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常用电工仪外的行使

电工仪表

  常用电工仪表的使用_机械/仪表_工程科技_专业资料。电工电子技术基础 常用电工仪表的使用 学习要点 1. 了解常用电工测量仪表的结构和工作原 理。 2. 掌握常用电工测量仪表的使用方法。 3. 了解电桥测量电阻、电容和电感的方法。 4. 了解常用非电量

  电工电子技术基础 常用电工仪表的使用 学习要点 1. 了解常用电工测量仪表的结构和工作原 理。 2. 掌握常用电工测量仪表的使用方法。 3. 了解电桥测量电阻、电容和电感的方法。 4. 了解常用非电量的电测法。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 1 电工测量仪表的分类 2 电工测量仪表的基本原理 3 电流的测量 4 电压的测量 5 万用表 6 功率的测量 7 兆欧表 8 用电桥测量电阻、电容与电感 9 非电量的电测法 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 第二章 常用电工仪表的使用 电路中的各个物理量(如电压、电流、功率、 电能及电路参数等)的大小,除用分析与计算的方 法外,常用电工测量仪表去测量。 电工测量技术的应用主要有以下优点: 1.电工测量仪表的结构简单,使用方便,并有 足够的精确度。 2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测 量的地方,并可实现自动记录。 3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题。 4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 1 电工测量仪表的分类 1. 次 序 被测量的种类 仪表名称 1 按1 照 被2 测 量3 的 种 4 类 5 分 6 类 7 电流 电压 电功率 电能 相位差 频率 电阻 电流表 毫安表 电压表 千伏表 功率表 千瓦表 电度表 相位表 频率表 欧姆表 兆欧表 符号 A mA V kV W kW kWh ? f ? M? 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 1.2 按照工作原理、电流的种类分 类 型 式 符 号 被测量的种类 磁电式 电流、电压、 电阻 电流的种类与频率 直流 整流式 电流、电压 工频和较高频率的交 流 电磁式 电动式 电流、电压 直流和工频交流 电流、电压、电 功率、功率因数、 电能量 直流及工频与较高频 率的交流 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 1.3 按照准确度分类 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的 准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。 相对额定误差 最大基本误差 ? ? ?A ?100% Am 仪表的最大量程(满标值) 目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0七级。 准确度较高(0.1, 0.2, 0.5)的仪表常用来进行 精密测量或校正其他仪表。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 例:一准确度为2.5级的电压表,其最大量程为50V, 则可能产生的最大基本误差为 ?U ? γ ?Um ? ?2.5% ? 50 ? ?1.25V 正常情况下, 可认为最大基本误差是不变的, 所 以被测量值比满标值愈小,则相对测量误差就愈大。 在选用仪表的量程时,一般应使被测量的值 超过仪表满标值的一半以上。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 常用电工仪表的符号和意义 分类 电流 种类 测量 对象 符号 - ~ ~ 或 3~ A mA uA V kV W kW kW·h ? V f Ω MΩ 名称 直流电表 交流电表 交直流两用表 三相交流电表 安培表、毫安表、微安表 伏特表、千伏表 瓦特表、千瓦表 千瓦时表 相位表 频率表 欧姆表、兆欧表 被测量的种类 直流电流、电压 交流电流、电压、功率 直流电量或交流电量 三相交流电流、电压、功率 电流 电压 功率 电能量 相位差 频率 电阻、绝缘电阻 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 常用电工仪表的符号和意义 磁电式仪表 电磁式仪表 电流、电压、电阻 电流、电压 工作 原理 电动式仪表 整流式仪表 电流、电压、电功率、功率因数、 电能量 电流、电压 感应式仪表 电功率、电能量 准确度 等级 绝缘等级 工作 位置 端钮 1.0 1.5 2kV → ↑ ∠60° + - ±或 ┴或┴ 1.0 级电表 1.5 级电表 绝缘强度试验电压 仪表水平放置 仪表垂直放置 仪表倾斜 60°放置 正端钮 负端钮 公共端钮 接地端钮 以标尺量限的百分数表示 以指示值的百分数表示 表示仪表绝缘经过 2kV 耐压试验 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2 电工测量仪表的基本原理 直读式仪表测量各种电量的基本原理 利用仪表中通入电流后产生电磁作用,使可动部分 受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有 T=f (I) 直读式仪表的基本组成部分 1)产生转动转矩 T 的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。 