电工测量教案汇编Word格式.docx

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立即断电，根据现象进行分析，找出原因。

2、电压表法：

用合适的电压表测量各电阻器和各段导线的端

电压。

3、欧姆表法：

粗略测量电阻阻值，以便寻找短路和断路故障。

Ⅳ、巩固新课：

1、实验实施的具体过程。

2、如何编写实验报告。

Ⅴ、布置作业：

预习第一章的内容。

做好上课前的准备，清点学生人数，集中学生注意力。

Ⅱ、复习旧课：

实施实验的具体步骤。

第一章电工测量与仪表的基本知识

§

1-1指示仪表的误差与准确度

一、电工仪表的分类：

1、指示仪表

2、比较式仪表

3、数字式仪表

4、记录式或者示波器类

5、扩大量程的装置和变流器

二、仪表的误差及其分类；

1、仪表的误差：

在测量时，仪表的指示值和仪表实际感受到的被测物理量的实际值（又称真值）之间的差异。

2、分类：

根据引起误差的原因分类

1）、基本误差：

仪表在规定的正常工作条件下进行测量时所具有的误差。

1、正常工作条件：

（1）～（5）点。

（P5）

2、引起基本误差的原因：

仪表本身的结构上和制作上的不完善。

2）、附加误差：

仪表在不符合规定的正常条件下进行测量出现的误差。

原因：

如温度、外磁场等外界因素不符合仪表的正常工作条件。

三、仪表误差的几种表示形式：

1、绝对误差：

指示值Ax与被测量的实际值A0之差。

Δ=Ax-A0

注意：

A0——在工程上由标准表指示值来近似；

Δ：

有正负之分

2、相对误差：

绝对误差Δ与实际值的百分比。

即

γ=（Δ/A0）×

100%

一般情况下，

γ≈（Δ/Ax）×

3、引用误差：

绝对误差Δ与仪表量限Am的百分比。

γn=（Δ/Am）×

四、指示仪表的准确度级：

1、定义；

准确度是说明仪表的指示值与实际值之间的符合程度的量。

取最大引用误差（γn）m来表示。

K%=|（γn）m|=（|Δm|/Am）×

2、仪表的准确度反映仪表的基本误差。

3、国标规定准确度：

0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级。

1、误差的分类：

2、熟悉误差的计算。

例题：

1-1-1

1-1-2

Ⅴ、布置作业：

练习习题，下次课前评讲

做好上课前的准备，清点学生人数，集中学生注意力。

1、仪表误差及其分类；

2、仪表误差的几种表示形式。

3、习题讲解

§

1-2电工测量及测量误差的粗略估计

一、电工测量：

1、定义：

利用电工仪表，通过实验方法将被测的电量（U、I、P）或磁量（B、磁通等）与作为单位的同类标准电量或磁量进行比较，从而确定被测量大小的过程。

2、意义：

掌握电工设备的运行状况，认识电磁规律。

3、方法：

直接测量——结果是从一次测量的实验数据中直接得到的。

间接测量——先测量与被测量有一定函数关系的中间物理量，然后利用测的得的中间物理量的数值，进行运算去确定被测物理量的数值。

如：

伏安法测电阻。

二、测量误差及其产生的原因：

2、组成：

仪表误差和测量方法误差

三、工程上测量误差的粗略估计：

（自学）

四、有效数字及其计算规则：

§

1-3指示仪表的分类、型号、表面标记和技术要求

一、指示仪表的分类：

1、按工作原理分：

磁电系、整流系、电磁系、电动系等。

2、按被测量的名称分：

电流表、电压表、功率表、兆欧表等。

3、按被测电流种类分：

直流表、交流表、交直流两用表。

4、按使用方式分：

便携式、开关板式。

5、按准确度级分：

0,1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5级。

6、其他分类方法。

二、指示仪表的型号：

1、便携式仪表：

例：

用途号

设计序号

系列代号

2、开关板式仪表：

1C

设计序号

系列代号

外形尺寸代号

三、指示仪表的表面标记：

P15表1-2所示

四、指示仪表的主要技术要求：

