电工仪表与测量教案.docx

1、电工仪表与测量教案第一章 电工仪表与测量的基本知识1-1 常用电工仪表的分类、型号和标志一、常用电工仪表的分类1、概念：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。2、分类：电工仪表按结构和用途的不同，分以下三类1）指示仪表：能将被测量转换为仪表可支部分的机械偏 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。按工作原理分类：主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。 按使用方法分类：有安装式、便携式两种。按被测量的名称分类：有电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、相位表、万用表等。按准确度等级分类：有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5

2、、5.0共七级。按使用条件分类：有A、B、C三组类型的仪表。按被测电流种类分类：有直流仪表、交流仪表以及交、直流两用仪表三类。2）比较仪表：又分直流比较仪表和交流比较仪表两大类。3）数字仪表：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。二、电工指示仪表的型号1、安装式指示仪表型号的组成及含义 用途号（国际通用符号） 设计序号（数字） 系列代号（汉语拼音字母） 形状第二位代号（数字） 形状第一位代号（数字）2、便携式指示仪表型号的编制规则 由于便携式仪表不是固定安装在开关板上的，故不需要形状、代号。例：型号T19-A，表示一块设计序号为19的便携式电磁系电流表。三、电工仪表的标志 有关标

3、志及其含义见P7表1-2小 结 电工仪表的分类、型号及标志。布置作业 P19 2课 后 记1-2 电工仪表的误差和准确度一、仪表的误差及分类：根据产生误差的原因，仪表误差分两类1、基本误差：指仪表在正常工作条件下，由于仪表的结构、 工艺等方面的不完善而产生的误差叫基本误差。2、附加误差：仪表因为偏离了规定的工作条件而产生的误差 叫附加误差。二、误差的表示方法 误差通常用绝对误差、相对误差和引用误差来表示。1、绝对误差1）概念：仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差 值，叫做绝对误差，用表示。2）计算式：=AxA02、相对误差1）概念：绝对误差与被测量实际值A0比值的百分数，叫做相对误差。2

4、）计算式：=/A0100%3、引用误差1）概念：绝对误差与仪表量程（最大读数）Am比值的 百分数，叫做引用误差m。2）计算式：m=/Am100%三、仪表的准确度1、概念：仪表的最大绝对误差m与仪表量程Am比值的百分 数，叫做仪表的准确度（K%）。2、表达式：K=m/Am100% 3、准确度等级的规定仪表的基本误差1-3 电工指示仪表的主要技术要求一、要有足够的准确度 。二、要有合适的灵敏度。三、有良好的读数装置和阻尼装置。四、变差要小。五、本身消耗功率小。六、 要有足够的绝缘强度和过载能力。小 结 电工仪表的误差种类、误差计算方法以及电工仪表的主要技术要求布置作业 P19 4课 后 记第 三

5、讲课 题 1-4 常用电工测量方法1-5 测量误差及其消除方法1-6 电工指示仪表的组成目的与要求 要求学生掌握电工测量的方法、消除测量误差的方法以及电工仪表结构组成。重 点 电工测量方法、消除测量误差的方法、电工仪表的结构组成。难 点 怎样消除测量的误差以及电工仪表的结构组成。复习与提问 电工仪表的误差以及电工仪表的主要技术要求。 1-4 常用电工测量方法有以下在三种方法一、接测量法： 用直接指示的仪器仪表读取被测量数值，而无需 度量器直接参与的测量方法，叫做直接测量法。如电流表，电压表，欧姆表等测量法。二、比较测量法： 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

6、法，叫做比较测量法。分以下三种1、零值法： 在测量过程中，通过改变标准量，使其与被测量相等（即两者差值为零），从而确定被测量数值的方法。如电桥测电阻法。2、差值法： 利用被测量与标准量的差值作用于测量仪表， 从而确定被测量数值的方法，叫差值法。例用不平衡电桥测电阻法。3、代替法 在测量过程中，用已知标准量代替被测量，若维持仪表原来的读数不变，则被测量必等于已知标准量，这叫代替法。三、间接测量法测量时先测出与被测量有关的电量，然后通过计算求得被测量数值的方法，叫做间接测量法。如用伏安法测量电阻。1-5 测量误差及其消除方法一、系统误差1、产生系统误差的原因1）测量仪表的误差2）测量方法的误差2、

