電工儀表講課的有關(guān)資料

電工儀表的發(fā)展概況

?19世紀(jì)20年代，相繼制造出檢流計(jì)、惠斯登電橋等電工指示儀表；

?1895年設(shè)計(jì)制造出世界上第一臺感應(yīng)系電能表；

?1952年制造出世界，笫一臺電子管數(shù)字式電壓表；

?60年代生產(chǎn)出品體管數(shù)字式電壓表；

?70年代研制出集成電路的數(shù)字式電壓表；

目前，電工測量技術(shù)正向自動化、智能化的方向發(fā)展

常用電工儀表的分類、型號和標(biāo)志

電工測量就是將被測的電量、磁量或電參數(shù)與同類標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定出

被測量大小的過程。

在電工測量中，除了應(yīng)根據(jù)測量對象正確選擇和使用電工儀表外，還必須采取合

理的測量方法，掌握正確的操作技能，才能盡可能地減小測量誤差。

一、常用電工儀表的分類

在電工測量中，測量各種電量、磁量及電路參數(shù)的儀器儀表統(tǒng)稱為電工儀表。

電工儀表種類很多，按結(jié)構(gòu)和用途不同，主要分為指示儀表、比較儀表、數(shù)字儀表

和智能儀表四大類。

指示儀表

特點(diǎn)：能將被測量轉(zhuǎn)換為儀表可動部分的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角，并通過指示器直接指示出

被測量的大小，故又稱為直讀式儀表。

按工作原理分類：主要有磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表和感應(yīng)系

儀表。此外，還有整流系儀表、鐵磁電動系儀表等。

典型儀表：安裝式儀表、便攜式儀表

比較儀表

?比較儀表的特點(diǎn)：在測量過程中，通過被測量與同類標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，然

后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測量的大小。

?比較儀表分類：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計(jì)屬于

直流比較儀表，交流電橋?qū)儆诮涣鞅容^儀表。

?典型儀表：比較式直流電橋

數(shù)字儀表

?數(shù)字儀表的特點(diǎn)：采用數(shù)字測量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測量

的大小。

?數(shù)字儀表的分類：常用的有數(shù)字式電壓表、數(shù)字式萬用表、數(shù)字式頻率表

等。

?典型儀表：數(shù)字式電壓表

智能儀表

?智能儀表的特點(diǎn)：利用微處理器的控制和計(jì)算功能,這種儀器可實(shí)現(xiàn)程控、

記憶、自動校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算等功能。

?智能儀表的分類：智能儀表一般分為兩大類：一類是帶微處理器的智能儀

器；另一類是自動測試系統(tǒng)。

?典型儀表：數(shù)字式存儲示波器

二、電工指示儀表的型號

安裝式指示儀表的型號

便攜式指示儀表的型號

電能表的型號

系列代號中

DD一單相電能表

DS—三相電能表

DX—無功電能表

三、電工儀表的標(biāo)志

不同的電工儀表具有不同的技術(shù)特性，為方便選擇和使用儀表，規(guī)定用不同的符

號來表示這些技術(shù)特性，并標(biāo)注在儀表的面板上,這些圖形符號叫做儀表的標(biāo)志。

測量單位的符號

物理量名稱符號物理量名稱符號

「?安kA兆赫MHz

安培A頻率「?拼kHz

電流

毫安mA赫茲Hz

微安liA兆歐MQ

「?伏kV「歐kn

電阻

伏V歐姆Q

illJk

毫伏mV亳歐ni。

微伏nv相位度o

兆瓦M(jìn)W功率因數(shù)（無單位）—

功率「瓦kW無功功率因數(shù)（無單位）—

臣特W法拉F

兆乏MVu電容微法所

無功功率「?乏k\hi皮法pF

?.

乏爾VaiH

電感咂1>?mH

微號pH

按外界條件分組的符號

z稱符號名稱符號

1級防外磁場IV級防外磁場

（例如磁電系）回及電場□H

1級防外電場

A組儀表

（例如靜電系）用A

II級防外磁場

B組儀表

及電場□H

III級防外磁場

C組儀表

及電場HE

?誤差：在電工測量中，無論哪種電工儀表，也不論其質(zhì)量多高，它的測量

結(jié)果與被測量的實(shí)際值之間總會存在一定的差值，這個(gè)差值叫做誤差。

?準(zhǔn)確度：是指儀表的測量結(jié)果與實(shí)際值的接近程度。

可見，儀表的準(zhǔn)確度越高，誤差越小。誤差值的大小可以用來反映

儀表本身的準(zhǔn)確程度。

一、儀表的誤差

?基本誤差：儀表在正常工作條件下，由于儀表本身的結(jié)構(gòu)、制造工藝等方

面的不完善而產(chǎn)生的誤差叫基本誤差?；菊`差是儀表本身所固有的誤差,

一般無法消除。

?附加誤差：儀表因?yàn)槠x了規(guī)定的工作條件而產(chǎn)生的誤差叫附加誤差。附

加誤差實(shí)際上是一種因外界工作條件改變而造成的額外誤差，一般可以設(shè)