概述本次课主要内容。

练习：

P161-3-11-3-2

P161-3-3

1、指示仪表的分类情况。

2、电工测量的含义及常见方法。

第二章直流电流、电压和电阻的测量

2-1磁电系电流表和电压表

一、磁电系测量机构的结构与工作原理：

1、结构：

1）、固定部分：

永久磁铁、铁心、极掌、游丝；

2）、可动部分：

线圈（绕在铝框上）、指针。

2、基本工作原理：

磁电系测量机构是利用载流可动线圈在固定永久磁铁的磁场中受电磁力的作用而工作的。

可动线圈受到的电磁力：

F=NBIL

其转动力矩：

M=F·

b=NBILb=NBSI

b——可动线圈的宽度

S——可动线圈的面积

游丝产生反作用力矩：

Mα=W·

α

W——游丝的弹性系数。

——指针偏转角。

当转动力矩与反作用力矩平衡时，指针停留在稳定的位置上。

即：

α=M=NBSI

所以，α=（NBS）·

I/W=SI·

I

SI——磁电系测量机构的电流灵敏度；

可见，ª

∝I，磁电系测量机构标尺刻度均匀，便于读数。

二、磁电系电流表：

1、直接用来测量直流电流；

（几十微安至几十毫安）

2、量限的扩大：

采用与可动线圈Rg并联分流电阻Rs的方法。

三、磁电系电压表：

1、直接用来测量直流电压：

（毫伏级）

通过可动线圈的电流Ig与外加电压Ug成正比，

Ug=IgRg

采用一只较大的分压电阻Rd与磁电系机构串联的方法。

磁电系检流计：

1、用途：

专门用来检测电路中有无电流，作为指示仪表使用。

2、特点：

采用了悬丝（张丝）代替轴尖轴承支承结构，消除摩擦，灵敏度极高。

3、使用注意事项：

1）-4）点。

（P20）

1、磁电系测量机构的结构；

2、基本工作原理；

P202-1-2

磁电系测量机构的结构；

基本工作原理；

电工测量的基本知识

一、电工测量的概念

测量，通常是指通过试验的方法，去测定一个未知量大小的过程。

这个未知量叫做被测量。

为了确定被测量，就要把它与作为测量单位的同类标准量进行比较，以确定被测量是这个测量单位的多少倍或多少分之一，从而得出这个被测量的大小（包括数值和单位）。

电工测量就是借助于测量设备，把未知的电量或磁量与作为测量单位的同类标准电量或标准磁量进行比较，从而确定这个未知电量或磁量（包括数值和单位）的过程。

一个完整的测量过程，通常包含如下几个方面：

1.测量对象

电工测量的对象主要是：

反映电和磁特征的物理量，如电流（I）、电压（U）、电功率（P）、电能（W）及磁感应强度（B）等；

反映电路特征的物理量，如电阻（R）、电容（C）、电感（L）等；

反映电和磁变化规律的非电量，如频率（ƒ）、相位移（Φ）、功率因数（λ）等。

2.测量方法

根据测量的目的和被测量的性质，可选择不同的测量方法。

3.测量设备

对被测量与标准量进行比较的测量设备，包括测量仪器和作为测量单位参与测量的度量器。

在测量中实际使用的是测量单位的复制体，称为度量器。

度量器是电气测量设备的重要组成部分，它不仅作为标准量参与测量过程，而且是维持电磁学单位统一、保证量值准确传递的器具。

度量器按照精度和用途的不同，分为基准度量器、标准度量器和工作量具三种。

基准度量器是现代技术水平所能达到的精度最高的度量器，由国际和各国的最高计量部门保存。

为保证测量仪器的准确一致，还要建立不同等级的标准度量器，以用来检定低一级的测量仪器，把量值准确地传递到生产第一线。

电工测量方面常用的度量器有标准电池、标准电阻、标准电感和标准电容等。

进行电量或磁量测量所用的仪器仪表，统称为电工仪表。

电工仪表是根据被测电量或磁量的性质，按照一定原理构成的。

除以上三个主要方面外，测量过程中还必须建立测量设备所必须的工作条件，慎重地进行操作；

认真记录测量数据，并考虑测量条件的实际情况，进行数据处理，以确定测量结果和测量误差。

二、测量方法

1.按测量方式分类

（1）直接测量

在测量过程中，能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量，从而直接获得被测量数值的测量方式，称为直接测量。

