电工仪表和测量教案.docx

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电工仪表和测量教案

电工仪表与测量

教案

教师：

李洪波

周次：

时间：

课题：

1.1电气测量的基本概念1.2电气测量方法1.3测量误差

课时：

2课时

教学目标：

1、了解什么是电气测量

2、掌握电气测量的方法

3、掌握测量误差的概念及测量误差的产生和消除方法

重点、难点：

测量误差的概念及测量误差的产生和消除方法

教具：

教材粉笔

教学方法：

讲授法

时间分配：

新授75分钟小结10分钟作业布置5分钟

教学过程：

1.1电气测量的基本概念

1.1.1测量的基本概念

测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程，是人们认识和改造自然的一种不可缺少的手段。

在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现。

测量是通过实验对客观事物取得定量意义的过程，是一种把物理参数变换成具有意义的数字的过程，也是把被测对象与公认的标准单位进行比较的过程。

测量过程应具有三要素：

一是测量单位；二是测量方法，它是将被测量与其单位进行比较的实验方法；三是测量仪器与设备，它是测量过程的具体体现与实施者，是为了求取比值（测量值）而实际使用的一些仪器设备。

1.1.2电气测量的向容

电气测量是指在电工电子学中测量有关电的量值。

主要分为

1.电能量的测量

2.电路元件参数的测量、

3.电信号特性的测量

4.电路性能的测量

1.2电气测量方法

1.2.1电气测量方法的分类

一个电气参量的测量，可以通过不同的方法来实现。

测量方法的选择正确与否，直接关系到测量结果的可信赖程度，也关系到测量工作的经济性和可行性。

常见的分类方式及测量方法

1．按仪表产生被测量数值的方法分类

（1）直读式测量法

（2）比较式测量法：

差值法、零值法、替代法

2．按获得被测量结果的过程分类

（1）直接测量

（2）间接测量

（3）组合测量

1.2.2非电量电测法的特点

非电量的电测法是用电测技术对非电量进行测量，非电量测量系统主要由传感器、测量电路、信息处理及显示装置组成，在不需要显示的保护、计量和控制系统中，显示装置可被执行机构所代替。

