電壓表的量程能有多少(電壓表量程的選用)

（一） 電流、電壓、電功率及電能的測(cè)量方法

按測(cè)量方法可分為比較式和直讀式兩類。比較式儀表需將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較后才能得出被測(cè)量的數(shù)量，常用的比較式儀表有電橋、電位差計(jì)等。直讀式儀表將被測(cè)量的數(shù)量由儀表指針在刻度盤(pán)上直接指示出來(lái)，常用的電流表、電壓表等均屬直讀式儀表。直讀式儀表測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，操作容易，但準(zhǔn)確度不可能太高；比較式儀表的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較昂貴，測(cè)量過(guò)程也不如直讀法簡(jiǎn)單，但測(cè)量的結(jié)果較直讀式儀表準(zhǔn)確。

按被測(cè)量的種類可分為電流表、電壓表、功率表、頻率表、相位表等。

按電流的種類可分為直流、交流和交直流兩用儀表。

按工作原理可分為磁電式、電磁式、電動(dòng)式儀表等。

按顯示方法可分為指針式（模擬式）和數(shù)字式。指針式儀表用指針和刻度盤(pán)指示被測(cè)量的數(shù)值；數(shù)字式儀表先將被測(cè)量的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后用數(shù)字顯示被測(cè)量的數(shù)值。

按準(zhǔn)確度可分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7個(gè)等級(jí)。

常用電工儀表的符號(hào)和意義：

電工儀表的準(zhǔn)確度是指測(cè)量結(jié)果（簡(jiǎn)稱示值）與被測(cè)量真實(shí)值（簡(jiǎn)稱真值）間相接近的程度，是測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的量度。誤差是指示值與真值的偏離程度。準(zhǔn)確度與誤差本身的含義是相反的，但兩者又是緊密聯(lián)系的，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度高，其誤差就小，因此，在實(shí)際測(cè)量中往往采用誤差的大小來(lái)表示準(zhǔn)確度的高低。

由于制造工藝的限制及測(cè)量時(shí)外界環(huán)境因素和操作人員的因素，誤差是不可避免的。根據(jù)引起誤差的原因不同，儀表誤差可分為基本誤差和附加誤差?；菊`差是在規(guī)定的溫度、濕度、頻率、波形、放置方式以及無(wú)外界電磁場(chǎng)干擾等正常工作條件下，由于儀表本身的缺點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差。附加誤差是由于外界因素的影響和儀表放置不符合規(guī)定等原因所產(chǎn)生的誤差。附加誤差有些可以消除或限制在一定范圍內(nèi)，而基本誤差卻不可避免。

例如：用一量程為150V的電壓表在正常條件下測(cè)某電路的兩點(diǎn)間電壓U，示值為100V，絕對(duì)誤差為1V。這時(shí)U的真值為100－1=99V，相對(duì)誤差r=1%。如果示值為10V，絕對(duì)誤差為－0.8V。則其真值為10.8V，相對(duì)誤差8%。如果已知該電壓表可能發(fā)生的最大絕對(duì)誤差為1.5V，則儀表的最大引用誤差為：

所以該儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)。

注意：被測(cè)量比儀表量程小得越多，測(cè)量結(jié)果可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差值也越大。例如用1.0級(jí)量程為150V的電壓表測(cè)量30V的電壓，可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差為5％，而改用1.0級(jí)量程為50V的電壓表測(cè)量30V的電壓，可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差為1.67％。所以選用儀表的量程時(shí)應(yīng)使讀數(shù)在2／3量程以上。

（二） 指針式儀表的結(jié)構(gòu)及工作原理

電工測(cè)量中常用的指針式儀表有磁電式、電動(dòng)式、電磁式3種。這些儀表的結(jié)構(gòu)雖然不同，但工作原理卻是相同的，都是利用電磁現(xiàn)象使儀表的可動(dòng)部分受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)來(lái)指示被測(cè)量的大小。

1、 磁電式儀表

直流電流I通過(guò)可動(dòng)線圈時(shí)，線圈與磁場(chǎng)相互作用使線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。指針偏轉(zhuǎn)后扭緊彈簧游絲，使游絲產(chǎn)生反抗力矩。當(dāng)反抗力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩相平衡時(shí)，線圈和指針便停止偏轉(zhuǎn)。由于在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)磁場(chǎng)均勻分布，因此線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與電流的大小成正比。又由于游絲的反抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與流過(guò)線圈的電流的大小成正比，即：α=KI?？梢?jiàn)磁電式儀表標(biāo)尺上的刻度是均勻的。

磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)：刻度均勻、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、消耗功率小、受外界磁場(chǎng)影響小等。

磁電式儀表的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高、過(guò)載能力小，而且只能測(cè)量直流，不能測(cè)量交流。