例如，用电压表测量电压、用电度表测量电能以及用直流电桥测量电阻等都是直接测量。

直接测量方式常被广泛应用于工程测量中。

（2）间接测量

当被测量由于某种原因不能直接测量时，可以通过直接测量与被测量有一定函数关系的物理量，然后按函数关系计算出被测量的数值，这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。

例如，用伏安法测量电阻，是利用电压表和电流表分别测量出电阻两端的电压U和通过该电阻的电流I，然后根据欧姆定律

计算出被测电阻值R的大小。

间接测量的误差比直接测量大，而且还要进行计算，所以通常只在直接测量有困难时才采用，常用于科研、试验室及工程测量中。

2.按度量器参与测量过程的方式分类

在测量过程中，作为测量单位的度量器可以直接参与也可以间接参与。

当我们用天平测量重量时，就必须有天平砝码作为度量器，而用弹簧秤测重量时，就没有度量器的直接参与；

当我们用电桥测量电阻时，就必须有标准电阻器，而用欧姆表测电阻时，就没有标准电阻的直接参与。

没有度量器直接参与的仪器设备之所以也能用来进行测量，是因为它们的刻度已经事先用标准量具进行了检定的缘故。

根据度量器参与测量过程的方式，可以把测量方法分为直读法和比较法。

（1）直读法

在电工测量中，凡是可以用直接指示的仪器仪表读取被测量数值，而无需度量器的直接参与的方法，叫做直读法。

用直读法测量时，度量器不直接参与测量过程，而是间接地参与测量过程。

例如，用欧姆表测量电阻时，从指针在标度尺上指示的刻度可以直接读出被测电阻的数值。

这一读数被认为是可信的，因为欧姆表标度尺的刻度事先用标准电阻进行了校验，标准电阻已将它的量值和单位传递给欧姆表，间接地参与了测量过程。

直读法测量的过程简单，操作容易，读数迅速，因此应用很广，但其测量的准确度不高。

（2）比较法

凡是在测量过程中需要度量器的直接参与，并通过比较仪器来确定被测量数值的方法，称为比较法。

在电工测量中，由于标准度量器的直接参与，所以较之直读法有更高的准确度。

但是，比较法对测量仪器和试验条件的要求较高，相应的测量设备也比较昂贵，而且操作也比较麻烦。

所以，通常只在高准确度测量时采用。

根据被测量与度量器进行比较时的不同特点，又可将比较法分为零值法、差值法和替代法三种。

①零值法又称平衡法，在测量过程中改变标准量，使之和被测量相等，即使它们的差值为零，从而确定被测量数值的方法。

零差值由指零仪判断，此时电路处于平衡状态，所以又叫做平衡法。

此时按一定的关系可计算出被测量的数值。

例如用电位差计测电势，用电桥测电阻等都属于这种方法。

显然，零值法测量的准确度主要取决于度量器和指零仪表的灵敏度。

②差值法是测出被测量与标准量的差值或正比于该差值的量，从而根据标准量来确定被测量数值的方法。

例如用不平衡电桥测电阻。

采用差值法可以达到较高的测量准确度。

③替代法是分别把被测量和标准量接入同一测量仪器，在标准量替代被测量时，调节标准量，使仪器的工作状态在替代前后保持一致，然后根据标准量来确定被测量的数值。

用替代法测量时，由于替代前后仪器的工作状态是一样的，仪器本身性能和外界因素对替代前后的影响几乎是相同的，因此有效地克服了所有外界因素对测量结果的影响。

使用替代法测量的准确度主要取决于替代的标准量。

IV巩固新课

掌握测量方法的分类；

测量方法的区别;

V作业布置

1.3.2

磁电系测量机构的结构

万用表、直流稳压电源的介绍

一万用表

1．指针式万用表的结构（图2一1）

（l）表头它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。

表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度越高。

测电压时的内阻越大，其性能就越好。

表头上有四条刻度线，它们的功能如下：

第一条（从上到下）标有“R”或“Ω”，指示的是电阻值，转换开关在欧姆档时，即读此条刻度线。

第二条标有“∽”和“VA”，指示的是交、直流电压和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流档，量程在除交流10V以外的其他位置时，即读此条刻度线。

