电工仪表与测量
教案
教师：李洪波
周次： 时间：
课题：1.1 电气测量的基本概念 1.2电气测量方法 1.3 测量误差 课时：2课时
教学目标：
1、了解什么是电气测量
2、掌握电气测量的方法
3、掌握测量误差的概念及测量误差的产生和消除方法 重点、难点：测量误差的概念及测量误差的产生和消除方法 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配： 新授 75分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
1.1 电气测量的基本概念
1.1.1 测量的基本概念
测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程，是人们认识和改造自然的一种不可缺少的手段。在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现。
测量是通过实验对客观事物取得定量意义的过程，是一种把物理参数变换成具有意义的数字的过程，也是把被测对象与公认的标准单位进行比较的过程。
测量过程应具有三要素：一是测量单位；二是测量方法，它是将被测量与其单位进行比较的实验方法；三是测量仪器与设备，它是测量过程的具体体现与实施者，是为了求取比值（测量值）而实际使用的一些仪器设备。
1.1.2 电气测量的向容
电气测量是指在电工电子学中测量有关电的量值。主要分为 1.电能量的测量 2.电路元件参数的测量、3.电信号特性的测量 4.电路性能的测量
1.2 电气测量方法
1.2.1 电气测量方法的分类 一个电气参量的测量，可以通过不同的方法来实现。测量方法的选择正确与否，直接关系到测量结果的可信赖程度，也关系到测量工作的经济性和可行性。
常见的分类方式及测量方法
1．按仪表产生被测量数值的方法分类 （1）直读式测量法
（2）比较式测量法：差值法、零值法、替代法 2．按获得被测量结果的过程分类 （1）直接测量 （2）间接测量 （3）组合测量
1.2.2 非电量电测法的特点
非电量的电测法是用电测技术对非电量进行测量，非电量测量系统主要由传感器、测量电路、信息处理及显示装置组成，在不需要显示的保护、计量和控制系统中，显示装置可被执行机构所代替。
1.2.3电气测量方法的选择原则 选择电气测量方法时应考虑如下要求：
( l ）足够的灵敏度。 ( 2 ）适当的准确度。 ( 3 ）对被测电路状态的影响要尽可能小。 ( 4 ）测量简便可靠。 ( 5 ）测量前的准备工作和测量后的数据处理应尽可能简便。 ( 6 ）对被测对象的性质要了解清楚（参数是否线性、数量级如何、对波形和频率有否要求、对测量过程的稳定性有否要求、有否抗干扰要求等）。
1.3测量误差
1.3.1 测量误差的基本概念
任何测量都不可能绝对准确，都存在误差，只要误差在允许范围内即可认为符合标准，自动检测技术也不例外。所谓测量误差，即测量的输出值与理论输出值的差值。因此，要求在设计、制造和使用传感器与自动检测系统时，允许有误差，但必须在规定误差的指标之内。为了使其能满足一定的精度要求，必须掌握误差的种类及分析产生误差的原因，克服与减少误差的方法。下面介绍有关测量的部分名词。
( l ）真值 被测量本身所具有的真正值称为真值。量的真值是一个理想的概念，一般是不知道的。但在某些特定情况下，真值又是可知的，如一个整圆的圆周角为 360。 ( 2 ）约定真值 由于真值往往是未知的，所以一般用基准器的量值来代替真值，称为约定真值，它与真值之差可以忽略不计。
( 3 ）实际值 误差理论指出，在排除了系统误差的前提下，对于精确测量，当测量次数为无限多时，测量结果的算术平均值接近于真值，因而可将它视为被测量的真值。 ( 4 ）标称值测量器具上所标出来的数值。
( 5 ）示值由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值。
( 6 ）测量误差用器具进行测量时，所测量出来的数值与被测量的实际值之间的差值。 1.3.2 测量误差的分类 1.按表示方法分类 （1）绝对误差 （2）相对误差 （3）容许误差
2.按误差出现的规律分类 （1）系统误差 （2）随机误差 （3）粗大误差
3．按被测量随时间变化的速度分类 ( l ）静态误差 ( 2 ）动态误差 4．按使用条件分类 ( l ）基本误差 ( 2 ）附加误差 1.3.3测量误差的来源 1．仪器误差 2．使用误差 3．人身误差 4．影响误差 5．方法误差
1.3.4减少误差测量的方法 1．系统误差的消除 ( l ）替代法 ( 2 ）正负误差补偿法 ( 3 ）引入校正值 2.随机误差的消除
产生随机误差的原因主要由外界环境的偶发性变化引起，例如外电场、磁场的突变，温度、湿度的变化，电源电压、频率的突变等，使得在重复测量同一量时，其结果不完全相同，从而产生偶然误差。
随机误差不能用试验的方法加以检查和消除。根据随机误差的来源，应该尽可能多次测量，并取各项测量的算术平均值作为测量结果，测量结果越多，其随机误差的影响就越小，测量结果越接近实际值。 3 ．粗大误差的消除
产生粗大误差的原因主要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。
一般采用剔除坏值的方法来消除粗大误差，即发现测量过程中因读错、记错而出现读数突然跳变时，及时剔除、重测，直到完全合乎要求为止。这样不但防止了粗大误差，而且也保证了测量的质量和速度。为此在测量时应养成细心和耐心的习惯。此外，对同一量进行多次测量时，用统计方法可发现和剔除坏值。 作业布置： 审批：