使用注意事項(xiàng)：電表接入電路時(shí)要注意極性，否則指針?lè)创驎?huì)損壞電表。通常磁電式儀表的接線柱旁均標(biāo)有 、－記號(hào)，以防接錯(cuò)。

2、電磁式儀表

線圈通入電流時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，使其內(nèi)部的固定鐵片和可動(dòng)鐵片同時(shí)被磁化。由于兩鐵片同一端的極性相同，因此兩者相斥，致使可動(dòng)鐵片受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的作用，從而通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與游絲的反抗力矩相平衡時(shí)，指針便停止偏轉(zhuǎn)。

由于作用在鐵心上的電磁力與空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比，磁感應(yīng)強(qiáng)度又與線圈電流成正比，因此儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與電流的平方成正比。又由于游絲的反抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與線圈電流的平方成正比，即：α=KI2?？梢?jiàn)電磁式儀表標(biāo)尺上的刻度是不均勻的。

推斥型電磁式儀表也可以測(cè)量交流，當(dāng)線圈中電流方向改變時(shí)，它所產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向隨之改變，因此動(dòng)、靜鐵片磁化的極性也發(fā)生變化，兩鐵片仍然相互排斥，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩方向不變，其平均轉(zhuǎn)矩與交流電流有效值的平方成正比。

3 、電動(dòng)式儀表

固定線圈中通入直流電流I1時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1正比于I1。如果可動(dòng)線圈通入直流電流I2，則可動(dòng)線圈在此磁場(chǎng)中就要受到電磁力的作用而帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，電磁力F的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和電流I2成正比。直到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與游絲的反抗力矩相平衡時(shí)，才停止偏轉(zhuǎn)。儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與兩線圈電流的乘積成正比，即：α=KI1I2。

對(duì)于線圈通入交流電的情況，由于兩線圈中電流的方向均改變，因此產(chǎn)生的電磁力方向不變，這樣可動(dòng)線圈所受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的方向就不會(huì)改變。設(shè)兩線圈的電流分別為i1和i2，則轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的瞬時(shí)值與兩個(gè)電流瞬時(shí)值的乘積成正比。而儀表可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)程度取決于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的平均值，由于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的平均值不僅與i1及i2的有效值成正比，而且還與i1和i2相位差的余弦成正比，因此電動(dòng)式儀表用于交流時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)電流的有效值及兩電流相位差的余弦成正比。即：

α=KI1I2cosφ

（三）電流、電壓、功率及電能的測(cè)量

1、電流的測(cè)量

測(cè)量直流電流通常采用磁電式電流表，測(cè)量交流電流主要采用電磁式電流表。電流表必須與被測(cè)電路串聯(lián)，否則將會(huì)燒毀電表。此外，測(cè)量直流電流時(shí)還要注意儀表的極性。

擴(kuò)大量程的方法是在表頭上并聯(lián)一個(gè)稱為分流器的低值電阻RA，分流器的阻值為：RA=Ro/(n－1)。式中Ro為表頭內(nèi)阻，n=I/Io為分流系數(shù)，其中Io為表頭的量程，I為擴(kuò)大后的量程。

2 電壓的測(cè)量

測(cè)量直流電壓通常采用磁電式電壓表，測(cè)量交流電壓主要采用電磁式電壓表。電壓表必須與被測(cè)電路并聯(lián)，否則將會(huì)燒毀電表。此外，測(cè)量直流電壓時(shí)還要注意儀表的極性。

擴(kuò)大量程的方法是在表頭上串聯(lián)一個(gè)稱為倍壓器的高值電阻RV，倍壓器的阻值為：RV=(m－1) Ro 。式中Ro為表頭內(nèi)阻，m=U/Uo為倍壓系數(shù)，其中Uo為表頭的量程，U為擴(kuò)大后的量程。

3、功率的測(cè)量

測(cè)量功率時(shí)采用電動(dòng)式儀表。測(cè)量時(shí)將儀表的固定線圈與負(fù)載串聯(lián)，反映負(fù)載中的電流，因而固定線圈又叫電流線圈；將可動(dòng)線圈與負(fù)載并聯(lián)，反映負(fù)載兩端電壓，所以可動(dòng)線圈又叫電壓線圈。

1．直流和單相交流功率的測(cè)量

分格常數(shù)：

被測(cè)功率：

2．三相功率的測(cè)量

一表法：用一個(gè)單相功率表測(cè)得一相功率，然后乘以3即得三相負(fù)載的總功率。

二表法：用兩只單相功率表來(lái)測(cè)量三相功率，三相總功率為兩個(gè)功率表的讀數(shù)之和。若負(fù)載功率因數(shù)小于0.5，則其中一個(gè)功率表的讀數(shù)為負(fù)，會(huì)使這個(gè)功率表的指針?lè)崔D(zhuǎn)。為了避免指針?lè)崔D(zhuǎn)，需將其電壓線圈或電流線圈反接，這時(shí)三相總功率為兩個(gè)功率表的讀數(shù)之差。