2)产生阻转矩TC 的部分 当阻转矩TC等于转动转矩T 时,仪表可动部分 平衡在一定的位置。 3)阻尼器: 能产生制动力(阻尼力)的装置,使仪 表可动部分能迅速静止在平衡位置。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2.1 磁电式仪表 1. 结构 (1) 固定部分 马蹄形永久磁 铁、极掌NS及圆 柱形铁心等。 (2) 可动部分 指针 铝框及线圈,两 I 根半轴O和O?,螺 旋弹簧及指针。 O 线圈 N S 永久磁铁 O 螺旋弹簧 I 圆柱形 铁心 极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的,其中 产生均匀的辐射方向的磁场。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 工作原理 (1) 转动转矩T 的产生 线圈通入电流 I ?电磁力 F ?线圈受到转矩 T ? 线圈和指针转动, F 线圈受到的转矩 T = k1I (2) 阻转矩TC的产生 N S 在线圈和指针转动时,螺旋 弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。 F 弹簧的TC与指针的偏转角?成正比, 即 TC= k2? 当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩TC达到平 衡时,可动部分停止转动,此时有 T = TC 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时,可 转动部分便停止转动, T = k1I , TC= k2? 。 即指针的偏转角 α ? k1 I ? kI k2 结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 仪表的标度尺上作均匀刻度。 3. 阻尼作用的产生 当线圈通入电流而发生偏转时,铝框切割磁通, 在框内感应出电流,其电流再与磁场作用,产生与 转动方向相反的制动力,于是可转动部分受到阻尼 作用,快速停止在平衡位置。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 4.用途 测量直流电压、直流电流及电阻。 5.优点: 刻度均匀;灵敏度和准确度高;阻尼强;消耗 电能量小;受外界磁场影响小。 缺点: 只能测量直流;价格较高;不能承受较大过载。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2.2 电磁式仪表 1. 结构 主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固 定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。 3 圆形线圈 固定铁片 可动铁片 小室 推斥式电磁式仪表 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 工作原理 线圈通入电流 I ?磁场 ?固定和可动铁片均被磁 化(同一端的极性是相同的) ?可动片因受斥力而带 动指针转动, 仪表的转动转矩 T = k I ? 弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 ? 成正比,即 弹簧的阻转矩 TC = k2? 当 T = TC 时,可动部分停止转动, 即指针的偏转角 ? ? k1 I 2 ? kI 2 k2 交流为 有效值 结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方 成正比,所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。 与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力 ?? 空气阻尼器。 3. 用途 测量交流电压、交流电流。 4. 优点: 构造简单;价格低廉;可用于交直流;能测量 较大的电流;允许较大的过载。 缺点: 刻度不均匀;易受外界磁场及铁片中磁滞和涡 流(测量交流时)的影响,因此准确度不高。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2.3 电动式仪表 1. 结构 有两个线圈:固定线圈和可动线圈。可动线圈 与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。 