小结：
1、电气测量的概念和内容
2、电气测量的方法和选择原则
3、测量误差的概念及测量误差的产生和消除方法 后记：
周次： 时间：
课题：1.4 电工仪表的分类 1.5 测量仪表的选择与使用 课时：2课时
教学目标：
1、了解电工仪表的分类
2、掌握电工仪表的图形符号
3、掌握测量仪表的选择与使用方法 重点、难点：测量仪表的选择与使用方法 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
1.4 电工仪表的分类
1.4.1 电工仪表的分类 1．指示式仪表
电工指示仪表可以根据工作原理、结构、测量对象和使用条件等进行分类。
( l ）按工作原理分类有磁电系、电磁系、电动系、铁磁电动系、感应系、静电系和整流系仪表等类型。
( 2 ）按被测电工量分类有电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表、频率表和绝缘电阻表等类型。
( 3 ）按工作电流性质分类有直流仪表、交流仪表和交、直流两用仪表。 ( 4 ）按使用方法分类有安装式和便携式仪表。
( 5 ）按准确度等级分类有 0 .1 级、0 .2 级、0 .5 级、1 .0 级、1 .5 级、2 .5 级、5 .0 级等 7 个准确度等级类型的仪表。
( 6 ）按使用条件分类有A、B、C 三组类型的仪表。在湿度为 85 ％条件下使用：A 组仪表适应于环境温度为 0℃ 一 40℃ ； B 组为20℃ 一 50℃ ； C 组则为40℃ 一 60 ℃ 。 2 ．比较式仪表
比较式仪表用于比较法测量中。 3 ．数字式仪表和巡回检测装置
数字式仪表是采用数字测量技术，并以数码形式直接显示被测量值的仪表。 4 ．记录仪表和示波器
记录被测量随时间变化情况的仪表，称为记录仪表。 5 ．扩大量程装置和变换器
用以实现同一电量的变换，并能扩大仪表量程的装置，称为扩大量程装置 1.4.2 电工仪表的图形符号
1.5 测量仪表的选择与使用
1.5.1 测量仪表的基本想能 1．准确度 2.稳定性 3.频率范围和量程 4.输入输出特性
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）迟滞 （4）分表率和分辨力 （5）动态特性 1.5.2 常用电工仪表的选择 1．仪表类型的选择
根据被测量是直流还是交流选用直流仪表或交流仪表。 2．仪表准确度的选择
仪表准确度等级越高，其基本误差就越小，测量误差也就越小。然而仪表的准确度等级越高，价格也越贵，使用条件要求也越严格。因此，仪表准确度的选择要从实际需要出发，兼顾经济性，不可片面追求高精度。 3．仪表量程的选择
在选用仪表时，应当根据测量值来选择仪表的量程，尽量使测量的示值范围在仪表量程的 2/3 以上的一段。 4．仪表内阻的选择
选择仪表还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻，否则会给测量结果带来较大的测量误差。
5．仪表工作条件的选择
选择仪表时，应充分考虑仪表的使用场所和工作条件。 6．仪表绝缘强度的选择
测量时，为保证人身安全、防止测量时损坏仪表，在选择仪表时，还应注意被测量及被测电路电压的高低选择相应绝缘强度的仪表及附加装置。 1.5.3 电气仪表的使用 1．电工仪表的使用
( l ）使用前，应先看懂仪表表面标志，了解各项规定，并予以遵守。 ( 2 ）仪表的安放位置要符合表面标志。
( 3 ）交流仪表标志为“ ? \" ，直流仪表标志为“一”，两者不能混用、不能替代。 ( 4 ）仪表的使用电压和电流都不得长久超过额定值。 ( 5 ）正确选择量程，测量未知量时，应选用最大的量程 ( 6 ）测试环境应尽量接近标准条件，不要超过允许使用范围。
( 7 ）测量前，仪表应先校准，把指针调节到零分度上或标度尺上的其他基准标志上。 ( 8 ）视线经指针尖应与仪表标度垂直来观察并读数。
( 9 ）万用表测量电阻时，拨到任一挡后，都先要调零。换挡后，也应调零后再使用。 2．电子仪器仪表的使用
( l ）初次使用，必须认真阅读说明书，并严格遵守。 ( 2 ）开机前的注意事项 ( 3 ）开机后的注意事项
( 4 ）关机注意事项测试完毕，将“辉度”、“增益”、“输出”控制旋钮转到最小位置；将“量程”、“衰减”旋钮转到最大挡，以备下次使用。 ( 5 ）仪器的日常维护。 作业布置： 审批：
小结：
1、电工仪表的分类
2、电工仪表的常用图形符号
3、测量仪表的选择与使用方法 后记：
周次： 时间：
课题：2.1 仪用互感器 课时：2课时
教学目标：
1、了解为什么用仪用互感器
2、掌握仪用互感器的结构和工作原理
3、掌握仪用互感器的误差和检定方法 重点、难点：仪用互感器的工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
2.1 仪用互感器
2.1.1 概述
能够将大的交流电流和高的交流电压变换成相对应的小电流和低电压的测量用互感器，称为仪用互感器。它在电工测量中的主要作用是扩大交流电工仪表的量程。 采用仪用互感器的优点主要有以下几个方面： 1．一表多用 2．降低功率损耗 3．安全可靠 4．可以节省设备费用 5．仪表制造可实现标准化
2.1.2仪用互感器的结构原理与技术指标
仪用互感器实际上就是一个铁心变压器，其典型结构如图所示。 1.电流互感器 （1）结构
一次绕组：按匝数多少可分为单匝式和多匝式两种。 二次绕组：二次绕组的匝数远远多于一次绕组。 电流互感器的图形符号及绕组首尾端如图所示。