1.2.3电气测量方法的选择原则

选择电气测量方法时应考虑如下要求：

（l）足够的灵敏度。

（2）适当的准确度。

（3）对被测电路状态的影响要尽可能小。

（4）测量简便可靠。

（5）测量前的准备工作和测量后的数据处理应尽可能简便。

（6）对被测对象的性质要了解清楚（参数是否线性、数量级如何、对波形和频率有否要求、对测量过程的稳定性有否要求、有否抗干扰要求等）。

1.3测量误差

1.3.1测量误差的基本概念

任何测量都不可能绝对准确，都存在误差，只要误差在允许范围内即可认为符合标准，自动检测技术也不例外。

所谓测量误差，即测量的输出值与理论输出值的差值。

因此，要求在设计、制造和使用传感器与自动检测系统时，允许有误差，但必须在规定误差的指标之内。

为了使其能满足一定的精度要求，必须掌握误差的种类及分析产生误差的原因，克服与减少误差的方法。

下面介绍有关测量的部分名词。

（l）真值被测量本身所具有的真正值称为真值。

量的真值是一个理想的概念，一般是不知道的。

但在某些特定情况下，真值又是可知的，如一个整圆的圆周角为360。

（2）约定真值由于真值往往是未知的，所以一般用基准器的量值来代替真值，称为约定真值，它与真值之差可以忽略不计。

（3）实际值误差理论指出，在排除了系统误差的前提下，对于精确测量，当测量次数为无限多时，测量结果的算术平均值接近于真值，因而可将它视为被测量的真值。

（4）标称值测量器具上所标出来的数值。

（5）示值由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值。

（6）测量误差用器具进行测量时，所测量出来的数值与被测量的实际值之间的差值。

1.3.2测量误差的分类

1.按表示方法分类

（1）绝对误差

（2）相对误差

（3）容许误差

2.按误差出现的规律分类

（1）系统误差

（2）随机误差

（3）粗大误差

3．按被测量随时间变化的速度分类

（l）静态误差

（2）动态误差

4．按使用条件分类

（l）基本误差

（2）附加误差

1.3.3测量误差的来源

1．仪器误差

2．使用误差

3．人身误差

4．影响误差

5．方法误差

1.3.4减少误差测量的方法

1．系统误差的消除

（l）替代法

（2）正负误差补偿法

（3）引入校正值

2.随机误差的消除

产生随机误差的原因主要由外界环境的偶发性变化引起，例如外电场、磁场的突变，温度、湿度的变化，电源电压、频率的突变等，使得在重复测量同一量时，其结果不完全相同，从而产生偶然误差。

随机误差不能用试验的方法加以检查和消除。

根据随机误差的来源，应该尽可能多次测量，并取各项测量的算术平均值作为测量结果，测量结果越多，其随机误差的影响就越小，测量结果越接近实际值。

3．粗大误差的消除

产生粗大误差的原因主要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。

一般采用剔除坏值的方法来消除粗大误差，即发现测量过程中因读错、记错而出现读数突然跳变时，及时剔除、重测，直到完全合乎要求为止。

这样不但防止了粗大误差，而且也保证了测量的质量和速度。

为此在测量时应养成细心和耐心的习惯。

此外，对同一量进行多次测量时，用统计方法可发现和剔除坏值。

作业布置：

审批：

小结：

1、电气测量的概念和内容

2、电气测量的方法和选择原则

3、测量误差的概念及测量误差的产生和消除方法

后记：

周次：

时间：

课题：

1.4电工仪表的分类1.5测量仪表的选择与使用

课时：

2课时

教学目标：

1、了解电工仪表的分类

2、掌握电工仪表的图形符号

3、掌握测量仪表的选择与使用方法

重点、难点：

测量仪表的选择与使用方法

教具：

教材粉笔

教学方法：

讲授法

时间分配：

回顾10分钟授课65分钟小结10分钟作业布置5分钟

教学过程：

1.4电工仪表的分类

1.4.1电工仪表的分类

1．指示式仪表

电工指示仪表可以根据工作原理、结构、测量对象和使用条件等进行分类。

（l）按工作原理分类有磁电系、电磁系、电动系、铁磁电动系、感应系、静电系和整流系仪表等类型。

（2）按被测电工量分类有电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表、频率表和绝缘电阻表等类型。

（3）按工作电流性质分类有直流仪表、交流仪表和交、直流两用仪表。

（4）按使用方法分类有安装式和便携式仪表。

（5）按准确度等级分类有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.5级、5.0级等7个准确度等级类型的仪表。