第三条标有“10V”，指示的是10V的交流电压值，当转换开关在交、直流电压档，量程在交流10V时，即读此条刻度线。

第四条标有“dB”，指示的是音频电平。

（2）测量电路测量电路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成。

它能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。

（3）转换开关其作用是用来选择各种不同的测量电路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。

转换开关一般有两个，分别标有不同的档位和量程。

2．符号含义

l）“∽”表示交直流。

2）“V一2.5KV4000Ω/V”表示对于交流电压及2.5KV的直流电压档，其灵敏度为4000Ω/V。

3）“Ａ一Ｖ一Ω”表示可测量电流、电压及电阻。

4）“45一65一l000Hz”表示使用频率范围为l000Hz以下，标准工频范围为45一65Hz。

5）“DC2000Ω/V”表示直流档的灵敏度为2000Ω/V。

图2一1为MF一30型万用表外形图。

3．指针式万用表的使用方法

（l）准备工作由于万用表种类型式很多，在使用前要做好测量的准备工作：

1）熟悉转换开关、旋钮、插孔等的作用，检查表盘符号，“∏”表示水平放置，“⊥”表示垂直使用。

2）了解刻度盘上每条刻度线所对应的被测电量。

3）检查红色和黑色两根表笔所接的位置是否正确，红表笔插人“十”插孔，黑表笔插人“一”插孔，有些万用表另有交直流2500V高压测量端，在测高压时黑表笔不动，将红表笔插入高压插口。