( 2 ）工作原理 电流互感器的工作原理与变压器相似，测量中由于接人二次绕组回路中的电流表、功率表和电能表的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感器接近于短路状态。根据电工学知识可知，变压器的
一、二次电流之比与
一、二次匝数之比的倒数相等，即
( 3 ）型号与技术指标 2.电压互感器
( l ）结构 电压互感器相当于一台降压变压器，其结构也与普通电力变压器基本相同，由
一、二次绕组、铁心、接线端子（瓷套管）及绝缘支持物等组成。
一次绕组：匝数较多，与被测电路并联连接。电压互感器一次绕组的首端一般用字母 Ul 表示，尾端用字母 UZ 表示。
二次绕组：匝数较少，与测量仪表的电压线圈并联连接。电压互感器二次绕组首端用字母 ul 表示，尾端用 u2 表示。电压互感器的图形符号及绕组首尾端如图所示。
( 2 ）工作原理 电压互感器按其工作原理可分为电磁感应原理和电容分压原理（在 220 kV 及以上电力系统中使用）两类。在测量中，连接在二次绕组的电压表的阻抗较高，所以电压互感器在正常工作时近似于一个开路运行的变压器。根据理想变压器
一、二次电压关系，电压互感器的
一、二次线圈中电压具有如下关系：
( 3 ）型号与技术指标 2.1.3 仪用互感器的误差 1 ．变比误差
仪用互感器的变比，是与它的工作状态（如电压、电流的大小）、负载阻抗的大小和性质以及它的结构和铁心材料等有关。因此，仪用互感器的实际变比不等于常数。 2 ．相角误差
3 ．仪用互感器的准确度
当仪用互感器接人电流表或电压表时，它的读数及测量结果的误差，是与仪用互感器的误差和仪表的误差有关的。 2.1.4 一用互感器的检定方法 1.退磁
( 1 ）闭路退磁法也称大负载退磁 ( 2 ）开路退磁法也称强磁场退磁 ( 3 ）电流表、电压表法 2 ．绕组极性的检查 ( l ）互感器校验仪法 ( 2 ）直流法 ( 3 ）串联法 3 ．误差的检定
互感器误差的检定，一般采用比较法，即将被检定的互感器与标准互感器进行比较，误差由互感器校验仪直接读出。 作业布置： 审批：
小结：
1、为什么使用仪用互感器
2、仪用互感器的结构和工作原理
3、仪用互感器的误差和检定方法 后记：
周次： 时间：
课题：2.2 仪用互感器的选择与使用
2.3 电流表和电压表 课时：2课时
教学目标：
1、掌握仪用互感器的选择原则和使用注意事项
2、掌握电压表和电流表的工作原理
3、了解钳形电流表 重点、难点： 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
2 .2 仪用互感器的选择与使用
2.2.1 互感器的选择
（1）根据被测量所在线路电压的高低选择互感器的额定电压等级，以保护测量仪表及人员的安全。
（2）按被测电压和电流的大小选用合适的测量用互感器的一次额定值。
（3）按照测量所要求的准确度，选择合适的准确度等级的互感器。一般选用互感器的准确度等级比测量仪表的准确度要高两级。
（4）根据负载（包括测量仪表及连接导线）的大小和性质，合理选择互感器的容量。 （5）在湿热、风沙和盐雾等特殊环境中使用时，要选用具有“三防”性能的互感器。 2.2.2 仪用互感器使用注意事项
( 1 ）使用电流互感器测量时，一次绕组的端子 Ll、L2 串联接入被测电路中，二次绕组的端子 K1、K2接测量仪表；使用电压互感器测量时，被测电路应并联接人一次绕组的端子 U1、U2 上，电压表等仪表应接在二次绕组的端子 ul、u2 上。互感器各接线端子要接触良好，各连线电阻不宜过大，以免影响测量的准确度。 ( 2 ）电流互感器的二次不允许开路。 ( 3 ）电压互感器的二次绕组不允许短路。
( 4 ）测量用互感器的二次绕组、铁心和外壳都要可靠接地或接零保护。 ( 5 ）测量用互感器的使用应远离外界强电场或强磁场。 2.2.3 仪用互感器使用中的一些问题 1 ．电流互感器二次开路
2 ．电压互感器
一、二次侧熔体熔断
2 .3 电流表和电压表
2.3.1 电流表和电压表工作原理及其结构 1 ．磁电系仪表 2 ．电磁系仪表 3 ．电动系仪表
2.3.2 电流表和电压表的连接方式
电流表和电压表的测量机构基本相同，只是接入测量线路的连接方式不同，电压表测量电压时，要并联在被测电路上；电流表测量电流时，要串联在被测电路上。 2.3.3 电流表 1 ．直流电流表
测量直流电路中电流的仪表称为直流电流表。 将磁电式测量机构与分流电阻并联后，就 可以制成量程较大的电流表。这种方法称 为“扩大量程”或称“扩程”。
2 ．交流电流表
测量交流电路中电流的仪表称为交流电流表。 2.3.4 电压表 1 ．直流电压表
测量直流电路中电压的仪表称为直流电压表。
为了扩大电压表的使用量程范围，一般磁电式的便携式直流电压表都制成多量程的。只要按照所需量程的要求选择不同万附加电阻即可。 2 ．交流电压表测量交流电路中电压的仪表称 为交流电压表，交流电压表的表面上标有 “~”的符号。 2.3.5 钳形表
钳形表是一种在不拆断电路的情况下，可以随
时测量电流的携带式电工仪表。有的钳形表还带有测电杆，可用来测量电压。
作业布置： 审批：
小结：
1、仪用互感器的选择原则和使用注意事项
2、电压表和电流表的工作原理和结构
3、钳形电流表 后记：
周次： 时间：
课题：2.4 直流电位差计 课时：2课时
教学目标：
1、了解直流电位差计的基本概念
2、了解直流电位差计的结构并掌握直流电位差计的工作原理
3、掌握直流电位差计的选择 重点、难点：直流电位差计的工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