7、系统误差的消除1）对测量仪表进行校正。2）采用合理的测量方法。3）采用特殊的消除方法。二、偶然误差1、产生偶然误差的原因主要由外界环境的偶发性变化引起。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。2、偶然误差的消除 可测量多次，然后取平均值。三、疏失误差1、产生疏失误差的原因：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。2、疏失误差的消除：加强操作者的工作责任心。1-6 电工指示仪表的组成一、电工指示仪表的组成 由两个部分组成1、测量机构 是电工指示仪表的核心，其作用是将被测量x 转换成仪表可动部分的机械偏转角。2、测量线路 作用是把各种不同的被测

8、量按一定比例转换为能被测量机构所接受的过渡量。3、电工指示仪表的结构方框图 见下图测量对象x 过渡量y 二、测量机构的主要装置1、转动力矩装置 由固定部分和可动部分组成。2、反作用力矩装置 一般由游丝产生。3、阻尼力矩装置 有空气阻尼器和磁感应阻尼器两 种。4、读数装置 由指示器和刻度盘组成。5、支撑装置 有轴尖轴承支撑方式和张丝弹片支撑方式。小 结 电工测量方法、消除测量误差的方法以及电工仪表的结构组成。布置作业 P19 7课 后 记第 四 讲课 题 第二章 电流与电压的测量2-1 直流电流表与电压表目的与要求 要求学生掌握磁电系测量机构的组成及工作原理重 点 磁电系测量机构的组成及工作原理

9、难 点 磁电系测量机构的工作原理复习与提问 电工测量方法、消除测量误差方法以及电工仪表的组成授 新 第二章 电流与电压的测量2-1 磁电系测量机构一、磁电系测量机构的结构1、结构组成：由固定的磁路系统和可动的线圈两部分组成， 其结构如图所示2、结构形式：根据磁路系统的结构不同，可分为外磁式、内磁式和内外磁式三种形式。二、磁电系测量机构的工作原理1、原理依据：是根据通电线圈在磁场中受到电磁力矩而发生偏转的原理制成的，其原理示意图如下。2、工作原理：转动力矩为 M=2Fr=2NBIlr （r为线圈有效边到转轴的距离）反作用力矩 Mf=D D为游丝的反作用系数 为可动部分的偏转角（即指针的偏转角）应

10、该使 M=Mf 所以有NBSI=D 整理得 =NBSI/D=SII （SI为磁电系测量机构的灵敏度。）三、磁电系仪表的特点1、准确度高、灵敏度高。2、功率消耗小。3、刻度均匀。4、过载能力小。5、只能测量直流。小 结 磁电系测量机构的结构组成及工作原理布置作业 P43 1课 后 记第 五 讲课 题 2-1 直流电流表和电压表（续）目的与要求 要求学生掌握直流电流表、电压表的结构与工作原理重 点 直流电流表、电压表的结构与工作原理难 点 直流电流表、电压表的工作原理复习与提问 磁电系测量机构的结构组成及工作原理授 新 2-1 直流电流表和电压表（续）四、直流电流表1、直流电流表的组成 见下图2、

11、分流电阻的计算1）分流电阻的材料组成：一般采用电阻率较大、电阻温 度系数很小的锰铜制成。2）大小的确定 RA=RC/（n-1） （n为电流表量程扩大 倍数）3、多量程直流电流表原理：一般采用并联不同阻值分流电阻的方法来扩大电流量程。类型：分为开路式和闭路式两种形式。（见下图）五、直流电压表 1、电路组成 见下图 2、分压电阻的确定 RV=（m1）RC (m为电压表量程扩大倍数) 六、多量程直流电压表1、电路组成：采用共用式分压电路。 （见下图）2、这种电路的特点优点：高量程分压电阻共用了低量程的分压电阻，达到了节约材料的目的。缺点：一旦低量程分压电阻损坏，则高量程电压挡就不能使用。小 结 直流

12、电流表和电压表的电路组成及工作原理。布置作业 P33 21课 后 记 第 六 讲课 题 2-2交流电流表与电压表目的与要求 要求学生掌握电磁系测量机构和工作原理重 点 电磁系测量机构的工作原理难 点 电磁系测量机构的工作原理复习与提问 直流电流表和电压表的结构与工作原理授 新 2-2 交流电流表与电压表一、电磁系测量机构 可分为吸引型和排斥型两类。1、吸引型测量机构 见图所示2、排斥型测量机构 见图所示二、电磁系测量机构的工作原理1、吸引型电磁系测量机构的工作原理固定线圈通电后，线圈产生的磁场将可动铁片磁化，对铁片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏转，同时游丝产生反作用力矩，见下图

