误差的方法以及电工仪表结构组成。重点电工测量方法、消除测量误差的方法、电工仪表的结构组成。难点怎样消除测量的误差以及电工仪表的结构组成。复习与提问电工仪表的误差以及电工仪表的主要技术要求。§1-4常用电工测量方法有以下在三种方法一、接测量法：用直接指示的仪器仪表读取被测量数值，而无需度量器直接参与的测量方法，叫做直接测量法。如电流表，电压表，欧姆表等测量法。‘二、比较测量法：在测量过程中需要度量器的直接参与，并通过比较仪表来确定被测量数值的方法，叫做比较测量法。分以下三种1、零值法：在测量过程中，通过改变标准量，使其与被测量相等（即两者差值为零），从而确定被测量数值的方法。如电桥测电阻法。2、差值法：利用被测量与标准量的差值作用于测量仪表，从而确定被测量数值的方法，叫差值法。例用不平衡电桥测电阻法。3、代替法在测量过程中，用已知标准量代替被测量，若维持仪表原来的读数不变，则被测量必等于已知标准量，这叫代替法。三、间接测量法测量时先测出与被测量有关的电量，然后通过计算求得被测量数值的方法，叫做间接测量法。如用伏安法测量电阻。§1-5测量误差及其消除方法一、系统误差1、产生系统误差的原因1）测量仪表的误差2）测量方法的误差2、系统误差的消除1）对测量仪表进行校正。2）采用合理的测量方法。3）采用特殊的消除方法。二、偶然误差1、产生偶然误差的原因主要由外界环境的偶发性变化引起。如外电场、磁场的突变，温度、湿度的变化，电源电压、频率的突变等。2、偶然误差的消除可测量多次，然后取平均值。三、疏失误差1、产生疏失误差的原因：由于操作者的粗心和疏忽造成，如：测量中读数错误，记录错误，算错数据等。2、疏失误差的消除：加强操作者的工作责任心。§1-6电工指示仪表的组成一、电工指示仪表的组成由两个部分组成1、测量机构是电工指示仪表的核心，其作用是将被测量x转换成仪表可动部分的机械偏转角。2、测量线路作用是把各种不同的被测量按一定比例转换为能被测量机构所接受的过渡量。3、电工指示仪表的结构方框图见下图测量对象x过渡量y二、测量机构的主要装置测量线路测量机构1、转动力矩装置由固定部分和可动部分组成。2、反作用力矩装置一般由游丝产生。3、阻尼力矩装置有空气阻尼器和磁感应阻尼器两种。4、读数装置由指示器和刻度盘组成。5、支撑装置有轴尖轴承支撑方式和张丝弹片支撑方式。小结电工测量方法、消除测量误差的方法以及电工仪表的结构组成。布置作业P197课后记第四讲课题第二章电流与电压的测量§2-1直流电流表与电压表目的与要求要求学生掌握磁电系测量机构的组成及工作原理重点磁电系测量机构的组成及工作原理难点磁电系测量机构的工作原理复习与提问电工测量方法、消除测量误差方法以及电工仪表的组成授新第二章电流与电压的测量§2-1磁电系测量机构一、磁电系测量机构的结构1、结构组成：由固定的磁路系统和可动的线圈两部分组成，其结构如图所示2、结构形式：根据磁路系统的结构不同，可分为外磁式、内磁式和内外磁式三种形式。二、磁电系测量机构的工作原理1、原理依据：是根据通电线圈在磁场中受到电磁力矩而发生偏转的原理制成的，其原理示意图如下。2、工作原理：转动力矩为M=2Fr=2NBIlr（r为线圈有效边到转轴的距离）反作用力矩Mf=Dα[D为游丝的反作用系数α为可动部分的偏转角（即指针的偏转角）]应该使M=Mf所以有NBSI=Dα整理得α=NBSI/D=SI·I（SI为磁电系测量机构的灵敏度。）三、磁电系仪表的特点1、准确度高、灵敏度高。2、功率消耗小。3、刻度均匀。4、过载能力小。5、只能测量直流。小结磁电系测量机构的结构组成及工作原理布置作业P431课后记第五讲课题§2-1直流电流表和电压表（续）目的与要求要求学生掌握直流电流表、电压表的结构与工作原理重点直流电流表、电压表的结构与工作原理难点直流电流表、电压表的工作原理复习与提问磁电系测量机构的结构组成及工作原理授新§2-1直流电流表和电压表（续）四、直流电流表1、直流电流表的组成见下图2、分流电阻的计算1）分流电阻的材料组成：一般采用电阻率较大、电阻温度系数很小的锰铜制成。2）大小的确定RA=RC/（n-1）（n为电流表量程扩大倍数）3、多量程直流电流表原理：一般采用并联不同阻值分流电阻的方法来扩大电流量程。类型：分为开路式和闭路式两种形式。（见下图）五、直流电压表1、电路组成见下图2、分压电阻的确定RV=（m－1）RC(m为电压表量程扩大倍数)六、多量程直流电压表1、电路组成：采用共用式分压电路。（见下图）2、这种电路的特点优点：高量程分压电阻共用了低量程的分压电阻，达到了节约材料的目的。