电工作业人员无论是在电气设备的安装、调试、检修,还是运行过程中,都经常进行电气测量。测量必要的电气参数,如电流、电压、电功率、电能等。这就要求他们能够做到合理选择和正确使用测量仪表。
1.掌握常用电工仪表与测量的分类、型号、标志分类方法和常用标志。
2.能熟练运用各种仪表测量基本物理量。
3.培养学生选用和维护电工仪表的方法。
一、常用电工仪表的分类、型号和标志
电工测量就是将被测的电量、磁量或电参数与同类标准量进行比较,从而确定出被测量的大小的过程。
1.分类
在电工测量中,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,其分类见表
2.型号
(1)安装式指示仪表的型号
(2)便携式指示仪表的型号
(3)电能表的型号
二、电工仪表的标志
不同的电工仪表具有不同的技术特性,为方便选择和使用仪表,规定用不同的符号来表示这些技术特性,并标注在仪表的面板上,这些图形符号叫作仪表的标志。如图所示。
三、电工仪表的误差、精确度与灵敏度
误差是指在电工测量中,无论哪种电工仪表,也不论其质量多高,它的测量结果与被测量的实际值之间总会存在一定的差值。准确度是指仪表的测量结果与实际值的接近程度。仪表的准确度越高,误差越小。误差值的大小可以用来反映仪表本身的准确程度。
1.仪表的误差及分类
基本误差:仪表在正常工作条件下,由于仪表本身的结构、制造工艺等方面的不完善而产生的误差叫作基本误差。基本误差是仪表本身所固有的误差,一般无法消除。
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作附加误差。附加误差实际上是一种因外界工作条件改变而造成的额外误差,一般可以设法消除。
2.误差的表示方法
(1)绝对误差Δ仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值,叫作绝对误差。在计算Δ值时,Δ=Ax-A0,该公式变形可得:A0=Ax-Δ=Ax+(-Δ)=Ax+C(式中的C=-Δ,称为仪表的校正值)。
在实际工作中,在测量同一被测量时,可以用绝对误差的绝对值来比较不同仪表的准确程度,越小的仪表越准确。通常可用标准表的指示值作为被测量的实际值。
(2)相对误差γ绝对误差Δ与被测量实际值A0比值的百分数,叫作相对误差γ,即
一般情况下,实际值A0难以确定,而仪表的指示值Ax≈A0,故可用以下公式计算
实际测量中,相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度,而且便于在测量不同大小的被测量时,对其测量结果的准确程度进行比较。
在测量不同大小的被测量时,不能简单地用绝对误差△来判断测量结果的准确程度。只能用相对误差来比较测量结果的准确程度。
(3)引用误差γm绝对误差Δ与仪表量程(最大读数)Am比值的百分数,叫作引用误差γm,即:γm=Δ/Am×%。
工程中,一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差,即满度相对误差。因为绝对误差Δ基本不变,仪表量程Am也不变,故引用误差γm可以用来表示一只仪表的准确程度。
3.仪表的精确度和灵敏度
(1)精确度国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。
仪表的准确度:仪表的最大绝对误差Δm与仪表量程Am比值的百分数,叫作仪表的准确度(±K%)。即:±K%=Δm/Am×%。
K表示仪表的准确度等级,它的百分数表示仪表在规定条件下的最大引用误差。最大引用误差越小,仪表的基本误差越小,准确度越高,见表
上表中数字越小者精确度越高。
一般情况下,测量结果的准确度并不等于仪表的准确度,只有当被测量正好等于仪表量程时,两者才会相等。实际测量时,为保证测量结果的准确性,不仅要考虑仪表的准确度,还要选择合适的量程。
通常测量时,要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。
(2)灵敏度S在电工指示仪表中,仪表可动部分偏转角的变化量△α与被测量的变化量Δx之比值叫作仪表的灵敏度,用S表示(S=Δα/Δx)。它反映仪表能够测量的最小被测量。灵敏度描述了仪表对被测量的反应能力,即反映了仪表所能测量的最小被测量。灵敏度越高,测量精确度越高,误差越小,仪表质量越好。
