计量考试电器课件.ppt
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1、计量培训辅导讲座,电器计量,第一章 电测量指示仪表电测量指示仪表是电测技术领域中出现最早的一种仪表。它可用来直接测量电磁参数,如电压、电流、电阻、功率、相位、频率、磁通等。除此以外,还可以通过相应的变换器或传感器去测量如照度、温度、湿度、转数、流量、压力等非电磁参数。模拟指示仪表:被测量通过电磁能量转换而作用在它的测量机构上,使之产生机械位移带动指针偏转指示出被测量的大小。,第二章 指示仪表的结构和工作原理指示仪表一般都有测量线路和测量机构两大部分组成。测量线路:使被测量转换成直接驱动仪表活动部分产生偏转并具有相应量值的物理量的电路称为测量线路。测量机构:被测量经过测量线路的转换后就能直接去驱
2、动仪表活动部分而产生偏转,产生这种偏转需要一定的机构。仪表在接受测量线路转换后的被测量的作用能产生转动的部分称为测量机构。在测量机构中一般又包括不动的固定部分和可动的活动部分。,转矩:经测量线路转换后的被测量作用于测量机构后,便在测量机构内部产生了作用力。这个力将对测量机构的可动部分产生一个一定大小的力矩,驱动它绕一个转轴转动。这个力矩称为转矩。必须指出,在测量机构中只有转矩是不能实现测量的,除了转矩的作用外,还有摩擦力矩,只有当克服了摩擦力矩才能无限制的转动。作用在仪表测量机构活动部分上的力矩有四个:转矩、摩擦力矩、反作用力矩、阻尼力矩。前三个力矩对仪表本身的误差特性将产生影响。,第三章 指
3、示仪表指示仪表(模拟仪表或电工仪表):被测量通过电磁能量的转换而作用于在它的测量机构上,使之产生机械位移带动指针偏转指示出被测量的大小。测量线路:使被测量转换成直接驱动仪表活动部分产生偏转并具有相应量值的物理量的电路测量机构:仪表在接受经测量线路转换后的被测量的作用能产生转动的部分称为测量机构。在测量机构中一般都包括不动的固定部分和可动的活动部分。作用在仪表测量机构活动部分上的力矩有四个:转矩、摩擦力矩、反作用力矩、阻尼力矩。误差和准确度等级,仪表的基本误差:仪表在规定的正常工作条件下所具有的误差。基本误差对测量结果起主要作用。基本误差产生的主要因素是:摩擦误差、轴隙误差、不平衡误差、标尺分度
4、和装配误差、游丝(张丝或吊丝)永久变形误差、内部电磁场误差等等。,仪表的相对误差:例:一个量限为500mA的电流表,在500mA刻度点的测量绝对误差为5mA,在250mA刻度点的测量绝对误差为4.8mA,此两点的相对误差分别为,仪表的引用误差:被测值与实际值之差除以测量上限值。,各种标度尺仪表的引用误差表达式规定:1、对于单向均匀标度尺的仪表,引用误差的表示方法同上;2、对于双向均匀标度尺的仪表,引用误差的表示方法为最大绝对误差与标度尺全部工作部分两个方向上限绝对值之和的比的百分数。即,3、对于无零位均匀标度尺的仪表,引用误差的表示方法为最大绝对误差与标度尺工作部分上下限之差的比的百分数。即,
5、4、对于标度尺刻度不均匀的各种仪表,用刻度长度表示绝对误差与标度尺刻度总长度之比的百分数。,仪表灵敏度及仪表常数:仪表灵敏度S:等于单位被测量引起指示器偏转的格数。仪表常数C:为灵敏度的倒数,例:一个单量限测量上限为50mA的电流表,刻度共有200小格且均匀。那么它的灵敏度为 常数为,如果将该表测量上限扩展为100mA,则在100mA量限时,绝缘强度:为保证使用上的安全,仪表应具有足够的绝缘强度。应能承受一定的耐压试验。也就是说:仪表及其附件中所有线路对其外壳之间应有足够大的绝缘电阻。耐压试验就是对这个绝缘电阻所能承受的电压值进行试验。,耐压试验方法:用50Hz交流正弦波电压值历时一分钟的试验
6、。耐压试验应在室温和相对湿度为85%以下及温度为(302),相对湿度为(953)%两种情况下进行。试验时,电压应加到连接在一起的仪表接线端钮和仪表的外壳之间。,指示仪表的选择:基本误差应不超过该表的准确度等级规定;误差变化小,稳定性和可靠性好;功率损耗小;阻尼良好;绝缘电阻高;耐过载能力强;良好的读数装置,结构简单、坚固,易于安装和携带。价格低廉。,指示仪表分类:常用的指示仪表有:磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表、铁磁电动系、感应系、静电系、整流系、热电系、电子系、振簧系等,一般前七种较为常见。,仪表的使用和正确选择:仪表测量误差:有两块电压表A和B。A表准确度为0.5级,测量上限为150V
7、。B表准确度为1.5级测量上限为30V。用它们同去测量20V的电压。A表在测量20V电压时的测量误差为 B表在测量20V电压时的测量误差为,由此可见,测量结果的准确程度,不仅和所用仪表的准确度有直接关系,而且和仪表量限与被测量的大小的适应程度有很大关系。只有被测量等于仪表测量上限时,测量误差才与仪表准确度相等。在其他各点,测量误差都大于仪表准确度等级所允许的误差。所以,一般选择仪表时要根据被测量的大小,合理选择仪表量程,使读数在测量上限的2/3以上为好。,根据被测对象的阻抗选择仪表内阻:仪表内阻的大小对于不同阻抗的被测对象,其测量结果将产生很大的差异。例:如图,电源电压为200V,电源内阻R0
