电工仪表与测量教案第一章 电工仪表与测量的基本知识第一节 常用电工仪表的分类、型号和标志一、常用电工仪表的分类定义：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。电工仪表的分类：指示仪表、比较仪表、数字仪表、指示仪表：1、定义：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，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。 2、分类：按工作原理分类：有电磁系仪表、磁电系仪表、电动系仪表、感应系仪表等。按被测量分类：有电流表、电压表、功率表、电能表、相位表等 按使用方法分类：有安装式、便携式。安装式仪表：固定安装在开关板或电器设备面板上的仪表，又称面板式仪表。准确度不高，广泛用于发电厂、配电所的运行监视和测量中。便携式仪表：可以携带的仪表，准确度较高，广泛用于电气实验、精密测量及仪表检定中。按准确度等级分类：有、共7个等级。按使用条件分类：有A、B、C三组类型。A组仪表适用于环境温度为0400C；B类仪表适用于20500C；C组仪表适用于40600C。相对湿度条件均为85%范围内。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1仪表。比较仪表：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，根据比较结果确定被测量的大小。分直流比较仪表和交流比较仪表。例直流单臂电桥、双臂电桥，交流电桥。数字仪表：采用数字测量技术，以数字的形式直接显示出被测量的大小。有数字电压表、数字万用表、数字频率表等。 二、电工指示仪表的型号1、仪表型号意义：反映仪表的用途、工作原理等特性。 2、型号编制规则：安装式指示仪表型号编制规则：形状第一位代号按仪表面板形状的最大尺寸编制；形状第二位代号按仪表的外壳尺寸编制；系列代号按仪表工作原理的系列编制，如磁电系的代号为C，电磁系的代号为T，电动系的代号为D，感应系的代号为G，整流系的代号为L，电子系的代号为Z等；设计序号为产品设计的先后顺序编制；用途号表示该仪表的用途。例：44C2A。用途号 设计序号系列代号 形状第二位代号 形状第一位代号安装式仪表型号的组成及意义便携式指示仪表的型号编制规则把安装式指示仪表中的形状代号去掉，剩下的就是便携式仪表的2型号编制规则。例：型号T19A。 三、电工仪表的标志1、什么是仪表的标志：用各种不同的符号来表示仪表的技术特性，并将其标注在仪表的面板上，这些符号叫做仪表的标志。2、有关标志及其含义见书中表11。小结：本节重点：1、仪表型号编制规则2、常用仪表的标志。作业：P15 3、4题3第二节 电工仪表的误差和准确度一、仪表的误差及分类1、仪表误差：测量结果与被测量的实际值之间存在的差值叫误差。 2、仪表误差分类：根据产生误差的原因，仪表误差分为两类：基本误差：仪表在正常的工作条件下于仪表的结构、工艺等方面的不完善而产生的误差叫基本误差。如：仪表活动部分的摩擦、标度尺刻度不准、零件装配不当等原因造成的误差，都是仪表的基本误差，它是仪表本身所固有的。附加误差：仪表偏离了规定的工作条件而产生的误差叫附加误差。它是一种因外界工作改变而造成的额外误差。仪表在非正常的工作条件工作时所产生的误差包括基本误差和附加误差两部分。 二、误差的表示方法 1、绝对误差：仪表的指示值Ax与被测量的实际值Ao之间的差值，叫绝对误差，用表示。即：=Ax-Ao例11 用一只标准电压表来校验甲、乙两只表，当标准表的指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为和219V，求甲、乙两表的绝对误差。 解：式得甲表的绝对误差1Ax-A0+4乙表的绝对误差2Ax-A0219-2201V结果表明，绝对误差有正、负之分，并且单位与被测量一致。正误差说明仪表指示值比实际值大，负误差说明指示值比实际值小。 甲表指示值偏离实际值有，乙表偏离指示值有1V，说明甲表的测量结果比乙表更准确。实际应用中，对准确度较高的仪表，一般都给出该表的校正值，以便在测量过程中校正被测量的指示值，从而提高测量准确度。什么是校正值？可得：A0=Ax-=Ax(-)=AxC 式中C=称为仪表的校正值。当用不同的仪表来测量同一被测量时，可通过绝对误差的绝对值|来比较仪表测量结果的准确程度，但是用不同的仪表来测量不同的被测量时，就不能用绝对误差来比较了，而要用另外一种误差相对误差来比较了。例：甲表测量200V电压时12V,乙表测量10V电压时21V,通过绝对误差的大小反映不出哪一个表的准确度更高一些。 2、相对误差：绝对误差与被测量的实际值的比值的百分数叫相对误差。用表示。即：/A03100%没有单位例：用甲表测量100V的电压，甲2V；用乙表测量10V的电压，乙1V，求其相对误差。 解：甲表：乙表：甲2/10031002 1/10310010乙以上结果可见乙表的测量结果要比甲表的测量结果要准确。在实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度，而且便于在5测量不同大小的被测量时，对其测量结果的准确程度进行比较。 3、引用误差m相对误差可以表示测量结果的准确程度，但却不能说明仪表本身的准确程度。对同一只仪表，在测量不同被测量时，于摩擦等原因造成的绝对误差虽然变化不大，但被测量却可以在仪表的整个刻度范围内变化。显然，对应于不同大小的被测量，就有不同的相对误差。因此，不能用相对误差来全面衡量一只仪表的准确程度。