1. 电工仪表的合理选择
合理选择电工仪表就是在保证测量要求的前提下,确定仪表的类型、准确度等级和量程等。
(1) 仪表类型的选择: 可参照7.1.1仪表分类。例如测量直流电量时,可广泛采用磁电系仪表和整流系仪表;测量正弦交流电量时常采用电磁系、电动系仪表,以便测量其有效值;测量非正弦交流电量时,用电磁系或电动系仪表测量其有效值,而用整流系仪表测量其平均值。
(2) 仪表准确度的选择: 从提高测量精度的角度来看,测量仪表的准确度等级越高越好,但仪表的准确度越高,对外界使用条件的要求就高,价格也高。因此,仪表准确度等级的选择,应从测量的实际要求出发,既要保证测量精度的要求,又要考虑其经济性,不可过分追求仪表的高准确度。通常将0.1、0.2级及以上仪表作为标准仪表用来精密测量,0.5级和1.0级作为实验室进行检修和试验用的测量仪表,1.5级及以下仪表作为一般工程的测量及作为安装式仪表使用。
与仪表配合使用的扩大量程的附加装置(如分流器、附加电阻器、电流和电压互感器等),其准确度等级要比仪表本身的准确度等级高1～3级,才能把测量误差限制在允许的范围以内。
(3) 仪表量程的选择: 只有在量程选得合理的情况下,仪表的准确度才能发挥其作用。仪表的量程必须大于或等于被测电量的最高值,被测量的指示范围应在标度尺满标度的20%～100%以内,才能保证达到该仪表的准确度。一般把被测电量指示范围选择在仪表标度尺满标度的后1/3 (甚至后1/4) 段,以充分利用仪表的准确度。在一般情况下,指针越接近标度尺的上限,测量误差就越小。
(4) 仪表内阻的选择: 仪表内阻要根据被测对象阻抗的大小来选择,否则会产生很大的测量误差。仪表内阻的大小,反映仪表本身的功耗。为使仪表接人被测电路后,不致影响电路原来的工作状态及减少仪表的功耗,要求电压表内阻及功率表电压线圈的电阻尽量大,且量程越高,内阻越大; 要求电流表内阻及功率表电流线圈的电阻尽量小,且量程越高,内阻越小。
(5) 仪表工作条件的选择: 选择仪表时,要考虑使用仪表时的环境条件和工作条件。例如在实验室使用或安装在开关板上使用,因条件不同,故对仪表的要求就不同。在使用仪表过程中,周围的环境温度、湿度、机械震动、外界电磁场强弱等因素,都必须周密考虑。
(6) 仪表绝缘强度的选择: 应根据被测电量及电路电压的高低,来选择仪表及其附加装置的绝缘强度,以防测量时损坏仪表,甚至发生人身事故。
上面叙述了电工仪表选择的一般原则。为了便于了解常用各类仪表的性能,正确选用仪表,现将各种电工指示仪表的性能列于表7-2中,供选择仪表时参考。
表7-2 各种电工指示仪表性能比较
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型式 性能 | 磁电系 | 整流系 | 电磁系 | 电动系 | 铁磁电动系 | 静电系 | 感应系 | |
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测量基 本量(不 加说明时, 即是电流 或电压) |
直流 或交流 的恒定 分量 |
交流平 均值(在正 弦交流下 刻度一般 按有效值 刻度) |
交流 有效值 或直流 |
交流有 效值或直 流,交、直 流功率及 相位、频率 等 |
交流有 效值或直 流,交、直 流功率及 相位、频率 等 |
直流或 交流电压 |
交流 电能及 功率 | |
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使用频 率范围 |
一般 用于直 流 |
45～1 000Hz (有的可达 5 000Hz) |
一般用 于50Hz |
一般用于 50Hz |
一般用于 50Hz |
可用于高 频 |
一般用 于50Hz | |
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准确度 等级 |
一般为 0.5～2.5 级,高可 达0.1～ 0.15级 |
0.5 ～ 2.5级 |
0.2～ 2.5级 |
一般0.5 ～2.5级, 高可达0.1 ～0.05级 |
1.5～ 2.5级 |
1.0～ 2.5级 |
1.0～ 3.0级, 高可达 0.5级 | |
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量 限(大 致范 围) |
电 流 |
几微 安到几 十安 |
几十微安 到几十安 |
几毫 安到 100A |
几十毫 安到几十 安 |