2 .4 直流电位差计
2.4.1 直流电位差计的基本概念
直流电位差计是采用比较方法测量电动势（或电压）的一种仪器。其优点是，在测量时几乎不消耗被测对象的能量，不影响被测量原来的数值，测量结果稳定可靠，且具有很高的精度。 1 ．直流电位差计的分类 ( 1 ）按使用条件分类
① 实验室型电位差计：主要在实验室内作精密测量用。
② 携带型电位差计：主要在生产现场作一般测量用。 ( 2 ）按测量范围分类
① 高电位电位差计 ② 低电位电位差计 ( 3 ）按输出电阻大小分类
① 高阻电位差计：输出电阻大于 1 000 几，一般用于高电位。 ② 低阻电位差计 ( 4 ）按量程形式分类． ① 单量程电位差计。 ② 多量程电位差计。 ( 5 ）按精度等级分类 ① 实验室型 ② 携带型 2 ．电位差计的主要技术特性 ( l ）电位差计温度、湿度要求 ( 2 ）电位差计允许基本误差 ( 3 ）电位差计的温度附加误差 ( 4 ）电位差计的变差 ( 5 ）电位差计的绝缘电阻 ( 6 ）调节电阻平滑性
( 7 ）携带型电位差计内附检流计应满足的主要要求 2.4.2 直流电位差计的工作原理
电位差计是一种用比较法进行测量的计量仪器，它是以被测电动势（电压） E ，与仪器中电阻上已知电压降相互平衡这一原理制成的，两个电位差互相补偿，因而得到平衡，所以电位差计又称为补偿器。它可以用来测量电位、电压、电流和电阻等。 ( l ）简单电位差计原理
① 最简单电位差计。原理如图 2 .26 所示。 ② 定流变阻式电位差计。如图 2 .27 所示。 ③ 定阻交流式电位差计。原理如图 2 .28 所示。
( 2 ）用标准电池校准工作电流式电位差计原理 其工作原理如图 2 .29 所示。 2.4.3 直流电位差计的结构 1 ．基本结构
组成电位差计的主要结构组件有测量盘、
工作电流调节盘、温度补偿盘、测量选择开关、极性变换开关、量程变换开关、电键按钮、接线端钮、面板、屏蔽层及外壳等。 2 ．线路结构
2.4.4 直流电位差计的选择 1 ．直流电位差计的选用 ( l ）根据被测量的特点选择 ( 2 ）示值最好接近测量上限 2 ．配套检流计的选用
选择与电位差计配套使用的检流计时，主要注意两项指标，一是灵敏度，二是阻尼状态。 作业布置： 审批：
小结：
1、直流电位差计的基本概念
2、直流电位差计的结构
3、直流电位差计的工作原理
4、直流电位差计的选择 后记：
周次： 时间：
课题：2.5 电流的测量 2.6 电压的测量 课时：2课时
教学目标：
1、掌握电流的直接测量和间接测量
2、掌握电压的直接测量和间接测量
3、了解晶体管毫伏表
重点、难点：电压和电流的直接测量和间接测量 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
2 .5 电流的测量
2.5.1 电流的直接测量
测量时使用直读式指示仪表，即使用电流表或电压表进行测量，根据仪表的读数直接获取被测电流或电压的方法，称为直接测量法。 1 ．测量直流电流 2 ．测量交流电流 ( l ）测量单相交流电流 ( 2 ）测量三相交流电流
( 3 ）用钳形电流表测量电流 2.5.2 电流的间接测量 间接测量法是通过测量与被测电流或电压有关的量，然后经过计算，求得被测电流或电压值的一种测量方法。
2.5.3 测量电流用仪器仪表的测量范围和误差 2.5.4 光电检流计的使用和保养
光电检流计的特点是灵敏度高，为此，在结构上与普通磁电系仪表有以下两点不同： ( l ）采用张丝或悬丝支撑代替轴尖轴承结构，以消除摩擦的影响。 ( 2 ）用光标指示装置代替指针，以提高仪表的灵敏度。 使用检流计的注意事项有： ( l ）搬动时必须轻拿轻放。 ( 2 ）使用时要按正常工作位置放置。
( 3 ）搬动或使用完毕，应将止动器锁上；无止动器的，要合上短接动圈的开关，或用导线将两接线端子短路。
( 4 ）禁止用万用表或电桥直接测量检流计的内阻，以防止过大的电流烧坏检流计线圈。 ( 5 ）使用光电检流计时，在未知被测电流大致范围的情况下，应从最低灵敏度开始，逐步向最高灵敏度过渡。测量过程中，应缓慢调节可调电阻，以避免冲击电流损坏检流计。 ( 6 ）检流计应放置在干燥、无尘、无振动的场所使用或保存。 2 .6 电压的测量 2.6.1 电压的直接测量 1 ．直流电压的测量 2 ．交流电压的测量
( l ）单相交流电路中电压的测量 ( 2 ）三相交流电路中电压的测量 2.6.2 电压的间接测量
2.6.3 电压测量在机床电气检修中的应用 1 ．分段测量法 2 ．对地测量法
2.6.4 测量电压用仪器仪表的测量范围和误差 2.6.5 晶体管毫伏表简介 1.读数方法 2测量操作流程 ( l ）机械调零 ( 2 ）电气调零 ( 3 ）选择量程 ( 4 ）连接被测电路
( 5 ）测试完成后将量限开关置于最高挡位。 3 ．使用注意事项
( l ）毫伏表使用前应垂直放置，因为测量精度 以表面垂直放置为准。
( 2 ）由于毫伏表的灵敏度很高，因此接地点必 须良好。毫伏表的地线应与被测电路的地线接在 一起，以免引入干扰电压，影响测量精度。 ( 3 ）所测交流电压中的直流分量不得大于 300v 。
( 4 ）测 220V 市电时，相线接输人端，零线接地线端，不得接反。 作业布置： 审批：
小结：
1、电流的直接测量和间接测量
2、电压的直接测量和间接测量
3、晶体管毫伏表 后记：
周次： 时间：
课题：2.7 电流表与电压表的选择和使用 课时：2课时
教学目标：
1、掌握电流表与电压表的选择方法
2、了解电流表和电压表的使用注意事项