工程上，一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。绝对误差与仪表量程比值的百分数，叫引用误差。m/Am3100上式可看出，引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差。因绝对误差基本不变，仪表量程Am也不变，故引用误差m可用来表示仪表的准确程度。 三、仪表的准确度于指示仪表在测量不同被测量时，绝地误差会多少有些变化，因而造成引用误差也随之有些变化。为使引用误差能包括仪表所有的基本误差，工程上规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。仪表的最大绝对误差m与仪表量程Am比值的百分数，叫仪表的准确度K。 即：Km/Am3100式中K表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪表在规定条件下的最大引用误差。显然，最大引用误差越小，仪表的基本误差越小。仪表的准确度等级与仪表的基本误差之间的关系如下：6仪表的基本误差 准确度等级 基本误差 若已知仪表的量程、准确度等级，可求出该仪表所允许的最大绝对误差m， 即KAm 100例13 计算准确度等级为级，量程为250V的电压表的最大绝对误差。KAm250解：m100100例14 用准确度等级为级、量程为100A的电流表，分别测量5A和100A的电流，求其相对误差各为多少？ 解：先求出该表的最大绝对误差KAm100m100100测量5A电流时出现的最大绝对误差为m1 m=3100=40%5Ax1测量100A电流时出现的最大绝对误差为2m100%100% Ax2100以上结果可看出，在一般情况下，测量结果的准确度并不等于仪表的准确程度。只有当被测量正好等于仪表的量程时，两者才会相等。被测量越接近于仪表的量限，测量误差就越小。因此决不能把仪表的准确度与测量结果的准确度混为一谈。为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表的准确度，还要选择合适的量程，通常测量时要使仪表的指针能指在满刻度的后三分之一段。7小结：本节重点仪表误差的分类仪表误差的表示方法 仪表准确度的计算作业：P15: 5、6题8第三节 电工指示仪表的主要技术要求一、要有足够的准确度仪表的准确度高，会使制造成本增高，同时对仪表的使用条件要求也相应提高；准确度低，又不能满足测量的需要，并且测量结果的准确程度不仅与仪表的准确度有关，还与仪表的量程有关。所以，仪表的准确度要根据实际测量的需要来选择，不要片面追求准确度，认为准确度越高越好。 二、要有合适的灵敏度仪表的灵敏度定义：仪表可动部分偏转角的变化量与被测量的变化量之比值叫仪表的灵敏度。用S表示。即S=对于标度尺刻度均匀的仪表，其灵敏度为一常数，它的数值等于单位被测量所引起的偏转角，即S1 S灵敏度的倒数叫做仪表常数，用C表示，即:C=灵敏度反映了仪表对被测量的反应能力，即反映了仪表所能测量的最小被测量。可见，灵敏度是电工仪表的一个重要指标。对仪表来讲，灵敏度太高，仪表的制造成本就高，要求使用条件就高；灵敏度太低，仪表不能反映被测量的微小变化。在实际应用中，只要根据被测量的要求选择合适的灵敏度就可以了。 三、要有良好的读数装置和阻尼装置良好的读数装置是指仪表的标度尺刻度应力求均匀，对刻度不均匀的标度尺，应标明读数的起点，并用“.”表示，否则，会增大读数9误差。良好的阻尼装置是指仪表接入电路后，指针在平衡位置附近摆动的时间要尽可能的短，以利尽快读数。 四、变差要小仪表在反复测量同一被测量时，于摩擦等原因造成的两次读数不同，它们的差值叫变差。变差一般不应超过仪表基本误差的绝对值。 五、本身消耗的功率要小在测量过程中仪表本身必然会消耗一定的功率，当它们接入到电路中去以后，都会使电路的工作状态发生改变，如果仪表本身消耗的功率太大，对电路的影响就越大，从而产生较大的测量误差。因此，要求仪表本身消耗的功率要尽量的小。 六、要有足够的绝缘强度和过载能力仪表有足够的绝缘强度，可以保证使用者和仪表的安全。在实际使用中，于某些原因使仪表过载的现象是难免的，因此要求仪表有足够的抗过载能力，以延长仪表的使用寿命。小结：本节重点掌握对指示仪表的主要技术要求，灵敏度的概念。 作业：P15：7题10第四节 常用电工测量方法绪：1.电工测量：将被测电量、磁量或电参数与同类标准量进行比较，从而确定出被测量的大小的过程。2.度量器：测量单位的复制体。例标准电池、标准电阻、标准电感就分别是电动势、电阻、电感的复制体。 根据度量器是否参入到测量中，以及获取测量结果的方式不同，电工测量方法可分为以下几种： 一、直接测量法1、定义：通过仪表的指针指示直接指示出被测量数值，而无需度量器直接参与的测量方法，叫直接测量法。例：电流表测电流、电压表测电压等。2、优点：方法简便，读数迅速。3、缺点：于仪表接入被测电路后，会使电路的工作状态发生变化，因而这种测量方法准确度较低。二、间接测量法1、定义：测量时先测出与被测量有关的电量，然后通过电工公式计算求得被测量数值的方法，叫间接测量法。例：用伏安法测量电阻，用电压表测三级管集电级电流。2、优点：适用于一些用直接测量法不方便、准确度要求不高的特殊场合。3、缺点：测量误差较大。 三、比较测量法1、定义：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，叫比较测量法。例：直流单臂电桥测电阻。11根据被测量与标准量比较方式的不同，比较测量法又分为以下三种：零值法