8、为2000,负载电阻R为2000。如果用一内阻Rv为2000的电压表去测R两端的电压,结果是:1、R两端的电压,若不用电压表去测,而用计算求出,则,2、当电压表接入后,如果电压表的内阻无穷大,则测出电压应为100V。因电压表内阻仅为2000,这样,当电压表接入后,相当于一个2000的电阻与R并联。因此,R两端的电压将变为,可见与不接电压表的R两端为100V的电压相比,接入电压表的测量结果毫无价值。如果电压表的内阻增大10倍,即为20k,此时电压表的读数为,显然,测量结果接近了,但仍有5V的测量误差,由此可见,即使准确度很高的电压表,如果内阻低,也会给测量结果带来很大误差。一个100的电阻接在一
9、个100V的电源上,计算可知,流过R的电流为1A。如果用一块内阻为100的电流表串入电路去测量这个电流,只会得出0.5A的读数,这个结果也是毫无价值的。其原因就是电流表的内阻太大。,由此可见:对于测量电路来说,要求电压表的内阻越高越好。特别是当被测线路的阻抗很高时。这是因为电压表在使用时都是并联在被测对象上。如果所用电压表内阻低,则仪表将对被测线路产生一个很大的分流作用。带来很大的测量误差。对于电流表要求所用电流表的内阻越小越好.因为电流表在使用时是和被测线路相串联。电流表内阻太大,将会带来很大的测量误差。,在使用时一般电压表的内阻应大于或等于100倍被测线路的总电阻,电流表的内阻应小于或等于
10、1/100倍的被测线路的总电阻。这样可以忽略由仪表内阻造成的误差。,第四章 磁电系仪表磁电系仪表是电工仪表中应用最广泛的一种仪表。它可以用于测量直流电流和电压。如果加上整流器就可以做成整流系仪表,用来测量交流电流和电压。比如万用表的交流电压档,如果采取特殊结构,可以做成直流检流计,用来测定很小的电流,如10-10A等。,结构原理:磁电系仪表是利用载流导体在磁场中受力而运动的原理制成的。它主要有一个固定的永久磁铁和一个可以转动的线圈。如果给可以转动的线圈通入一定的电流,在磁场作用下,就会在此载流线圈上产生一个与通入的电流成比例的转动力矩,使线圈转动。根据运动的相对性原理,这种仪表也可以做成载流线
11、圈是固定的,而永久磁铁是可动的。因此,磁电系仪表有两种类型,载流线圈是可动的叫动圈式,永久磁铁可动的叫动磁式。一般电磁系仪表通常都是动圈式。,磁电系电流表和分流器由磁电系仪表原理可知,给它通入一定的电流,它的偏转机构就会产生一个正比于该电流的偏转。因此,磁电系测量机构可直接做成电流表。当通入的电流达到一定值时,仪表指针就会偏转到满刻度。如果继续加大通入电流,就会使动圈发热,乃至绝缘损坏而烧毁。因为绕制动圈的线很细、及通入的电流是由游丝导入的。电流过大会使游丝过热而变形。,因此,磁电系仪表本身直接能测量的电流的能力很小,一般在几十微安到几十毫安之间。但如果采用增加分流器的方法,就可组成能测较大电
12、流的电流表。所用一般磁电系电流表可分为微安表、毫安表、安培表和千安表。一个单量限电流表如果加了多量限分流器就可做成多量限电流表。,检流计一般指针式磁电系仪表虽然灵敏度很高,但对于微小电流或电压等灵敏度还是不够便无法测量。主要是因为轴和轴承之间的摩擦使小电流或小电压对偏转机构不能引起反应。为了解决进一度提高灵敏度,就采用了悬吊丝结构将动圈吊起来,去掉了游丝和轴承,并利用光点反射来指示读数,这就是检流计。,使用检流计注意的事项:1、检流计有零点调节器和标度盘活动调节器。前者为零点粗调,后者为细调。2、检流计配有多档分流器。测量时应从最低灵敏度档开始,逐渐向高灵敏度档。3、使用时轻拿轻放,避免机械振
13、动。在搬动时用止动器锁住活动部分。对没有止动器的,用一根导线将输入端短路(有的配有短路阻尼开关)。,4、决不许用万用表、欧姆表去检测检流计的内阻,以免通入过大的电流烧毁检流计。磁电系仪表只能用于直流测量。使用时必须注意仪表接线端钮上的“+”“-”号。以免使指针反向而打弯指针。磁电系仪表测量机构加上适当的测量变换器后,也可以测量交流电量。,第五章 电磁系仪表利用一个或几个载流线圈的磁场对一个或几个铁磁元件的作用而产生转矩的测量机构,叫做电磁系测量机构。结构和工作原理电磁系测量机构有多种不同结构,一般可分为扁线圈结构和圆线圈结构。,扁线圈结构:当载流线圈有电流通过时,根据右手螺旋定则将产生磁场,活
14、动铁芯同时被磁化产生吸引力而发生偏转。当转动力矩与游丝的反作用力矩平衡时,指针停住。当线圈中的电流方向改变时,磁场极性及铁芯被磁化极性都同时改变,因此指针仍向原来的方向偏转。可见电磁系仪表可以用在交流测量中。,圆线圈结构:当载流线圈有电流通过时,固定铁芯和可动铁芯同时被磁化且对应部分极性相同,故产生排斥力使可动铁芯偏转。当电流方向改变时,两铁芯磁化极性同时改变,指针偏转方向仍不变。因此同样可以用作交流测量。,电磁系电压表和电流表把电磁系测量机构与附加电阻串联,就可以组成电磁系电压表。在量限不同时,其全偏转电流也不同。在量限小时,全偏转电流可达200300mA,在电压为几百伏时,全偏转电流在30
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