3、了解钳形电流表使用注意事项 重点、难点：电流表与电压表的选择方法 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
2 .7 电流表与电压表的选择与使用
2.7.1 电流表和电压表的选择 1 ．仪表类型的选择
选择什么类型的电流表与电压表，要根据被测电压与被测电流的性质决定。 ( 1 ）被测电流或电压是交流还是直流 ( 2 ）被测电流或电压是低频交流还是高频交流 { 3 ）被测电流或电压的波形是正弦还是非正弦 2 ．仪表准确度的选择
选择电压表或电流表的准确度必须从测量要求出发，根据实际需要选择合适的准确度。 3 ．仪表量程的选择
电压表和电流表及其他指示仪表一样，只有在合理量程下，仪表准确度才有意义，否则由于量程选择不当、标尺利用不合理、测量误差会很大。 4 ．仪表内阻的选择
必须根据测量对象电路中阻抗的大小，适当选择仪表的内阻，否则会带来不可容忍的误差。 5 ．仪表工作条件的选择
根据使用环境和工作条件、周围环境温度、湿度、机械振动、外界电磁场强弱等选用合适的仪表
2.7.2 电流表和电压表的使用注意事项 1 ．使用电流表的注意要点
( l ）选择电流表时要求其内阻小些好。
( 2 ）使用直流电流表测量电流时，除了使电流表与被测电路串联外，还要使电流从“ + ”端流“一”端流出。
( 3 ）测量交流大电流时，一般用电流互感器将一次侧的大电流转换成二次侧 5A 的小电流，然后再进行测量。
（4 ）钳形电流表不必切断电路就可以测量电路中的电流。 2．使用电压表的注意要点
（ 1 ）选择电压表时要求其内阻大些
( 2 ）使用直流电压表时，除了使电压表与被测电路两端并联外，还应使电压表的“+”极与被测电路的高电位端相连，“一”极与被测电路的低电位端相连。
( 3 ）交流电压表使用时不分“+”、“一”极性，其指示值是交流电压的有效值。 ( 4 ）为了安全起见， 600V 以上的交流电压一般不直接接人电压表，而是通过电压互感器将一次侧的高电压变换成二次侧的 100V 电压后进行测量。 2.7.3 钳形电流表使用注意事项
( l ）测量前应根据被测电流值的大小，选择量程符合需要的钳形电流表。 ( 2 ）测量前应先将量程放在最高挡，然后，再根据测量值来变换合适的量程。
( 3 ）测量时，应将被测载流导线置于钳口内中央位置，不宜偏向四周，钳口闭合应紧密。 ( 4 ）测量中不准带电流转换量程开关，应将钳口张开或退出被测导线后再换挡
( 5 ）测量小电流（一般为最低量程上限值的 20 ％以下）载流导线时，为了得到准确数值，可赶载流导线多绕几圈再放人钳口。
( 6 ）钳形电流表一般只能测低电压电流，不能用来测高压电流。
( 7 ）钳形电流表在使用前，应检查绝缘有无破损、钳口铁心端面有无污垢、锈蚀。 作业布置： 审批：
小结：
1、电流表与电压表的选择方法
2、电流表和电压表的使用注意事项
3、钳形电流表使用注意事项 后记： 周次： 时间：
课题：3.1 功率表 课时：2课时
教学目标：
1、掌握电动式单相功率表的结构和工作原理
2、了解三相功率表
3、掌握低功率因数功率表的特殊问题 重点、难点：电动式单相功率表的结构和工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
3 .1 功率表
3.1.1 电动式功率表的结构原理 1 ．电动式功率表的结构原理
功率表大多由电动式测量机构制成。电动式功率表具有两组线圈，一组与负载串联，反映出流过负载的电流；另一组与负载并联，反映出负载两端的电压。
根据国家标准规定：“电流和电压相乘的线圈”用一个圆加一条水平粗实线和一条垂直的细实线来表示。即水平粗实线表示电流线圈，垂直的细实线表示电压线圈。
2 ．多量程功率表功率表通常作成多量程的，一般有两个电流量程、两个或三个电压量程。
3.1.2 三相功率表 1 ．三相有功功率表
电动式三相功率表是用来接人三相电路测量三相功率的仪表，它有两种结构，分别是“二元三相功率表”和“三元三相功率表”。 ( l ）二元三相功率表 ( 2 ）三元三相功率表 2 ．三相无功功率表
利用铁磁电动式测量机构可以构成三相有功功率表或 三相无乏功率表，其工作原理和基本结构与二元或三 元三相功率表相同，葺把两单元或三单元组合在一起， 仪表总的转矩为两单元或三单元转矩的代数和。 3.1.3 低功率因数功率表
1 ．低功率因数功率测量的特殊问题 ( l ）读数误差大 ( 2 ）测量误差大 2 ．低功率因数功率表
低功率因数功率表是一种专门用来测量低功率因数电路功率的仪表，其工作原理和普通功率表基本相同。同时，为了在较小的转矩下保证仪表的准确度，在仪表的结构上还要采取以下几种误差补偿措施。 ( l ）采用补偿线圈
( 2 ）采用补偿电容
( 3 ）采用张丝支承、光标指示的结构 3 ．低功率因数功率表的使用 作业布置： 审批：
小结：
1、电动式单相功率表的结构和工作原理
2、三相功率表
3、低功率因数功率表 后记：
周次： 时间：
课题：3.2 单相电功率测量 3.3 三相电功率测量 课时：2课时
教学目标：
1、掌握单相电功率测量的方法
2、掌握三相电功率测量的方法
3、掌握功率测量的正确接线 重点、难点： 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程：
3 .2 单相电功率的测量
3.2.1 直流电功率的测量 1.用电压表、电流表测量功率
2 ．用功率表测量功率
3.2.2 单相交流电功率的测量 1 ．单相有功功率的测量
2 ．单相无功功率的测量 3.2.3 功率表的正确接线