螺旋弹簧 空气阻尼器 产生阻尼力 固定线圈 可动线圈 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 工作原理 固定线 ) ? 磁场 可动线 )与磁场相互作用?电磁 力 F 线圈受到转矩 T ?线圈和指针转动, 仪表的转动转矩 通入直流时,T=k1I1I2 通入交流时, F T=k1I1I2cos? 可动线之间 的相位差 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 仪表的转动转矩 通入直流时,T=k1I1I2 通入交流时,T=k1I1I2cos? 弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 ? 成正比,即 弹簧的阻转矩 TC = k2? 当 T = TC 时,可动部分停止转动, 即指针的偏转角 ? = kI1I2 (直流) ? = kI1I2 cos? (交流) 结论: 指针偏转的角度与两个电流 (对交流为有效值)的乘积成正比。 i1和i2之间 的相位差 3. 用途 测量交直流电压、电流及功率。 4. 优点:可用于交直流;准确度较高。 缺点:受外界磁场影响大;不能承受较大过载。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 3 电流的测量 测量直流电流通常用磁电式电流表,测量交流 电流通常用电磁式电流表。 电流表应串联在电路中, 电流表的内阻要很小。 I A I R0 I0 负 负 载 RA 载 若要扩大电流表的量程,可在测量机构上并联一 个分流电阻 RA 。 I0 ? R0 R0 ? RA I 式中:R0 —— 测量机构的电阻 RA—— 分流器的电阻 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 由 I0 ? RA R0 ? RA I 可得,分流电阻 RA ? R0 I ?1 I0 可知,需扩大的量程愈大,则分流电阻应愈小。 例: 有一磁电式电流表,当无分流器时,表头的满 标值电流为5mA,表头电阻为20 ?。今欲使其量程 (满标值)为1A,问分流器的电阻应为多大? 解 : RA ? R0 ? I ?1 20 ? 0.1005Ω 1 ?1 I0 0.005 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 4 钳形电流表 钳形电流表携带方便,在测量交流大电流时, 无需断开电源和线路即可直接测量运行中电气 设备的工作电流,以便及时了解设备的工作状 况,十分方便。 应注意以下问题: (1)测量前应先估计被测电流的大小,选择合适量 程。若无法估计,为防止损坏钳形电流表,应从最 大量程开始测量,逐步变换档位直至量程合适。改 变量程时应将钳形电流表的钳口断开。 (2)为减小误差,测量时被测导线应尽量位于钳口 的中央。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 (3)测量时,钳形电流表的钳口应紧密接合,若指 针抖晃,可重新开闭一次钳口,如果抖晃仍然存在, 应仔细检查,注意清除钳口杂物、污垢,然后进行 测量。 (4)测量小电流时,为使读数更准确,在条件允许 时,可将被测载流导线绕数圈后放入钳口进行测量。 此时被测导线实际电流值应等于仪表读数值除以放 入钳口的导线)测量结束,应将量程开关置于最高档位,以防 下次使用时疏忽,未选准量程进行测量而损坏仪表。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 4 电压的测量 测量直流电压通常用磁电式电压表,测量交流电 流通常用电磁式电压表。 电压表应并联在被测电路两端,表的内阻要很高。 + 负 U V 载 – + U + U–0 R0 负 载 – RV 若要扩大电压表的量程,可在测量机构上串联 一个倍压电阻 RV 。 U ? R0 ? RV U0 R0 式中:R0 —— 测量机构的电阻 RV —— 倍压器的电阻 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 由 U ? R0 ? RV U0 R0 可得,串联电阻 RV ? R0 ( U U0 ? 1) 可知,需扩大的量程愈大,则串联电阻应愈大。 例: 有一电压表,其量程为50V,内阻为2000 ?。 今欲使其量程扩大到300V,问还需串联多大电阻 的倍压器? 解: RV ? R0 ( U U0 ? 1) ? 2000 ? ( 300 50 ? 1) ? 10kΩ 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 5 万用表 5.1 磁电式万用表 用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等 1.直流电流的测量 直流调整 - ?A + R 电位器 RA1 5R0mA2ARA53mARA4 RA5 0.5mA 500mA 50?A RA1~ RA5是分流器电 阻,改变转换开关的 位置,就改变了分流 器的电阻,从而改变 - + 了电流的量程。量程 测量直流电流的原理电路 愈大,分流器电阻愈 小。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 5.1磁电式万用表 用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等 2. 