法消除。

二、誤差的表示方法

絕對誤差

相對誤差

引用誤差

絕對誤差：儀表的指示值A(chǔ)x與被測量實(shí)際值40之間的差值，叫做絕對誤差。

zA=Ax-A0

在計(jì)算/值時(shí)，通?？捎脴?biāo)準(zhǔn)表的指示值作為被測量的實(shí)際值。

將上式變形可得

A0=/lx—Z\=Ax+(―/)=Ax+C

上式中的C=-4稱為儀表的校正值。

實(shí)際中在測量同一被測量時(shí)，我們可以用絕對誤差的絕對值來比較不同儀表的

準(zhǔn)確程度，越小的儀表越準(zhǔn)確。

用一只標(biāo)準(zhǔn)電壓表來校驗(yàn)甲、乙兩只電壓表，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表的指示值為220V時(shí)，甲、

乙兩表的讀數(shù)分別為220.5V和219V,求甲、乙兩表的絕對誤差。

解：代入絕對誤差的定義式得

甲表的絕對誤差A(yù)\=Ax\-A0=220.5-220=0.5V

乙表的絕對誤差42=4x2—40=219-220=-IV

相對誤差：

?絕對誤差△與被測量實(shí)際值A(chǔ)0比值的百分?jǐn)?shù)，叫做相對誤差即

?一般情況下實(shí)際值A(chǔ)O難以確定，而儀表的指示值A(chǔ)x%A0,故可用以下

公式計(jì)算

z=Axioo%

A

實(shí)際測量中，相對誤差不僅常用來表示測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，而且便于在測量

不同大小的被測量時(shí)，對其測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度進(jìn)行比較。

［例］

已知甲表測量200V電壓時(shí)ZH=+2V,乙表測量10V電壓時(shí)d2=

+1V,試比較兩表的相對誤差。

解：甲表相對誤差為

=A_xl00%=—X1OO%=+1%

1A)I200

乙表相對誤差為

y、=-^-xl(X)%=—xl0()%=+10%

A)210

在測量不同大小的被測量時(shí)，不能簡單地用絕對誤差△來判斷測量結(jié)果的

準(zhǔn)確程度。只能用相對誤差來比較測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。

引用誤差

絕對誤差/與儀表量程(最大讀數(shù))Am比值的百分?jǐn)?shù)，叫做引用誤差rm,

即

r.n=^-xioo%

An

工程中，一般采用引用誤差來反映儀表的準(zhǔn)確程度。

引用誤差實(shí)際上就是儀表在最大讀數(shù)時(shí)的相對誤差，即滿度相對誤差。因?yàn)榻^

對誤差△基本不變，儀表量程Am也不變，故引用誤差rm可以用來表示一只

儀表的準(zhǔn)確程度。

三、儀表的準(zhǔn)確度

?國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準(zhǔn)確度。

?儀表的準(zhǔn)確度：儀表的最大絕對誤差與儀表量程Am比值的百分?jǐn)?shù),

叫做儀表的準(zhǔn)確度(土K%)。即

±K%=AJLX100%

K表示儀表的準(zhǔn)確度等級，它的百分?jǐn)?shù)表示儀表在規(guī)定條件下的最大引用誤差。

最大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準(zhǔn)確度越高。

儀表的基本誤差

準(zhǔn)確度().10.2().51.()1.52.55.()

等級

基本誤差±0.1±0.2±0.5±1.0±1.5士2.5±5.()

(%)

若己知儀表量程，可求出不同準(zhǔn)確度等級儀表所允許的最大絕對誤差Zim,即

士Kx4

4

100

［例］用準(zhǔn)確度等級為5.0級、量程為500V的電壓表，分別測量50V和500V

的電壓。求其相對誤差各為多少？

解：先求出該表的最大絕對誤差

4_±KX4_±5.0X500_±25Y

100

測量50V電流時(shí)產(chǎn)生的相對誤差為

=-^-xl(X)%=—xl(X)%=±5()%

A).50

測量500V電流時(shí)產(chǎn)生的相對誤差為

%=-^-x100%=—X1OO%=±5%

“%500

由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，

?一般情況下，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度并不等于儀表的準(zhǔn)確度，只有當(dāng)

被測量正好等于儀表量程時(shí)，兩者才會相等。

?實(shí)際測量時(shí)，為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅要考慮儀表的準(zhǔn)確