1 ．功率表的正确接法必须遵守“发电机端”的接线规则
( l ）功率表标有“ * ”号的电流端必须接至电源的一端，而另一电流端则接至负载端。电流线圈是串联接人电路的。
( 2 ）功率表上标有“ * ”号的电压端钮可以接至电流端钮的任意一端，而另一个电压端钮则跨接至负载的另一端。功率表的电压支路是并联接人被测电路的。 2 ．功率表的错误接线方式
3 .3 三相电功率的测量
3.3.1 三相有功功率的测量
1 ．用一只单相功率表测三相对称负载功率（简称“一表法” )
2 ．用两只单相功率表测三相三线制的功率（简称一两表法” ) 3 ．用三只单相功率表测量不对称三相四线电路的之率（简称“三表法” )
4 ．用三相功率表测量三相电路功率 3.3.2 三相无功功率的测量
三相系统无功功率可以采用多种方法来测量。现无功功率测量。一般常用有功功率表通过特殊接线方式来实现无功功率的测量。 1.一表跨相法 2.二表跨相法
3.三表跨相法
作业布置： 审批：
小结：
1、单相电功率测量的方法
2、三相电功率测量的方法
3、功率测量的正确接线 后记： 周次： 时间：
课题：3.4 功率表的选择和使用 课时：2课时
教学目标：
1、掌握功率表选择和使用方法
2、了解测量功率用仪器仪表的测量范围与误差 重点、难点：功率表选择和使用方法 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 3 .4 功率表的选择与使用 3.4.1 功率表的选择和使用方法 1 ．功率表量程的正确选择
由于功率表的功率量程实质上由电流量程和电压量程来决定，所示正确选择功率表量程即三确选择功率表的电流量程和电压量程，要求功率表的电流量程略大于被测电流；电压量程略高于被测电压；功率量程大于被测功率；三者必须同时满足。 2 ．功率表接线方式的正确选择
( l ）电压线圈前接法适用于负载电阻远比电流线圈电阻大得多的情况。 ( 2 ）电压线圈后接法适用于负载电阻远比电压支路电阻小得多的情况。 3 ．功率表的正确读数
由于功率表一般都是多量程的，而且共用一条或几条标度尺，所以功率表的标度尺都只标分格数，而不标明瓦特数。功率表的标度尺上，每一格所代表的瓦数称为分格常数。一般情况下，功率表的技术说明书上都给出了功率表在不同电流、电压量程下的分格常数，以供查用。 4 ．功率表接线的操作要点
( l ）功率表接线时一定要按照“发电机端守则”进行接线
( 2 ）为使被测电路的电流和电压不超过功率表的电流量程和电压量程，从而保证仪表的安全运行，有时还要用电流表和电压表去监视被测电路的电流和电压，具体连接方法如图 3 .28 所示。 ( 3 ）连接时各接头要保证接触良好。
( 4 ）如果接线正确，但指针仍有反转，其原因可能是：负载的功率因数过低；负载端含有电源。
3.4.2测量功率用仪器仪表的测量范围与误差
作业布置： 审批：
小结：
1、功率表选择和使用方法
2、测量功率用仪器仪表的测量范围与误差 后记：
周次： 时间：
课题：4.1 电能表 4.2 单相有功电能的测量 课时：2课时
教学目标：
1、了解电能表的类型
2、掌握感应式电能表的结构和原理
3、了解新型电能表
4、掌握单相有功电能的测量方法 重点、难点：感应式电能表的结构和原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 4 .1 电能表 4.1.1 电能表的类型 1 ．电能表的分类 2 ．感应式电能表的种类 4.1.2 感应式电能表的结构及原理 1 .电能表的结构
电能表的主要部件分述如下：
( l ）驱动元件由电流元件和电压元件组成，用来产生转动力矩。
( 2 ）转动元件由铝质圆盘和转轴组成，轴杆上装有蜗轮，以带动积算机构计数。 ( 3 ）制动元件由永久磁铁和磁扼组成，其作用是在铝盘转动时产生制动力矩，使铝盘的 速与负载功率的太小成正比。
( 4 ）计度器用来计算铝盘转数的积算机构，把铝盘的转数转换成电能的累积数值。 ( 5 ）轴承轴承一般用宝石制成。上轴承起定位作用，下轴承起支撑转动元件的作用。 ( 6 ）端钮盒用来连接电能表内外接线的装置，由铜制接线端钮、连接片、绝缘盒体及外盖构成。 2 ．基本工作原理
当交流电流流过电压线圈和电流线圈时，在铝盘上便感应产生涡流。该涡流与交变磁通相互作用，产生电磁力，从而推动铝盘转动，铝盘在转动时与制动磁铁相互作用，产生制动力。当转动力矩和制动力矩平衡时，铝盘以稳定的速度转动。铝盘的转数与被测电能大小成正比，电厂发出的电能或用户消耗的电能越大，铝盘转数越快，因此，感应式仪表能测量电能。 4.1.3 电能表的主要技术指标 1 ．准确级和负载范围 2 ．电能表的灵敏度 4 ．功率消耗 4.1.5 新型电能表 1 ．电子电能表
电子电能表没有转动部分，也称为静止式电能表，其原理方框图如图 4 .3 所示。
2 ．电子预付费（电卡式）电能表简介
电子预付费式电能表，顾名思义是一种先付费后用电，通过先进的 IC 卡进行用电管理的一种全新概念的电能表。因为采用了 IC 卡，因此也称为电卡式电能表。 4 .2 单相有功电能的测量 4.2.1 直入式接线
直人式接线要求： ( l ）按负荷电流大小，选择好适当截面的导线，电能表标定电流应等于或略大于负载电流。 ( 2 ）相线应接电流线圈首端（同名端），中性线应一进一出，相线、中性线不得接反，否则会造成漏计电能，而且不安全。( 3 ）电能表电压联片（电压小钩）必须连接牢固。 ( 4 ）开关、熔断器应接负载侧。 4.2.2 配用电流互感器接线
作业布置： 审批：
小结：
1、了电能表的类型