直流电压的测量 RV1~ RV3构成倍压器 电阻,改变转换开关 的位置,就改变了倍 压器的电阻,从而改 变了电压的量程。量 程愈大,倍压器电阻 愈大。 - ?A+ R RA RV1 RV2 RV3 5V 25V 1V - + 测量直流电压的原理电路 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 3.交流电压的测量 磁电式仪表只能测 量直流,如果要测量 交流,需加整流元件, 如图中D1和D2。 正半周时,电流流经 D1和部分电流流经微 安表流出。 600? D1 R +?A- D2 R?V1 R?V2 100V 10V - + 测量交流电压的原理电路 负半周时,电流直接流经D2从“+”端流出。 可见,通过微安表的是半波电流,读数应为该电流的 平均值。为此,加一交流调整电位器(图中600?), 用来改变表盘刻度;指示读数被折换为正弦电压有效 值。普通万用表只适合测量频率为45~1000Hz的电压。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 4. 电阻的测量 测量电阻时,需接 入电池,被测电阻愈 1.7k? R +?A- (调零) 小,电流愈大,则指 针偏转的角度愈大。 ?100 注意: (1) 测量前应先将“+”、 “-”两端短接,看指 ?10 - -1.5+V + 测量电阻的原理电路 针是否指在零,否则 应调节调零电位器 (图中 1.7k?电阻) 进行校正。 (2) 绝对不能在带电线路 上测量电阻。用毕应将转 换开关转到高电压档。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 5 万用表 机械零 位调整 转换开关 4 15 A-V-Ω 零欧姆 调整 Ω ×10 ×100 ×1 ×1k ×10k μA 50 1 500 5 – + 5 25 V 100 mA 50 500 10 100 500 500 V~ MF-30型万用表的面板图 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 指针式万用表使用方法 (1)红表笔插入“+”极,黑表笔插入“—”极。使用 前必须把测量范围的选择开关旋到与被测电量相应的档 位和量程上,并注意插孔(或接线)测量电阻前,除测量范围的选择开关旋到相应的 电阻档外,还应将表笔短接,进行电气调零。在电路中 测电阻时,一般应将该电阻的一端与电路断开,严禁在 电阻通电时,用万用表测量电阻。 (3)测量电压时,决不允许把测量范围的选择开关旋 到电流或电阻档位,否则电表将被损坏。 (4)万用表使用完毕后,一般应把转换开关旋到交流 电压的最大量程档,或旋至“OFF”档。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 5.2数字式万用表 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 5.2数字式万用表 今以DT-830型数字万用表为例来说明它的测量 范围和使用方法。 1. 测量范围 (1)直流电压分为五档: 200mV,2V,20V,200V,1000V。 (2)交流电压分为五档: 200mV,2V,20V,200V,750V。 (3)直流电流分为五档: 200?V,2 mA,20mA,200mA,10A。 (4)交流电流分为五档: 200?V,2 mA,20mA,200mA,10A。 (5)电阻分为六档: 200?,2k ? ,20k ?,200k?,2M? ,20M ? 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2.面板说明 显示器 电源开关 转换开关 POWER OFF ON Ω D C V hFE B C E hFE D C A ACV A C A 晶体管 插孔 输入 插座 10A mA COM V·Ω DT-830型万用表的面板图 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 (1) 显示器: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( 3 1 )。最大指示为 2 1999或-1999。当被测量超过最大指示值时,显示“1” 或“-1”。 (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 程的大小性选择合适的量程。 (4)输入插座:将黑色测试笔插入“COM”的插座。红 色测试笔有如下三种插法,测量电压和电阻时插入 “V??”插座;测量小于200mA的电流时插入“mA” 插座;测量大于200mA的电流时插入“10A”插座。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 万用表使用注意事项 (1)测电压、电流时,如开始测量前无 法估计合适量程,则应先用万用表的最 高量程进行粗测,然后再改换到合适量 程进行测量。 (2)测量电阻时,需表内电池提供电源, 这时,黑表笔接内部电池正极,红表笔 接内部电池负极。