度，還要選擇合適的量程。

?根據(jù)產(chǎn)生測量誤差的原因不同，測量誤差可分為：

系統(tǒng)誤差

偶然誤差

疏失誤差

定義;藉在相同條件下多次測量同一量時(shí)，誤差的大小和符號均保持不變,

而在條件改變時(shí)遵從一定規(guī)律變化的誤差。

系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因

?測量儀表的誤差。包括基本誤差和附加誤差。

?測量方法的誤差。

?儀表受外磁場的影響。

?儀表本身不完善和外界因素影響造成的誤差。

消除系統(tǒng)誤差的方法

?重新配置合適的儀表或?qū)x表進(jìn)行校正。

?采用合理的測量方法。

?采用正負(fù)誤差補(bǔ)償法。

?采用替代法。

?引入校正值。

二、偶然誤差

定義：偶然誤差是一種大小和符號都不固定的誤差，乂稱為“隨機(jī)誤差”

偶然誤差產(chǎn)生的原因及消除方法

原因：偶然誤差主要由外界環(huán)境的偶發(fā)性變化引起。

消除方法：采用增加重復(fù)測量次數(shù)取算術(shù)平均值的方法來消除偶然誤差

對測量結(jié)果的影響。

二、疏失誤差

定義：疏失誤差是一種嚴(yán)重歪曲測量結(jié)果的誤差。

疏失誤差產(chǎn)生的原因及消除方法

原因：主要由于操作者的粗心和疏忽造成。另外也包括由于操作者素質(zhì)太差,

不懂正確讀數(shù)而造成的誤差。

消除方法：對含有疏失誤差的測量結(jié)果應(yīng)拋棄不用。消除疏失誤差的根

本方法是加強(qiáng)操作者的工作責(zé)任心，倡導(dǎo)認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，同時(shí)要提高操作

者的素質(zhì)和技能水平

電工指示儀表的技術(shù)要求

要有足夠的準(zhǔn)確度

?要有合適的靈敏度

?要有良好的讀數(shù)裝置

?要有良好的阻尼裝置

?儀表本身消耗功率小

?要有足夠的絕緣強(qiáng)度

?要有足夠的過載能力

?儀表的變差要小

一、要有足夠的準(zhǔn)確度

?標(biāo)準(zhǔn)表或精密測量時(shí)可選用0.1級或（）.2級的儀表。

?實(shí)驗(yàn)室一般選用0.5級或1.0級的儀表。

?一般的工程測量可選用1.5級以下的儀表。

儀表的靈敏度

?在電工指示儀表中，儀表可動部分偏轉(zhuǎn)角的變化量^。與被測量

的變化量Ax之比值叫做儀表的靈敏度。用S表示。即

s=—

Ax

靈敏度描述了儀表對被測量的反應(yīng)能力，即反映了儀表所能測量的最小

被測量。

二、要有合適的靈敏度

?在實(shí)際測量中，要根據(jù)被測量的要求選擇合適的靈敏度。

?例如萬用表的測量機(jī)構(gòu)就要選用靈敏度較高的儀表，而一般工程測量就不

要選用靈敏度較高的儀表，以降低成本。

三、要有良好的讀數(shù)裝置

良好的讀數(shù)裝置是指儀表的標(biāo)度尺刻度應(yīng)盡量均勻，以便于準(zhǔn)確讀數(shù)。對刻度不

均勻的標(biāo)度尺，應(yīng)標(biāo)明讀數(shù)的起點(diǎn)，并用符號“?”表示。

四、要有良好的阻尼裝置

-良好的阻尼裝置是指當(dāng)儀表接入電路后，指針在平衡位置附近擺動的時(shí)間

要盡可能短，在儀表測量時(shí)指針能夠均勻地、平穩(wěn)地指向平衡位置，以便

迅速讀數(shù)。

?若阻尼裝置失效，則儀表會出現(xiàn)指針在平衡位置左右挑動，長時(shí)間不能停

留在平衡位置，從而延長讀數(shù)的時(shí)間。

五、儀表本身消耗功率小

如果儀表本身消耗功率太大，輕者會改變被測電路原有的工作狀態(tài)，從而產(chǎn)生較

大的測量誤差，重者兀能造成儀表損壞。

六、要有足夠的絕緣強(qiáng)度

使用中嚴(yán)禁測量電路的電壓超過儀表的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓，否則將引起危害人身

和設(shè)備安全的事故

七、要有足夠的過載能力

在實(shí)際使用中，由于某些原因使儀表過我的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，因此要求儀表具有足

夠的抗過載能力，以延長儀表的使用壽命。否則儀表一旦過我，輕者指針被打彎，

重者可能損壞儀表。

八、儀表的變差要小

?儀表在反復(fù)測量同一被測量時(shí)，由于摩擦等原因造成的兩次讀數(shù)不同，它

們的差值稱為“變差

?一般要求儀表的“變差”不應(yīng)超過其