2、感应式电能表的结构和原理
3、新型电能表
4、单相有功电能的测量方法 后记：
周次： 时间：
课题：4.3 三相电能的测量 电能表的选择和使用 课时：2课时
教学目标：
1、掌握三相电能的测量方法
2、掌握电能表的选择方法
3、掌握电能表的使用和调校 重点、难点：三相电能的测量方法 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 4.3 三相电能的测量 4.3.1 三相有功电能的测量
三相三线制电路有功电能的测量与三相有功功率的测量相似 4.3.2 三相无功电能的测量
三相无功电能也可用单相有功电能表间接测量，测量方法也可分为“一表法”、“两表法”和“三表法”。
4.3.3 三相有功电能表的接线 1 ．直接接人式（直人式）接线 ( 1 ）接线要求 ( 2 ）接线方式
① 三相四线有功电能表的直人式接线 ② 三相三线有功电能表的直人式接线 2 ．经电流互感器接线
3 ．三相有功和无功电能表经电流互感器和电压互感器的联合接线
4 .4 电能表的选择与使用
4.4.1 电能表的选择
( l ）根据任务，选择电能表的类型。单相用电时，选用单相电能表；三相用电时，选用三相四线电能表或三只单相电能表；除成套配电设备外，一般不采用三相三线制电能表。 ( 2 ）根据负载的最大电流及额定电压，以及要求测量值的准确度选择电能表的型号。应使电能表的额定电压与负载的额定电压相符。而电能表的额定电流应大于或等于负载的最大电流。
( 3 ）当没有负载时，电能表的铝盘应该静止不转。当电能表的电流线路中无电流而电压线路上有额定电压时，其铝盘转动应不超过潜动允许值。 4.4.2 电能表的安装要求
( l ）通常要求电能表与配电装置装在一处。装电能表的木板正面及四周边缘应涂漆防潮。木板应为实板，不宜采用木台结构。木板必须坚实干燥，不应有裂缝，拼接处要紧密平整。 ( 2 ）电能表要装在干燥、无振动和无腐蚀气体的场所。表板的下沿离地一般不低于 1 .3m 。 ( 3 ）为了使线路的走向简洁而不混乱，电能表应装在配电装置左方或下方。为了抄表方便，电能表的中心应装在离地面 1.5 一 1.8m 处。如需并列安装多只电能表时，则两表间的中心距离不应小于 200 mm 。
( 4 ）不同电价的用电线路应分别装表，同一电价的用电线路应合并装表。 ( 5 ）安装电能表时，表身必须与地面垂直，否则会影响电能表的准确度。 4.4.3 电能表的调整与校验 1 ．单相电能表的调整
( l ）补偿力矩初调( 2 ）相位角的调整( 3 ）制动力矩的调整( 4 ）轻载调整( 5 ）潜动及启动电流调整 2 ．三相电能表的调整
( l ）轻载（补偿力矩）预调整（2 ）相位角的调整( 3 ）各元件的平衡调整( 4 ）制动力矩的调整 3 ．电能表的校验 ( l ）瓦秒法 ( 2 ）标准电能表法 ( 3 ）校验结果化整 作业布置： 审批：
小结：
1、三相电能的测量方法
2、电能表的选择方法
3、电能表的使用和调校 后记：
周次： 时间：
课题：5.1 频率表、相位表和功率因数表 课时：2课时
教学目标：
1、掌握频率表、相位表和功率因数表的结构和工作原理 重点、难点：频率表、相位表和功率因数表的工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 5.1 频率表、相位表和功率因数表 5.1.1 频率表
1 ．电动系比率表的一般原理
2 ．电动系频率表
3 ．铁磁电动系频率表 ( l ）测量机构和线路 ( 2 ）频率测量的原理
5.1.2 相位表、功率因数表 1 ．相位表和功率因数表的基本概念 ( 1 ）功率因数表的种类 2 ．电动系相位表
3 ．电动系三相功率因数表
4 ．铁磁电动系功率因数表
作业布置： 审批：
小结：
1、频率表
2、相位表、功率因数表 后记：
周次： 时间：
课题：5.2 频率、相位和功率因数的测量 5.3 示波器 课时：2课时
教学目标：
1、掌握频率、相位和功率因数的测量方法
2、了解示波器的分类
3、掌握示波器的组成与工作原理
4、了解示波器的选择和使用 重点、难点：示波器的组成与工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 5 .2 频率、相位和功率因数的测量 5.2.1 频率的测量
变换式频率表，是由磁电系测量机构和变换电路组成的。由于磁电系仪表的结构简单，而且变换电路的体积也比较小，因此，它广泛地运用于安装式仪表中。图 5 .8 所示为具有微分电路的变换式频率表的原理图，其电路由三部分组成： ( l ）削波稳压电路 ( 2 ）微分电路 ( 3 ）偏置电路
5.2.2 相位和功率因数测量 1 ．相位和功率因数的间接测量
（1）单相和三相对称电路中功率因数的间接测量
① 在单相和三相对称电路中，电流和电压向量间的相位差，可以用 3 个仪表即电流表、电压表和功率表间接测量。
② 在对称三相电路中，还广泛采用二功率表法测量功率因数。
2 ．相位和功率因数的直接测量
5 .3 示波器
5.3.1 示波器的分类 1 ．通用示波器
( l ）简易示波器( 2 ）低频示波器( 3 ）普通示波器( 4 ）宽带示波器 2 ．多踪示波器 3 ．取样示波器 4 ．记忆、存储示波器 5 ．特殊示波器
5.3.2 通用是镖旗的组成和工作原理
1 ．通用示波器的组成通用示波器主要由示波管、Y 轴偏转系统、X 轴偏转系统、扫描及整步系统、电源等五部分组成。
2 ．通用示波器的工作原理