13、2、排斥型电磁系测量机构的工作原理当电流通过固定线圈时产生磁场，使固定铁片和可动铁片同时磁化，且两铁片的同一侧为相同的极性。由于同性磁极相互排斥，产生转动力矩使可动铁片转动，带动指针偏转，见下图：3、指针偏转角与线圈中电流的关系 转动力矩 M=K1（NI）2 K1为一个系数、N为线圈的匝数I为线圈通入的电流反作用力矩 Mf=D （D为游丝的反作用系数）达到平衡时 M= Mf 所以有 =K1（NI）2/D=K（NI）2 （为指针的偏转角度）三、电磁系仪表的特点1、既可测量直流，又可测量交流。2、可直接测量较大电流，过载能力强，结构简单，成本低。3、标度尺刻度不均匀。4、易受外磁场影响。小 结 电

14、磁系测量机构的结构和工作原理。布置作业 P43 4课 后 记第 七 讲课 题 2-3 仪用互感器 2-4 钳形电流表 2-5 电流表与电压表的选择和使用目的与要求 1、要求掌握电压、电流互感器和钳形电流表的结构和工作原理2、要求正确掌握电流表和电压表选择和使用重点与难点 仪用互感器以及钳形电流表的结构和工作原理复习与提问 磁电系电流表、电压表的结构与工作原理授 新 2-3仪用互感器一、仪用互感器的作用1、扩大交流仪表的量程。2、测量高电压时保证工作人员和仪表的安全。3、有利于仪表生产的标准化，降低生产成本。二、电压互感器1、电压互感器的构造与原理1）构造：实际上是一个降压变压器，能将一次侧的高

15、电压变换成二次侧的低电压，其一次侧的匝数远多于二次侧匝数。2）符号及接线图 见下图3）原理： 电压互感器的额定变压比，用KTV表示，即 KTV=U1N/U2N则一次侧被测电压大小为， U1=KTVU22、电压互感器的正确使用1）正确接线。2）一次侧、二次侧在运行中绝对不允许短路。3）电压互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地。三、电流互感器1、电流互感器的构造与原理1）构造：是一个降流变压器，能把一次侧的大电流变换成二 次侧的小电流。2）符号与接线图 见下图3）原理 电流互感器的额定变流比，用KTA表示，即 KTV=I1N/I2N 则一次侧被测电流的数值为，I1=KTVI22、电流互感器的正确

16、使用2-4钳形电流表一、钳形电流表的构造及原理1、互感器式钳形电流表 如图示2、电磁系钳形电流表 二、钳形电流表的正确使用选择合适的量程，将被载流导线置于钳口中央，钳口要结合紧密，严禁在高压处测量等。2-5电流表与电压表的选择和使用一、电流表与电压表的选择包括类型、准确度、内阻、量程、工作条件、绝缘强度等的选择。二、电流表与电压表的使用方法小 结 仪用互感器钳形电流表的结构和工作原理。布置作业 P44 7、8课 后 记 第 八 讲课 题 第三章 模拟式万用表3-1 模拟式万用表的组成 3-2 模拟式万用表的工作原理目的与要求 要求学生掌握万用表的结构组成、直流电流和直流电压的测量电路重 点 万

17、用表的结构、直流电流与直流电压测量电路的工作原理难 点 万用表直流电流测量电路、直流电压测量电路的工作原理复习与提问 电磁系电流表和电压表的结构组成及工作原理授 新 第三章 模拟式万用表3-1 模拟式万用表的组成万用表一般由测量机构、测量线路和转换开关三部分组成。一、测量机构（俗称“表头）其作用：是把过渡电量转换为仪表指针的机械偏转角。万用表的灵敏度常用电压灵敏度（/V）来表示。二、测量线路作用：是把各种不同的被测电量（如电流、电压、电阻等）转换为磁电系测量机构所能接受的微小直流电流（即过渡电量）。三、转换开关作用：是把测量线路转换为所需要的测量种类和量程。3-2 模拟式万用表的工作原理一、5

18、00型万用表的主要技术特性见P35表3-1 二、直流电流测量电路1、1、测量电路组成：采用闭路式分流电路。（见图所示）2、量程有：50A、1mA、10mA、100mA、500mA等。三、直流电压测量电路1、测量电路：采用共用式分压线路。见下图2、量程有：2.5V、10V、50V、250V、500V、2500V等。小 结 万用表的结构、直流电流测量电路和直流电压测量电路的分析。布置作业 P55 1、2课 后 记第 九 讲课 题 3-2 模拟式万用表的工作原理（续）目的与要求 要求学生掌握交流电压、电阻测量电路的结构组成和工作原理重 点 交流电压、电阻测量电路的结构组成和工作原理难 点 交流电压、

