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常用的电工测量仪器有哪些?

作者:admin 点击: 发布时间:2021-07-26
常用的多功能电表是指示仪器,即用于测量电压、电流、功率、相位和频率的直读仪器。它直接将测量转换成仪器的偏转角位移,并通过指示器在仪器分度尺上指示测量值,因此可以直接读取测量值。指示仪具有结构简单、稳定可靠、成本低、使用维护方便等一系列优点,在工矿企业中仍被广泛使用。指示器不仅可以直接测量电磁量,还可以与各种传感器配合测量非电量(如温度、压力、流量)。
指示仪器的分类与选择。
指示仪器的分类。
根据电气测量指示仪表的结构形式和工作原理,可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系、热电系和电子系。
磁电系统仪表由于灵敏度高、精度高,广泛应用于DC电路中电流和电压的测量,制作DC标准表。电磁仪表结构简单,过载能力强,稳定性好,成本低,适用于交流和DC两用表,广泛用于测量交流电路中的电流和电压。除了做成交,直流两用表和精度较高的电流表、电压表外,电动系统仪表还可以做成功率表频率表和相位表。传感器仪表广泛应用于交流功率表。静电仪表可以直接测量几千伏甚至更高的电压,广泛用于高电压测量,也可以测量非常低的电压,可以交流和DC使用。主要缺点是精度低,灵敏度低,读数与外电场有关,分度值不均匀。
根据仪器工作电流的类型,可分为交流仪器、DC仪器和交流DC仪器。
根据仪器的精度等级,将测量仪器分为0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0,7个等级,每个等级的精度反映了仪器在规定条件下使用时的基本误差范围,例如0.1级的基本误差为±0.1%,5.0级的基本误差为±0.5%。一般0.1级和0.2级的仪器用作标准仪器,0.5级至1.5级的仪器用于实验室测量,1.5级至5.0级的仪器用于工程测量。由于仪器制造业的不断发展,已经出现了精度为0.05的指示仪器。
根据仪器对电场或外部磁场的防御能力,可分为一级、二级、三级和四级。在外磁场或外电场的影响下,一级仪器允许其指示值改变±0.5%;二级仪器允许改变±1%;三级仪器允许改变±2.5%;四级仪器允许改变±5%。
根据仪器的使用方式,测量仪器分为安装式和可携式。安装仪表又称开关板仪表,通常安装在某一电气设备的面板或开关柜上。一般误差大,价格低,但过载能力强。可携式仪器通常是可携式的,一般在实验室或室外使用。这种仪器一般误差小,准确性高,成本高。
根据仪器的使用条件,可分为A,A1,B,B1,C五组,每组的工作条件和最坏条件见表1-1。
为使某些仪器能够在特殊场所工作,又根据外壳的保护性能,将仪器分为普通式、防尘式、防溅式、防水式、水密式、气密式、隔爆式七种。其中,普通外壳可以保护仪器和附件的测量机构或工作部分不受污垢和昆虫的侵害和机械损坏;防尘外壳可以防止灰尘进入外壳;防溅外壳可以防止雨水溅入外壳内部;防爆外壳可以防止仪器内部的爆炸扩展到外壳外部的空间。
根据耐受机械力的性能,可分为普通机械力和能够耐受机械力(包括四组)。
2.指示仪表的选择是在保证测量准确性的前提下,合理选择测量方法和线路。
根据被测DC或交流,选择DC仪表或交流仪表交流仪表分为正弦波或非正弦波。如果是正弦波电流(电压),只需测量其有效值就可以转换成其他值,可以选择任何电流表(电压表)进行测量。如果是非正弦波电流(电压),首先要区分有效值、平均值、瞬时值或最大值。有效值可以用电磁或电动电流表(电压表)测量;平均值由整流仪表测量;瞬时值由示波器观察或通过摄影从示波器上摄取波形,然后通过图形分析法获得每个点的瞬时值和最大值。峰值表也可以用来测量最大值。
在测量交流电时,还应考虑测量频率。一般来说,电磁系统、电动系统和感应系统仪器的应用频率范围较窄。除了专门设计的电动系统仪器,它们可以用于中频。整流系统万用表的应用频率大多在45~1000Hz范围内。例如,MF10型可以达到5000Hz。如果对被测频率要求较高,可以选择静电或电子仪表。
根据实际要求选择仪器的精度等级。根据实际要求,确保测量结果的误差在允许范围内,选择合适的精度仪表。当使用精度较低的仪器可以满足测量要求时,一般不要选择精度较高的仪器,因为精度越高,价格越贵,维护越困难。
通常用作精密测量或标准表的仪器,使用精度为0.1~0.2的仪器;实验室测量用0.5~1.5级的仪器;工矿企业使用1.0~5.0级的仪器。
根据测量的大小,选择相应量程的仪器,充分利用仪器的准确性。如果选择量程比被测量值大得多的仪器进行小量测量,测量误差会很大。现在,以下例子来解释。
例1-1测量20VDC电压,如果选择精度为1.5、量程为30V的电压表,测量结果的最大绝对误差是多少?
最大的绝对误差是。
△m=±K%×Am=±1.5%×30V=±0.45V。
测量20V电压时的相对误差。
一般情况下允许这种测量误差。
例1-2在上一个问题中,如果选择精度为0.5、量程为150V的电压表,测量结果的最大绝对误差是多少?
最大的绝对误差是。
△m=±K%×Am=±0.5%×150V=±0.75V。
测量20V电压时的相对误差。
用量程为150V的0.5级电压表的测量误差大于用量程为30V的1.5级电压表,这表明测量结果的准确性不仅与仪器的准确性有关,还与仪器的量程有关。
例1-3同上题,测量5V电压,如果选择精度为0.5、量程为150V的电压表,测量结果的相对误差是多少?
解相对误差为。
测量结果的相对误差更大。因此,在根据被测量的大小选择仪器的适当量程的同时,被测量的大小应为仪器测量上限的1/2~2/3以上。
使用灵敏度高的仪器时,应注意测量的尺寸不得超过仪器的量程。由于灵敏度高的仪器量程一般较小,如果测量超过仪器量程过多,可能会导致仪器零件烧坏或变形,因此在测量时必须严格按照仪器允许的电压、电流和功率值进行选择。
d.根据测量线路和测量对象的阻抗大小选择仪器内阻。一般来说,在选择仪器类型时,不仅要考虑被测的性质,还要注意测量线路和被测对象的阻抗大小及其对测量结果准确性的影响。
例1-4如图1-1所示,已知电源电压为180V,电阻R=R0=2000ω。当需要测量电阻R两端的电压时,应该选择什么类型的电压表?
在电压表连接之前,电阻R上的电压为90V。
若选用电动系电压表,其内阻rv=2000ω,量程为100V,并联到电阻R两端进行电压测量,相当于在R两端并联一个电阻rv,等值电阻为。
电压表并联后,电阻R两端的电压为U/3=60V,与原电路两端的实际电压90V有很大不同。
若改用电阻为200Kω、量程为100V的整流系电压表进行测量,则电阻R两端的电压为89.55V,与原90V仅相差0.45V,相对误差仅为原90V的0.5%。
由此可见,电压表内阻越大越好。一般当电压表内阻rv≥100R时(R是与电压表并联的被测对象的总电阻),可以忽略电压表内阻的影响。
电压表的内阻取决于仪器测量机构(表头)的灵敏度。普通磁电系仪表灵敏度最高可达100kω/V,整流系仪表一般可达2000。
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