4）机械调零。

旋动万用表面板上的机械零位调整螺钉，使指针对准刻度盘左端的“O”位置。

图2-1MF-30型万用表外形图

（2）测量直流电压

l）把转换开关拨到直流电压档，并选择合适的量程。

当被测电压数值范围不清楚时，可先选用较高的测量范围档，再逐步选用低档，测量的读数最好选在满刻度的2/3处附近，原理如图2-2所示。

2）把万用表并接到被测电路上，红表笔接到被测电压的正极，黑表笔接到被测电压的负极，不能接反。

图2-2MF-30型万用表测量直流电压的原理图

3）根据指针稳定时的位置及所选量程，正确读数。

（3）测量交流电压

l）把转换开关拨到交流电压档，选择合适的量程。

2）将万用表两根表笔并接在被测电路的两端，不分正负极。

3）根据指针稳定时的位置及所选量程，正确读数。

其读数为交流电压的有效值。

（4）测量直流电流

l）把转换开关拨到直流电流档，选择合适的量程。

2）将被测电路断开，万用表串接于被测电路中。

注意正、负极性：

电流从红表笔流人，从黑表笔流出，不可接反。

（5）用万用表测量电压或电流时的注意事项

l）测量时，不能用手触摸表笔的金属部分，以保证安全和测量的准确性。

2）测直流量时要注意被测电量的极性，避免指针反打而损坏表头。

3）测量较高电压或大电流时，不能带电转动转换开关，避免转换开关的触头因转动产生的电弧而被损坏。

4）测量完毕后，将转换开关置于交流电压最高档或空档。

（6）测量电阻

l）把转换开关拨到欧姆档，合理选择量程。

2）两表笔短接，进行电调零，即转动零欧姆调节旋钮，使指针指到电阻刻度右边的“0”Ω处。

3）将被测电阻脱离电源，用两表笔接触电阻两端，从表头指针显示的读数乘所选量程的倍率数即为所测电阻的阻值。

如选用“Rx100”档测量，指针指示40，则被测电阻值为：

40x100=4000Ω=4kΩ。

四、数字式万用表的外形及测量范围

今以DT一830型数字万用表（图2一3）为例说明测量范围和使用方法。

（l）测量范围

l）直流电压分为5档，即200mV、2V、20V、200V和1000V。

2）交流电压分为5档，即200mV、2V、20V、200V和750V。

3）直流电流分为5档，即200μA、2mA、20mA、200mA和10A。

4）交流电流分为5档，即200μA、2mA、20mA、200mA和10A。

5）电阻分为6档，即200Ω、2KΩ、20KΩ、200KΩ、2MΩ和2OMΩ。

（2）DT一830型数字万用表的面板l）显示器。

可显示四位数字，最高位只能显示“1”或不显示数字（算半位），故称三位半。

最大指示为“1999”或“-1999”。

当被测量过

最大指示值时，显示“1”。

图2-3DT一830型数字万用表

2）电源开关。

使用时将开关置于“ON”位置；

使用完毕置于“OFF”位置。

3）转换开关。

用以选择功能和量程。

根据被测的电量（电压、电流、电阻等）选择相应的功能位；

按被测量程的大小选择合适的量程。

4）输人插座。

将黑表笔插人“COM”的插座。

红表笔有如下三种插法，测量电压和电阻时插入“V·

Ω”插座；

测量小于200mA的电流时插入“mA”插座；

测量大于200mA的电流时插人“10A”插座。

五、用万用表测量电阻时的注意事项

l）不允许带电测量电阻，否则会烧坏万用表。

2）万用表内干电池的正极与面板上“-”号插孔相连，干电池的负极与面板上的“+”号插孔相连。

在测量电解电容和晶体管等器件的电阻时要注意极性。

3）每换一次倍率档，要重新进行电调零。

4）不允许用万用表电阻档直接测量高灵敏度表头内阻，以免烧坏表头。

5）不准用两只手捏住表笔的金属部分测电阻，否则会将人体电阻并接于被测电阻而引起测量误差。

6）测量完毕，将转换开关置于交流电压最高档或空档。

六、仪表保养

万用表是精密仪器，使用者不要随意更改电路。

1、请注意防水、防尘、防摔；

2、不宜在高温高湿、易燃易爆和强磁场的环境下存放、使用仪表；

3、请使用湿布和温和的清洁剂清洁仪表外表，不要使用研磨剂及洒精等烈性溶剂；

4如果长时间不使用，应取出电池，防止电池漏液腐蚀仪表；

5、注意电池使用情况。

当欧姆档不能调零（指针表）或屏幕显示缺电符号（数字表）时，应及时更换电池，虽然任何标准9V电池都能使用，但为延长使用时间，最好使用碱性电池。

二直流稳压电源

稳压电源是在电网电压或负载变化时，其输出电压能够基本上保持不变的电源。

电源电压的稳定在电路测量中特别重要，因电源电压的不稳定而造成的测量误差，甚至可能使电路无法正常工作。

稳压电源有直流稳压电源和交流稳压电源两大类。

下面只介绍直流稳压电源。

1直流稳压电源的基本工作原理

市电电源供给的是有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，显然不能用做直流电源，需要对它进行“加工”。

首先，需要用整流电路将交流电变为直流电。

整流后的电压会随着市电电压或负载的变化而变化，这种变化会使得用电的电子设备不能正常工作。

因此，还需要用稳压电路将整流电压稳定在一定范围内。

直流稳压电源就是完成上述两项任务的电子设备。

直流稳压电源的工作原理是先用变压器将220V、50Hz的交流电压变换为所需幅度的交流电压，然后用整流电路把交流电压变为直流脉动电压，再经过滤波电路使直流脉动电压平滑，最后再通过直流稳压电路输出稳定的工作电压。

其工作原理框图如图。

一般常见的整流电路和电容滤波电路有：

半波整流电容滤波电路、全波整流电容滤波电路、桥式整流电容滤波电路。

稳定电压的方法也很多，最简单的是硅稳压管稳压电路；

最常用的是串联型晶体管稳压电路或集成稳压电路。

2直流稳压电源的使用方法

（1）电源共有两路输出，每路各有一块电压/电流表。

当“电压/电流指示选择开关”处于正常状态时，仪表显示的是电压值，当按下“电压/电流指示选择开关”时，仪表显示的是电流值。

（2）输出电压0∼30V连续可调。

开机前应根据使用要求将“输出电压步进选择开关”置于所需的档级，“输出电压连续调整旋钮”调到最小位置；

接通交流电源后，再用“输出电压连续调整旋钮”将输出的直流电压调节到所需要的电压值。

（3）调好输出电压后，先关闭交流电源，再连接实验电路，以免误将过高电压引入实

验电路，造成实验设备的损坏。

改变测试电路时，则应“先断电，后接线”，严禁带电操作，以保证人身和设备的安全。

（4）两组“+”、“−”端钮分别为两路电源的输出端。

另外，“⊥”端是与机壳相连的端

钮。

将面板上的“⊥”的接线柱与“−”（或“+”）接线柱相连，可组成正（负）电压输出。

（5）当实验所需的直流电源电压超过30V伏时，可将二路