4.测量误差及消除方法
测量误差是由多种结果造成的,它表示的是测量结果与被测量实际值之间存在的差异。
5.电工指示仪表的技术要求
(1)要有足够的准确度标准表或精密测量时可选用0.1级或0.2级的仪表。实验室一般选用0.5级或1.0级的仪表。一般的工程测量可选用1.5级以下的仪表。
(2)要有合适的灵敏度在实际测量中,要根据被测量的要求选择合适的灵敏度。例如万用表的测量机构就要选用灵敏度较高的仪表,而一般工程测量就不要选用灵敏度较高的仪表,以降低成本。
(3)要有良好的读数装置良好的读数装置是指仪表的标度尺刻度应尽量均匀,以便于准确读数。对刻度不均匀的标度尺,应标明读数的起点,并用符号“·”表示。
(4)要有良好的阻尼装置良好的阻尼装置是指当仪表接入电路后,指针在平衡位置附近摆动的时间要尽可能短,在仪表测量时指针能够均匀地、平稳地指向平衡位置,以便迅速读数。若阻尼装置失效,则仪表会出现指针在平衡位置左右摆动,长时间不能停留在平衡位置,从而延长读数的时间。
(5)仪表本身消耗功率小如果仪表本身消耗功率太大,轻者会改变被测电路原有的工作状态,从而产生较大的测量误差,重者可能造成仪表损坏。
(6)要有足够的绝缘强度使用中严禁测量电路的电压超过仪表的绝缘强度试验电压,否则将引起危害人身和设备安全的事故。
(7)要有足够的过载能力在实际使用中,由于某些原因使仪表过载的现象经常发生,因此,要求仪表具有足够的抗过载能力,以延长仪表的使用寿命。否则,仪表一旦过载,轻者指针被打弯,重者可能损坏仪表。
(8)仪表的变差要小仪表在反复测量同一被测量时,由于摩擦等原因造成的两次读数不同,它们的差值称为“变差”。一般要求仪表的“变差”不应超过其基本误差的绝对值。
6.电工仪表测量方法
所谓电工测量,就是把被测的电量、磁量或电参数与同类标准量(即度量器)进行比较,从而确定被测量大小的过程。在工程实践中,测量结果准确与否,除了与所使用的电工仪表有关之外,还与所选择的测量方法有关。
一、查阅相关资料,辨识下列仪表,完成
二、小明今年刚刚参加工作,被分配到电工维修岗位,他的指导老师李师傅现在需要购买一批电工仪表,作为新入厂员工培训教学仪表来使用,请你结合相关电工仪表与测量的基础知识为他提供相应的建议。
三、图所示为MF30型万用表面板,请根据相关理论知识,对其中的部分标志及其含义进行辨识。
以小组为单位,选择演示文稿、展板、海报、录像等形式中的一种或几种,向全班展示汇报学习成果。
综合评价项目见表
一、绝对误差例题
用一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表,当标准表的指示值为V时,甲、乙两表的读数分别为.5V和V,求甲、乙两表的绝对误差。
解:代入绝对误差的定义式得:
甲表的绝对误差Δ1=Ax1-A0=.5-=0.5(V)
乙表的绝对误差Δ2=Ax2-A0=-=-1(V)
二、相对误差例题
已知甲表测量V电压时Δl=+2V,乙表测量10V电压时Δ2=+1V,试比较两表的相对误差。
解:甲表相对误差为
乙表相对误差为
三、仪表的准确度例题
用准确度等级为5.0级、量程为V的电压表,分别测量50V和V的电压。求其相对误差各为多少?
解:先求出该表的最大绝对误差
测量50V电流时产生的相对误差为
测量V电流时产生的相对误差为
由以上计算结果可以看出:一般情况下,测量结果的准确度并不等于仪表的准确度,只有当被测量正好等于仪表量程时,两者才会相等。实际测量时,为保证测量结果的准确性,不仅要考虑仪表的准确度,还要选择合适的量程。
任务检测
一、填空题
1.实验室里一般使用()式仪表,准确度一般选择()级。
2.仪表误差通常用()误差、()误差和()误差来表示。
3.兆欧表是一种专门用来检查()的便携式仪表。
4.电工指示仪表按使用方法分类,可分为()和()两种。
5.选择仪表时,其准确度越()越好。
二、简答题
1.什么叫仪表的测量误差?它分为哪几类?
2.误差的表示方法有哪几种?各自适用于哪些场合?
3.电工指示仪表由哪几部分组成?各自的作用是什么?哪个是仪表的核心?
4.电工指示仪表按工作原理分为哪几类?
5.解释下列电工仪表型号的含义:
T62-V DS36 DT12 D3-Hz DD