电子束从电子枪中发射出来后，受到阳极正电压的吸引，经偏转系统向荧光屏方向加速前进。如果偏转板上不加电压，则电子束只能径直射向荧光屏中央，使荧光屏中央出现一个光点。 5.3.3 示波器的选择
1 ．根据被测信号特性选择合适的示波器 2 ．根据示波器性能选择合适的示波器 5.3.4 示波器的使用
作业布置： 审批：
小结：
1、频率、相位和功率因数的测量方法
2、示波器的分类
3、示波器的组成与工作原理
4、示波器的选择和使用 后记： 周次： 时间：
课题：5.4 示波器的常见应用 课时：2课时
教学目标：
1、掌握用示波器测电压和频率的方法
2、掌握用示波器测相位差和时间的方法
3、掌握用示波器测频率特性的方法 重点、难点：示波器测量方法 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 5.4 示波器的常见应用 5.4.1 测量电压
1 ．直接测量法（标尺法）2 ．比较测量法
3 ．位移法（直流偏移法） 5.4.2 测量频率
5.4.3 测量相位差 1 ．线性扫描法 2 ．李萨如图形法
5.4.4 时间测量
5.4.5 频率特性测量 1 ．幅频特性测量
2 ．相频特性测量
相频特性测量与前面介绍的示波器相位差测量方法相同。只要测出在不同频率时响应与激励之间的相位差，根据测量结果可以绘出相频特性曲线。 作业布置： 审批：
小结：
1、用示波器测电压和频率的方法
2、用示波器测相位差和时间的方法
3、用示波器测频率特性的方法 后记：
周次： 时间：
课题：6.1 电桥
（一） 课时：2课时
教学目标：
1、了解电桥的基本概念
2、掌握直流单臂电桥的工作原理 重点、难点：直流单臂电桥的工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 6.1 电桥 6.1.1 电桥的基本概念 1.电桥的分类
（l ）按线路类型分类 电桥可分为单臂电桥、双臂电桥和单双臂电桥。 （2 ）按使用条件分类 电桥可分为实验室型和携带型两种。
（3 ）按准确度等级分类 电桥可分为 0.0
1、0.0
2、0.0
5、0.1、0.
2、0.5、l、2 等 8 个等级。
2 ．电桥及平衡条件
电桥平衡时其值必为 6.1.2 直流单臂电桥 1 ．工作原理
2 ．面板介绍
3 ．测量直流电阻
步骤如下： ( 1 ）调整检流计零位。( 2 ）用万用表的电阻挡估测被测电阻值，得出估计值。 ( 3 ）接人被测电阻时，应采用较粗较短的导线，并将接头拧紧。 ( 4 ）根据被测电阻的估计值，选择适当的比例臂，使比较臂的四挡电阻都能被充分利用，从而提高测量准确度。 作业布置： 审批：
小结：
1、电桥的基本概念
2、直流单臂电桥的工作原理 后记：
周次： 时间：
课题：6.1 电桥
（二） 课时：2课时
教学目标：
1、掌握直流双臂电桥的工作原理
2、掌握交流电桥的工作原理 重点、难点：电桥的工作原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 6.1 电桥 6.1.3 直流双臂电桥
直流双臂电桥又称凯尔文电桥，适用于测量低值电阻（ lfl 以下），如用于测定分流电阻和电机、变压器绕组的电阻和断路器的接触电阻等。 1 ．工作原理
它们通过机械联动装置来调节，始终保持
比值 R2 / R1称为直流双臂电桥的倍率。因此， 电桥平衡时被测电阻值＝倍率读数 x 标准电阻读数 2 ．消除接线电阻和接触电阻的影响 3 ．面板介绍 4 ．测量直流电阻
步骤如下： ( l ）打开检流计机械锁扣，调节调零器使指针指在零位。( 2 ）接入被测电阻被测电阻有电流端钮和电位端钮时要与电桥上相应的端钮相连接；( 3 ）估测被测电阻，选择比例臂倍率。( 4 ）接通电路，调节电桥倍率使之平衡。( 5 ）计算电阻值被测电阻值＝比例臂倍率 x 读数盘读数。( 6 ）关闭电桥( 7 ）电桥保养每次测量完毕后，将盒盖盖好，存放于干燥、避光、无振动的场合。 6.1.4 交流电桥 1.工作原理 2 ．常用交流阻抗电桥原理线路、平衡方程式及使用条件
3 ．交流电桥的使用 作业布置： 审批：
小结：
1、直流双臂电桥的工作原理
2、交流电桥的工作原理 后记： 周次： 时间：
课题：6.1 电桥
（三） 课时：2课时
教学目标：
1、掌握万用电桥的工作原理
2、掌握有源电桥的工作原理 重点、难点：电桥原理 教具：教材 粉笔 教学方法：讲授法
时间分配：回顾 10分钟 授课 65分钟 小结 10分钟 作业布置 5分钟 教学过程： 6.1 电桥 6.1.5 万用电桥
为了测量使用方便，常将几种不同类型的电桥组合起来，成为能够测量电阻、电感和电容元件参数的仪器，这种仪器称为万用电桥。
万用电桥主要由电桥主体、音频振荡器、交流放大器和指示检流计等组成，如图6.6所示
1 ．面板介绍
3 ．使用万用电桥测量电阻
( l ）接入被测电阻( 2 ）估计被测电阻值的大小( 3 ）选择量程 ( 4 ）调节电桥平衡( 5 ）读取测量值 4 ．使用万用电桥测量线圈电感 ( l ）接人被测线圈 ( 2 ）估计被测电感量的大小 ( 3 ）选择损耗倍率 ( 4 ）调节灵敏度( 5 ）调节电桥平衡( 6 ）读取测量值
被测量 Q ：值＝“损耗倍率”读数 x “损耗平衡”读数。 5 ．使用万用电桥测量电容
被测 C的值＝“量程开关”读数 x 两个“读数旋钮”读数之和。 损耗因数 D的值＝“损耗倍率”读数 x “损耗平衡”读数。 6.1.6 有源电桥
将运放元件与交流经典电桥相结合，使电桥线路本体成为具有有源元件的电路或网络，因此可称它为有源电桥。
作业布置： 审批：
小结：
1、万用电桥的工作原理
2、有源电桥的工作原理 后记：