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 6功率的测量 测量功率时采用电动式仪表。测量时将仪表的固定线圈与负 载串联,反映负载中的电流,因而固定线圈又叫电流线圈; 将可动线圈与负载并联,反映负载两端电压,所以可动线.直流和单相交流功率的测量 * * RV I1 I2 (a) 原理图 * * (b) W I1 I2 符号 * W * I2 I1 + U - 负 载 (c) 接线图 分格常数: C ? U N I N (W/div) am 被测功率: P ? Ca 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2.三相功率的测量 一表法:用一个 单相功率表测得 一相功率,然后 乘以3即得三相 负载的总功率。 * W * Z Z Z (a) 星形连接 二表法:用两只单相功率表来测量三 相功率,三相总功率为两个功率表的 读数之和。若负载功率因数小于0.5, 则其中一个功率表的读数为负,会使 这个功率表的指针反转。为了避免指 针反转,需将其电压线圈或电流线圈 反接,这时三相总功率为两个功率表 的读数之差。 * W * Z Z Z (b) 三角形连接 * W * * 三 相 W * 负 载 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 * 三表法:用3只单相功率 表来测量三相功率,三 相总功率为3个功率表的 读数之和。 W * Z Z *W Z ** W * 用二元功率表和三元功率表测量三相总功率,三相总功率均可 直接从表上读出。 * W * * W * * W * * W * * W * (a) 二元功率表 (b) 三元总功 目录率章表目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 实用中,常用一个三相功率表(二元功率表) 代替两个单相功率表来测量功率, * * * * A B C 三相功率表的连接图 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 7 兆欧表 兆欧表:用于检查电机、电器及线路的绝缘情况 和测量高值电阻。 1. 结构 两个线 Ω I 在同一轴上且相 线 互垂直。一个线 圈与电阻R串联, 永 N + S U- M 另一个线 测电阻Rx串联, 磁 铁 I2 Rx I1 R 两者并联接于直 兆欧表构造示意图 流电源。 磁场是不 手摇直流 发电机 均匀的 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 兆欧表的结构 E L 手 柄 G 兆欧表测绝缘电阻的方法及注意事项 一、兆欧表使用前的检查。 实验方法 示 意 图 开路实验方法 短路实验方法 备注 说明 平稳放置兆欧表,将两 连接线开路,摇动手柄 指针指在∞处,则仪表正 常。 平稳放置兆欧表,将两连 接线短接一下,摇动手柄 指针指在0处,则仪表正 常。 兆欧表的使用方法 L 兆 欧E 表 G 测量线路对地的绝缘电 阻 示意图 测量电缆的绝缘电阻示意图 兆欧表的使用方法 测量电动机的绝缘电阻示意图 电工电子技术基础 2. 工作原理 在测量时,通过线 ? Rx 线圈电阻 线圈受到磁场的作用, 产生两个方向相反的转矩, 100 Ω I F1 F2 N F2 F1 S + U- M I2 Rx I1 R T1 = k1 I1 f1 (?) T2 = k2 I2 f2 (?) f1 (?)和 f2 (?)分别为两个线圈所在处的磁感应强 度与偏转角?之间的函数关系。 仪表的可动部分在转矩的作用下发生偏转,直到 两个线圈产生的转矩平衡。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 工作原理 当两个线圈产生的转矩平衡时,有 T1 = T2 即 k1 I1 f1 (?) = k2 I2 f2 (?) I1 I2 ? k2 f2 (α ) k1 f1(α ) ? f3 (α ) 或 α ? f ( I1 ) I2 上式表明,偏转角 ? 与两线圈中电流之比有关, 故称为流比计。 因 I1 ? R2 ? Rx I2 R1 ? R 所以 α ? f ( I1 I2 ) ? f ( R2 ? Rx R1 ? R ) ? f ?(Rx ) 结论:1. 偏转角?与被测电阻Rx有一定的函数关 系,所以?角可以反映出被测电阻的大小。 2. 仪表的偏转角?与电源电压U无关,所以手摇 发电机转动的快慢不影响读数。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 3.使用 兆欧表的接线个,分别标有“G(屏)”、 “L(线)”、“E(地)”。被测的电阻接在L和E之间, G端的作用是为了消除表壳表面L、E两端间的漏电和被 测绝缘物表面漏电的影响。在进行一般测量时,把被测绝 缘物接在L、E之间即可。但测量表面不干净或潮湿的对 象时,为了准确地测出绝缘材料内部的绝缘电阻,就必须 使用G端。 兆欧表使用注意事项: (1)测量电气设备的绝缘电阻,必须先切断电源,遇 到有电容性质的设备,例如电缆,线路必须先进行放电 。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 (2)兆欧表使用时,必须平放。 (3)兆欧表在使用之前应先进行开路实验,看看指 针是否指在“∞”处,然后再将“L”和“E”两个接线 柱短路,慢慢地转动兆欧表,查看指针是否指在“零” 处。 (4)兆欧表引线必须绝缘良好,线)兆欧表进行测量时,以转动一分钟后的读数为 准。 (6)在测量时,应使兆欧表转数达到120转/分。 (7)兆欧表的量限往往达几千兆欧。最小刻度在1兆 欧左右,因而不适合测量100千欧以下的电阻。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 8 用电桥测量电阻、电容和电感 8.1直流电桥 1. 电路 2. 工作原理 当检流计G中无电流流过时, IG 电桥达到平衡。 G 电桥平衡的条件为 R1 R4 =R2 R3 设R1= Rx 为被测电阻,则 +E – 式中 R2 R4 Rx ? R2 R4 R3 称为电桥的比臂,R3称为较臂。 测量时,先将比臂调到一定比值,然后再调节较 臂直到电桥平衡为止。 最常用的单臂直流电桥( 惠斯登电桥)用来测量 约 1? 到0.1M?电阻。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 8.2 交流电桥 交流电桥用来测量电容和电感。 1. 电路 2. 工作原理 IG 交流电桥平衡的条件为 G Z1 Z4 =Z2 Z3 即 Z1 Z4 = Z2 Z3 ?1+ ?4= ?2+ ?3 ~ 为使平衡容易调节,常将两个桥臂设计为纯电阻。 (1)当选Z2和Z4为纯电阻时,则Z1和Z3必须同为 电感性或电容性。 (2)当选Z2和Z3为纯电阻时,则Z1和Z4必须一 个为电感性,而另一个为电容性。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 8.2 交流电桥 (1) 电容的测量 被测电容器 无损耗的标 准电容器和 标准电阻 IG G 电桥平衡时,有 ~ 测量电容的电桥电路 ( Rx ? 1 j ? Cx ) R4 ? ( R0 ? 1 j ? C0 ) R2 可得 Rx ? R2 R4 R0 Cx ? C4 C2 C0 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 8.2 交流电桥 (2) 电感的测量 测量电感的电桥电路 被测电感元件 IG G 无损耗的标 准电容器和 标准电阻 电桥平衡时,有 ~ R2 R3 ? ( Rx ? j? Lx )( R0 ? j1 ? C0 ) 可得 Rx ? R2R3R0 (?C0 )2 1 ? (ω R0C0 )2 Lx ? R2 R3C0 1 ? (ω R0C0 )2 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 9 非电量的电测法 非电量的电测法就是将各种非电量(如温度、 压力、速度、位移、应变、流量、液位等)变换 为电量,而后进行测量的方法。 非电量的电测仪器,主要由下列几个主要部分组成 传感器 测量电路 测录装置 (1) 传感器:将被测非电量变换为与其成一定比例 关系的电量。 (2) 测量电路:将传感器输出的电信号进行处理, 使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。 (3) 测录装置:各种电工测量仪表、示波器、自动 记录仪、数据处理器及控制电机等。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 9.1 应变电阻传感器 电阻丝 1. 金属电阻丝应变片 特殊胶水 薄纸片 电阻丝由直径为 0.02~0.04mm 的康铜 或镍铬合金绕成。 2. 工作原理 被测试件 试件发生的应变通过胶层和纸片传给电阻丝,将 电阻丝拉长或缩短,从而改变了它的电阻。就将机 械应变变换为电阻的变化。 电阻丝电阻的相对变化 ?R 和试件的轴向应变 ?l 成正比。 R l 即 k ? ?R ?l k为电阻丝应片的灵敏系数, R l 其值约为2。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 常用电桥电路(大多采用不平衡电桥),把电阻 的相对变化转换为电压或电流变化。 输出电压 应变电阻 + U? 0 ? R1 R4 ? R2 R3 ( R1 ? R2 )( R3 ? R4 ) ?U? U–?0 设测量前电桥平衡,即 R1 R4 =R2 R3 U? 0 ? 0 – U? + 交流电桥测量电路 测量时应变电阻变化了?R1,则 U? 0 ? R1R4 ? ?R1R4 ? R2R3 ( R1 ? ?R1 ? R2 )( R3 ? R4 ) ? U? 如选R1= R2,R3= R4,并忽略分母中的?R1,则有 U? 0 ? 1 4 ? ?R1 R U? 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 9.2 电感传感器 电感传感器能将非电量的变化变换为线圈电感 的变化,再由测量电路转换为电压或电流信号。 1. 差动电感传感器 两只线圈完全相同, 且上下对称排列。 线 当衔铁在中间位置时, 两线圈的电感相同,当 r L2 衔铁受非电量的作用上 下移动时,两个线圈的 铁心 衔铁 电感一增一减,发生变 化,此即为差动。