缺点：一旦低量程分压电阻损坏，则高量程电压挡就不能使μA用。小结直流电流表和电压表的电路组成及工作原理。布置作业P3321课后记第六讲课题§2-2交流电流表与电压表目的与要求要求学生掌握电磁系测量机构和工作原理重点电磁系测量机构的工作原理难点电磁系测量机构的工作原理复习与提问直流电流表和电压表的结构与工作原理授新§2-2交流电流表与电压表一、电磁系测量机构可分为吸引型和排斥型两类。1、吸引型测量机构见图所示2、排斥型测量机构见图所示二、电磁系测量机构的工作原理1、吸引型电磁系测量机构的工作原理固定线圈通电后，线圈产生的磁场将可动铁片磁化，对铁片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏转，同时游丝产生反作用力矩，见下图2、排斥型电磁系测量机构的工作原理当电流通过固定线圈时产生磁场，使固定铁片和可动铁片同时磁化，且两铁片的同一侧为相同的极性。由于同性磁极相互排斥，产生转动力矩使可动铁片转动，带动指针偏转，见下图：3、指针偏转角与线圈中电流的关系转动力矩M=K1（NI）2K1为一个系数、N为线圈的匝数I为线圈通入的电流反作用力矩Mf=Dα（D为游丝的反作用系数）达到平衡时M=Mf所以有α=K1（NI）2/D=K（NI）2（α为指针的偏转角度）三、电磁系仪表的特点1、既可测量直流，又可测量交流。2、可直接测量较大电流，过载能力强，结构简单，成本低。3、标度尺刻度不均匀。4、易受外磁场影响。小结电磁系测量机构的结构和工作原理。布置作业P434课后记第七讲课题§2-3仪用互感器§2-4钳形电流表§2-5电流表与电压表的选择和使用目的与要求1、要求掌握电压、电流互感器和钳形电流表的结构和工作原理2、要求正确掌握电流表和电压表选择和使用重点与难点仪用互感器以及钳形电流表的结构和工作原理复习与提问磁电系电流表、电压表的结构与工作原理授新§2-3仪用互感器一、仪用互感器的作用1、扩大交流仪表的量程。2、测量高电压时保证工作人员和仪表的安全。3、有利于仪表生产的标准化，降低生产成本。二、电压互感器1、电压互感器的构造与原理1）构造：实际上是一个降压变压器，能将一次侧的高电压变换成二次侧的低电压，其一次侧的匝数远多于二次侧匝数。2）符号及接线图见下图3）原理：电压互感器的额定变压比，用KTV表示，即KTV=U1N/U2N则一次侧被测电压大小为，U1=KTVU22、电压互感器的正确使用1）正确接线。2）一次侧、二次侧在运行中绝对不允许短路。3）电压互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地。三、电流互感器1、电流互感器的构造与原理1）构造：是一个降流变压器，能把一次侧的大电流变换成二次侧的小电流。2）符号与接线图见下图3）原理电流互感器的额定变流比，用KTA表示，即KTV=I1N/I2N则一次侧被测电流的数值为，I1=KTV·I22、电流互感器的正确使用§2-4钳形电流表一、钳形电流表的构造及原理1、互感器式钳形电流表如图示2、电磁系钳形电流表二、钳形电流表的正确使用选择合适的量程，将被载流导线置于钳口中央，钳口要结合紧密，严禁在高压处测量等。§2-5电流表与电压表的选择和使用一、电流表与电压表的选择包括类型、准确度、内阻、量程、工作条件、绝缘强度等的选择。二、电流表与电压表的使用方法小结仪用互感器钳形电流表的结构和工作原理。布置作业P447、8课后记第八讲课题第三章模拟式万用表§3-1模拟式万用表的组成§3-2模拟式万用表的工作原理目的与要求要求学生掌握万用表的结构组成、直流电流和直流电压的测量电路重点万用表的结构、直流电流与直流电压测量电路的工作原理难点万用表直流电流测量电路、直流电压测量电路的工作原理复习与提问电磁系电流表和电压表的结构组成及工作原理授新第三章模拟式万用表§3-1模拟式万用表的组成万用表一般由测量机构、测量线路和转换开关三部分组成。一、测量机构（俗称“表头）其作用：是把过渡电量转换为仪表指针的机械偏转角。万用表的灵敏度常用电压灵敏度（Ω/V）来表示。二、测量线路作用：是把各种不同的被测电量（如电流、电压、电阻等）转换为磁电系测量机构所能接受的微小直流电流（即过渡电量）。三、转换开关作用：是把测量线路转换为所需要的测量种类和量程。§3-2模拟式万用表的工作原理一、500型万用表的主要技术特性见P35表3-1二、直流电流测量电路1、1、测量电路组成：采用闭路式分流电路。（见图所示）2、量程有：5