19、电阻测量电路的工作原理复习与提问 万用表的结构、直流电流和直流电压测量电路的分析授 新 3-2 模拟式万用表的工作原理四、交流电压测量电路1、万用表测交流电压的原理1）测量交流电压的原理电路图；（如下）2）电路中整流形式：有半波和全波两种，500型万用表采用半波整流电路。3）工作过程：通过测量机构的电流经过整流后为单向脉动电流，其指针偏转角与脉动电流的平均值成正比。3、交流电压测量电路1）、电路组成：见图所示 2）、注意事项：测2500V交流高压时，要用专用的10M分压电阻，两表笔分别与2500V和*两插孔相接，量程开关可置于10500V中的任意一挡。五、电阻测量电路1、欧姆表基本原理：见右图

20、由全电路欧姆定律得式中：R0欧姆调零电阻； r 电池内阻；R1限流电阻；RC测量机构内阻；Rz欧姆表总内阻。2、欧姆表量程的扩大：通常采用以下两种措施1）、保持电池电压不变，改变分流电阻值，见下图2）、提高电池电压，常用叠层电池的额定电压为4.5V、6V、9V、15V、22.5V等。见下图3、500型万用表电阻测量电路1）、测量电路：如下图2）、量程有：1、10、100、1K、10K等。小 结 交流电压、电阻测量电路组成及工作原理分析。布置作业 P55 4 课 后 记 第 十 讲课 题 3-3 万用表的使用与维护3-4 万用表常见故障及排除目的与要求 要求学生掌握万用表的正确使用与维护、万用表

21、常见故障及排除方法重 点 万用表的正确使用与维护、万用表常见故障及排除方法难 点 万用表常见故障及排除方法复习与提问 交流电压、电阻测量电路组成及工作原理分析授 新 3-3 万用表的使用与维护一、使用之前要调零。二、 要正确接线。三、要正确选择测量挡位。四、要正确读数。五、要注意操作安全。3-4万用表常见故障及排除一、万用表电路图阅读方法二、 用表故障检查及排除1、直流电流挡的故障及排除测量时无读数，则为表头线路开路；若有读数且指示值大于1.6V，则为分流电阻开路。2、流电压挡的故障及排除1）、各挡读数都偏大：由于分压电阻太小。2）、各挡读数都偏小，量程越高，偏小越重，由于分压电阻变值。低量程

22、正常、高量程时指针不动。由于高量程所用的 分压电阻开路。3、交流电压挡的故障及排除1）、各挡均无读数：一般为整流元件损坏或测量线路中有开路现象。2）、各挡都有读数，但读数都减小一半，原因是全波整流电路的一半失效，变成半波整流电路所致。4、电阻挡的故障及排除 1）、欧姆调零器指针调不到零处，在R1挡更甚。说明电池电压已低于1.3V。2）、欧姆调零器失调或调节过程中指针有跳动现象，则为欧姆调零电位器有故障而引起。3）、个别挡位读数不准。通常为该分流电阻变值所致。4）、各挡都不准确或都无读数。原因是电池线路开路、限流电阻开路或变值所引起。5）、某挡的测量值比实际值大10倍、100倍或1000倍。原因

23、是该挡的分流电阻开路所引起。 小 结 万用表的正确使用与维护、万用表常见的故障与排除。布置作业 P55 10 课 后 记 第 十 一 讲课 题 实验一、万用表的使用实验目的 1、熟悉万用表的结构及工作原理。2、会用万用表测量交流电压、直流电压、直流电流及电阻的方法。3、学会用万用表判断电容器的好坏。实验设备 1、万用表一台。2、项调压器一台、电源变压器一台、整流滤波元件若干。3、电阻、电容、电解电容若干个。实验内容及 步 骤 一、用万用表的交流电压挡和直流电压挡分别测量交流电压和直流电压。 1、调整调压器使之输出适当大小的电压，将万用表转换开关置于交流电压挡适当量程，将测得的电压值记入下表中。

24、2、万用表转换开关调至直流电压挡适当量程，并将测得的电压值填入下表中。万用表挡位1234直流电压挡交流电压挡二、用万用表直流电流挡测量直流电流。方法：将万用表转换开关置于直流电流挡的适当量程，并将两表笔与负载串联，测得负载电流大小为 。三、万用表欧姆挡测量电阻。方法：将万用表转换开关置于欧姆挡适当量程，将两表笔短路进行欧姆调零，然后测量被测电阻数值：R1= ； R2= ； R3= 。注意：测量过程中，第次转换欧姆量程后，都必须重新进行欧姆调零。四、用万用表欧姆挡判断电容器好环。 方法：将万用表转换开关置于欧姆挡R1K或R10K位置，进行欧姆调零后，用两表笔分别接触电容器的两端。结论：当电容器容