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 工作原理 衔铁处于中间位置, 线圈 电桥平衡,输出电压 U? 0 ? 0 标 +准 U–?0 电 阻 当衔铁偏离中间位置上 下移动时,电桥不平衡, 输出电压的大小与衔铁位 – U? + 交流电桥测量电路 移的大小成正比,其相位 与衔铁移动的方向有关。 r 线 电感传感器常用来测 量压力、位移、液位、 r L2 表面光洁度等。 铁心 衔铁 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 9.3 电容传感器 电容传感器能将非电量的变化变换为电容器电 容的变化。 1. 平板电容传感器 C?? S d d 可见,只要改变?,S,d 三者之一,都可使电容改变。 平板电容传感器 将上极板固定,下极板与被测物体相接触,当运 动物体上、下位移(改变d)或左、右位移(改变S) 时,将引起电容的改变。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 工作原理 初始时C1= C2,电桥平衡, 输出电压 U? 0 ? 0 当C1变化时,电桥不平衡, 输出电压的大小与电容的变 化成正比。 例: 极板 带条 U+–?0 – U? + 交流电桥测量电路 带条厚度为 ? ,其介电常数为 ? 滚轮 电容传感器测量 绝缘带条的厚度 可得 C ? S d -δ?δ ε0 ε 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 9.4 热电传感器 热电传感器能将温度的变化变换为电动势或电阻 的变化。 1. 热电偶 热电偶将温度的变化转换为电动势的变化。 t2 热电偶由两根不同的金属丝或合金 丝组成。 如果在两根金属丝相联的一端加热, t1 则产生热电动势Et,有 Et ? f (t1 ) ? f (t2 ) 设热电偶冷端的温度t2保持恒定,则热电动势只 与热端的温度t1有关。 热电偶温度计常用来测量500 ~1500°C的温度。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 例:热电偶应用于炉温控制系统 热电偶 输出电压 -E+ 直流伺服 电枢电压 电动机 U+ 2 - U1+ + △U 放大器 参考电压 - + U- SM 差值电压 + 热电偶 Uf t 加热电阻丝 励磁电压 减速器 调压器 ~220V 电炉炉温控制系统 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 工作原理 热电偶用来测量炉温,输出电压U2正比于炉温。 测量电路是电位计电路,基准电压U1与炉温的 给定值相对应。 炉温为给定值时,电路平衡 U1= U2,差值电压 ?U= 0,电动机不动。 炉温高于给定值时,U2 U1,差值电压?U?0。 ?U经放大后其输出的电压U 加在直流伺服电动 机的电枢两端。 电动机通过减速器带动调压器手柄,改变调压 器的输出电压,使加热电流减小,炉温下降。使 电路重新平衡( ?U=0),即炉温保持给定值。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 2. 热电阻 热电阻传感器将温度的变化转换为电阻的变化。 电阻温度计中的热电阻传感器是绕在云母、石 英或塑料骨架上的金属电阻丝。 金属电阻丝的电阻随温度变化的关系为 Rt =R0 ( 1 + At + Bt2 ) t?C时的 0?C时的 电阻值 电阻值 A 和 B为金属丝电阻 在工作温度范围内的电 阻温度系数的平均值。 对铜丝:A= 4?10-3(1/?C),B= 0; 铂丝:A=3.98?10-3(1/?C),B= –5.84 ?10-3(1/?C)?。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 3. 热敏电阻 热敏电阻将温度的变化转换为电阻的变化。 热敏电阻是半导体元件,其电阻具有负温度系数。 R/k? 40 30 t ?? R? + U 20 – 10 80 160 240 320 T/?C 热敏电阻的电阻-温度 特性 +U – 热敏电阻与补偿电阻 并联的电桥测量电路 热敏电阻测温范围约为-50~+300°C。 测温度时采用的也是电桥测量电路。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 1. 根据动作原理分为磁电式、整流式、电磁式、电 动式测量仪表。可测量电压、电流、电功率、功率因数、电能 等。 2. 根据测量仪表的准确度分为0.1级, 0.2级, 0.5级, 1.0级, 1.5级, 2.5级和5.0级七级。 3.电流表应串联在被测电路中,电压表应并联在被 测电路中。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电工电子技术基础 4. 万用表可测量多种电量。按机构、原理 分为模拟万用表、数字万用表。 5. 兆欧表又称摇表,可测量电气设备的绝 缘电阻。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页

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