三表法：用3只單相功率表來(lái)測(cè)量三相功率，三相總功率為3個(gè)功率表的讀數(shù)之和。

用二元功率表和三元功率表測(cè)量三相總功率，三相總功率均可直接從表上讀出。

4 、電能的測(cè)量

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，包括電壓線圈、電流線圈和鋁制轉(zhuǎn)盤(pán)。當(dāng)電壓線圈和電流線圈通過(guò)交流電流時(shí)，就有交變的磁通穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)，在轉(zhuǎn)盤(pán)上感應(yīng)出渦流，渦流與交變磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。

制動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，由永久磁鐵和轉(zhuǎn)盤(pán)組成。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)后，渦流與永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，使轉(zhuǎn)盤(pán)受到一個(gè)反方向的磁場(chǎng)力，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩，致使轉(zhuǎn)盤(pán)以某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與負(fù)載功率的大小成正比。

積算機(jī)構(gòu)用來(lái)計(jì)算電度表轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)電能的測(cè)量和計(jì)算。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)蝸桿及齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)字輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而直接顯示出電能的度數(shù)。

單相電度表接線時(shí)，電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)。單相電度表共有四根連接導(dǎo)線，兩根輸入，兩根輸出。電流線圈及電壓線圈的電源端應(yīng)接在相（火）線上，并靠電源側(cè)。

5、數(shù)字式萬(wàn)用表

數(shù)字式萬(wàn)用表由功能變換器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和直流數(shù)字電壓表3部分組成，其原理框圖如圖所示。直流數(shù)字電壓表是數(shù)字式萬(wàn)用表的核心部分，各種電量或參數(shù)的測(cè)量，都是首先經(jīng)過(guò)相應(yīng)的變換器，將其轉(zhuǎn)化為直流數(shù)字電壓表可以接受的直流電壓，然后送入直流數(shù)字電壓表，經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字量，再經(jīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并以十進(jìn)制數(shù)字將被測(cè)量顯示出來(lái)。

6、兆歐表

兆歐表俗稱搖表，是測(cè)量絕緣體電阻的專用儀表，主要由磁電式流比計(jì)與手搖直流發(fā)電機(jī)組成。

流比計(jì)是用電磁力代替游絲產(chǎn)生反作用力矩的儀表。它與一般磁電式儀表不同，除了不用游絲產(chǎn)生反作用力矩外，還有兩個(gè)區(qū)別：一是空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不均勻；二是可動(dòng)部分有兩個(gè)繞向相反且互成一定角度的線圈，線圈1用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，線圈2用于產(chǎn)生反作用力力矩。

被測(cè)電阻接在L（線）和E（地）兩個(gè)端子上，形成了兩個(gè)回路，一個(gè)是電流回路，一個(gè)是電壓回路。電流回路從電源正端經(jīng)被測(cè)電阻Rx、限流電阻RA、可動(dòng)線圈1回到電源負(fù)端。電壓回路從電源正端經(jīng)限流電阻RV、可動(dòng)線圈2回到電源負(fù)端。由于空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不均勻，因此兩個(gè)線圈產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T1和T2不僅與流過(guò)線圈的電流I1、I2有關(guān)，還與可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角α有關(guān)。當(dāng)T1=T2 ，可動(dòng)部分處于平衡狀態(tài)，其偏轉(zhuǎn)角α是兩個(gè)線圈電流I1、I2比值的函數(shù)（故稱為流比計(jì)），即：

因?yàn)橄蘖麟娮鑂A、RV為固定值，在發(fā)電機(jī)電壓不變時(shí)，電壓回路的電流I2為常數(shù)，電流回路電流I1的大小與被測(cè)電阻Rx的大小成反比，所以流比計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角α能直接反映被測(cè)電阻Rx的大小。

流比計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角與電源電壓的變化無(wú)關(guān)，電源電壓U的波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和反作用力矩的干擾是相同的，因此流比計(jì)的準(zhǔn)確度與電壓無(wú)關(guān)。但測(cè)量絕緣電阻時(shí)，絕緣電阻值與所承受的電壓有關(guān)。搖手搖發(fā)電機(jī)時(shí)，搖的速度須按規(guī)定，而且要搖夠一定的時(shí)間。常用的兆歐表的手搖發(fā)電機(jī)的電壓在規(guī)定轉(zhuǎn)速下有500V和1000V兩種，可根據(jù)需要選用。因電壓很高，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意安全。