（6）按使用条件分类有A、B、C三组类型的仪表。

在湿度为85％条件下使用：

A组仪表适应于环境温度为0℃一40℃；B组为20℃一50℃；C组则为40℃一60℃。

2．比较式仪表

比较式仪表用于比较法测量中。

3．数字式仪表和巡回检测装置

数字式仪表是采用数字测量技术，并以数码形式直接显示被测量值的仪表。

4．记录仪表和示波器

记录被测量随时间变化情况的仪表，称为记录仪表。

5．扩大量程装置和变换器

用以实现同一电量的变换，并能扩大仪表量程的装置，称为扩大量程装置

1.4.2电工仪表的图形符号

1.5测量仪表的选择与使用

1.5.1测量仪表的基本想能

1．准确度

2.稳定性

3.频率范围和量程

4.输入输出特性

（1）线性度

（2）灵敏度（3）迟滞（4）分表率和分辨力（5）动态特性

1.5.2常用电工仪表的选择

1．仪表类型的选择

根据被测量是直流还是交流选用直流仪表或交流仪表。

2．仪表准确度的选择

仪表准确度等级越高，其基本误差就越小，测量误差也就越小。

然而仪表的准确度等级越高，价格也越贵，使用条件要求也越严格。

因此，仪表准确度的选择要从实际需要出发，兼顾经济性，不可片面追求高精度。

3．仪表量程的选择

在选用仪表时，应当根据测量值来选择仪表的量程，尽量使测量的示值范围在仪表量程的2/3以上的一段。

4．仪表内阻的选择

选择仪表还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻，否则会给测量结果带来较大的测量误差。

5．仪表工作条件的选择

选择仪表时，应充分考虑仪表的使用场所和工作条件。

6．仪表绝缘强度的选择

测量时，为保证人身安全、防止测量时损坏仪表，在选择仪表时，还应注意被测量及被测电路电压的高低选择相应绝缘强度的仪表及附加装置。

1.5.3电气仪表的使用

1．电工仪表的使用

（l）使用前，应先看懂仪表表面标志，了解各项规定，并予以遵守。

（2）仪表的安放位置要符合表面标志。

（3）交流仪表标志为“?

"，直流仪表标志为“一”，两者不能混用、不能替代。

（4）仪表的使用电压和电流都不得长久超过额定值。

（5）正确选择量程，测量未知量时，应选用最大的量程

（6）测试环境应尽量接近标准条件，不要超过允许使用范围。

（7）测量前，仪表应先校准，把指针调节到零分度上或标度尺上的其他基准标志上。

（8）视线经指针尖应与仪表标度垂直来观察并读数。

（9）万用表测量电阻时，拨到任一挡后，都先要调零。

换挡后，也应调零后再使用。

2．电子仪器仪表的使用

（l）初次使用，必须认真阅读说明书，并严格遵守。

（2）开机前的注意事项

（3）开机后的注意事项

（4）关机注意事项测试完毕，将“辉度”、“增益”、“输出”控制旋钮转到最小位置；将“量程”、“衰减”旋钮转到最大挡，以备下次使用。

（5）仪器的日常维护。

作业布置：

审批：

小结：

1、电工仪表的分类

2、电工仪表的常用图形符号

3、测量仪表的选择与使用方法

后记：

周次：

时间：

课题：

2.1仪用互感器

课时：

2课时

教学目标：

1、了解为什么用仪用互感器

2、掌握仪用互感器的结构和工作原理

3、掌握仪用互感器的误差和检定方法

重点、难点：

仪用互感器的工作原理

教具：

教材粉笔

教学方法：

讲授法

时间分配：

回顾10分钟授课65分钟小结10分钟作业布置5分钟

教学过程：

2.1仪用互感器

2.1.1概述

能够将大的交流电流和高的交流电压变换成相对应的小电流和低电压的测量用互感器，称为仪用互感器。

它在电工测量中的主要作用是扩大交流电工仪表的量程。

采用仪用互感器的优点主要有以下几个方面：

1．一表多用

2．降低功率损耗

3．安全可靠

4．可以节省设备费用

5．仪表制造可实现标准化

2.1.2仪用互感器的结构原理与技术指标

仪用互感器实际上就是一个铁心变压器，其典型结构如图所示。

1.电流互感器

（1）结构

一次绕组：

按匝数多少可分为单匝式和多匝式两种。

二次绕组：

二次绕组的匝数远远多于一次绕组。

电流互感器的图形符号及绕组首尾端如图所示。

（2）工作原理电流互感器的工作原理与变压器相似，测量中由于接人二次绕组回路中的电流表、功率表和电能表的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感器接近于短路状态。

根据电工学知识可知，变压器的一、二次电流之比与一、二次匝数之比的倒数相等，即

（3）型号与技术指标

2.电压互感器

（l）结构电压互感器相当于一台降压变压器，其结构也与普通电力变压器基本相同，由一、二次绕组、铁心、接线端子（瓷套管）及绝缘支持物等组成。