25、量在1F以上时表针应先很快按顺时针方向摆动一下，然后按逆时针方向逐步退回R=处。如果指针回不到“”位置，则指针所指阻值就是电容器的漏电阻 。小 结 实验一、模拟式万用表的使用。布置作业 写实验报告课 后 记第十二讲课 题 第四章数字式仪表4.1数字式电压基本表目的与要求 要求掌握数字式电压基本表的组成及数码显示器重点与难点 数字式电压基本表的结构组成及数码显示器的种类复习与提问 模拟式万用表的使用授 新 第四章 数字式仪表4.1数字式电压基本表一、数字式仪表的概念就是利用模拟数字（A/D）转换器，将被测的模拟量（连续量）自动地转换成数字量（离散量），然后再进行测量，并将测量的结果以数字形式进行

26、显示的电工测量仪表。二、数字式仪表的种类常见的数字式仪表有数字式电压基本表、数字式万用表和数字式频率表。三、数字式电压基本表的组成1、数字式电压基本表的任务：是用模数转换器把被测的电压模拟量转换成数字量，并送入计数器中，再通过译码器变换成笔段码，最终驱动显示器显示出相应的数值。2、结构组成主要包括模拟和数字两大部分。模拟部分又包括输入电路、模数转换器和基准电压源三部分。数字部分又包括逻辑控制器、计数器、译码驱动器、数字显示器、时钟脉冲发生器和电源等几个部分。四、数码显示器数字式仪表所用的显示器一般采用发光二极管式（LED）显示器和液晶（LCD）显示器。1、发光二极管式数码显示器LED数码显示器

27、是用七个条状的发光二极管组成。这种显示器的特点是发光亮度高，但驱动电流较大，功耗大，适应于安装式的数字式仪表。2、液晶显示器特点：工作时所需驱动电压低（310V），工作电流小，可以直接用CMOS集成电路驱动。因此，被广泛应用于数字式仪表、电子表和计算器中。小 结 数字式电压基本表的结构组成及数码显示器的种类布置作业 P72 2课 后 记 第十三讲课 题 4.2数字式万用表目的与要求 要求掌握数字式万用表的组成、工作原理及正确使用重点与难点 数字式万用表的组成、工作原理及正确使用复习与提问 数字式电压基本表的结构组成及数码显示器的种类授 新 4.2数字式万用表一、数字式万用表的组成及工作原理1、

28、组成：主要由数字式电压基本表、测量线路、量程转换开关三部分组成。数字式电压基本表是数字式万用表的核心，它相当于指示类仪表的测量机构。 2、工作原理主要包括直流电压测量电路、直流电流测量电路、交流电压测量电路、电阻测量电路及晶体三极管hFE测量电路。二、数字式万用表的使用1、液晶显示器该表采用FE型大字号LCD显示器，最大显示值为1999。该表还具有自动调零和自动显示极性功能。2、量程转换开关位于面板中央的量程转换开关为6刀20掷转换开关，可提供20种测量功能和量程，供使用者选择。3、hFE插座位于量程开关的左下方，采用四眼插座，旁边分别有B、C、E。其中E孔有两个，在内部连通。测量时，应将被测

29、晶体管三个极对应插入B、C、E孔内。4、数字式万用表的使用方法1）直流电压的测量将红表笔插入“VmA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，将量程开关置于“DVC”的适当量程。两表笔并联在被测电路中可以测量。2）交流电压的测量将量程开关拨至“ACV”范围内的适当量程，测量方法同上。3）直流电流的测量量程开关拨至“DCA”范围内的合适挡，把仪表串联在被测量电路中。4）电阻的测量量程开关拨至“”范围内合适挡，红表笔插在“VmA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。如量程开关置于20M或2M挡，显示值以“M”为单位，置于2K挡以“K”为单位，置于200挡以“”为单位。5）二极管的测量将量程开关拨至“ ”挡，红表笔插入“VmA”插孔，接二极管正极；黑表笔插入“COM”插孔，接二极管负极。此时显示的是二极管的正向电压，若为锗管应显示0.1500.300V；若为硅管应显示0.5500.700V。如果显示000，表示二极管被击穿；显示1，表示二极管内部开路。小 结 数字式万用表的组成、工作原理及正确使用布置作业 P72 4课 后 记第 十 四 讲