几十毫 安到几十 安 | — |
几十 毫安到 几十安 |
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电 压 |
几毫 伏到1kV |
1V到数 千伏 |
10V ～1kV |
10V到 几百伏 |
10V到 几百伏 |
几十伏 到500kV |
几十 伏到几 百伏 | |
续表
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型式 性能 | 磁电系 | 整流系 | 电磁系 | 电动系 | 铁磁电动系 | 静电系 | 感应系 |
| 功率消耗 | 小 | 小 | 大 | 大 | 大 | 极小 | 大 |
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波开影 响 |
测量交 流非正弦 有效值的 误差很大 |
可测 非正弦 交流有 效值 |
可测非 正弦交流 有效值 |
可测非 正弦交流 有效值 |
可测非 正弦交流 有效值 |
可测 非正弦 交流有 效值 | |
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防御外 磁场能力 | 强 | 强 | 弱 | 弱 | 强 | — | 强 |
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标尺分 度特性 | 均匀 | 接近均匀 | 不均匀 |
不均匀 (但功率刻 度均匀) | 不均匀 | 不均匀 |
计数 器指示 |
| 过载能力 | 小 | 小 | 大 | 小 | 小 | 大 | 大 |
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转矩 (指通过 表头电流 相同时) | 大 | 大 | 小 | 小 | 较大 | 小 | 最大 |
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准确度 等级的价 格(对同一 仪表的大 致比较) | 贵 | 贵 | 便宜 | 最贵 | 较便宜 | 贵 | 便宜 |
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主要应 用范围 |
作直 流仪表 |
作万用 仪表 |
作安 装式及 一般实 验室仪 表 |
作板式 交直流标 准表及一 般实验仪 表 |
安装式 仪表 |
作高压 电压表 |
作电 能表 |
2. 电工仪表的正确使用
(1) 正确确定测量线路和接线方法。实际测量时,首先要根据被测电量的种类、测量要求和测点的结构情况,确定测量线路和接线方法。电量的种类是指电压、电流、电功率、功率因数、电阻、电感、电容等,一般根据被测电量的种类确定仪表与被测电路串联或并联。测量要求是指准确度要求、测量时间 (长期监测还是临时测量) 以及测量现场的环境条件等。测点的结构则指测点是高架线路还是一般设备的内部线路; 是电气控制柜内的接点还是线路板上元器件的接点等。确定测量线路和接线方法时要注意,对高电压或大电流的测量,引线要短而粗,接点要牢靠,以防止拉弧。如系对电路运行情况进行长期监测的,则要考虑仪表对电路运行的影响,并且对引线和接点的要求更高。针对各类不同的仪表,根据其接线要求,选择适当的测点来接线。
(2) 正确操作。使用仪表时,要按规定的位置安放仪表,注意远离热源、强磁场等。使用前要检查指针是否指零,否则要调零。测量时要检查仪表的量程,以防因被测电量超过仪表的量程而损坏仪表。读取仪表指示值时,须使视线与标度尺平面垂直; 标度尺表面若带有镜子,则应使指针与镜子中的影子重合再读数。读数时若指针位置在两条分度线之间,则可以估计一位数字,并使估计数字尽量接近测量的实际值。若仪表具有两条以上标度尺 (如万用表),则读数时必须认清,防止误读。
3. 电工仪表的日常维护
为了使电工仪表始终保持良好的工作状态,应注意日常的维护保养,工作要点如下:
(1) 在搬运和使用仪表时,要轻拿轻放,防止剧烈的振动和撞击。
(2) 保持仪表的清洁,使用完毕后应用细软布擦干净。
(3) 不用仪表时,应将仪表放在干燥的箱柜内,不要放在潮湿、过冷和过热的场所,还要防止有害气体对仪表的腐蚀。
(4) 仪表的附件和专用接线,应妥善保管,以保证使用时配件齐全。
(5) 对常用的仪表,应定期进行校验,以保证仪表的准确度。
(6) 仪表应有专人保管,并建立必要的管理制度。