第三节 常用计量仪表的技术参数、应用与测量电路
一、电压表和电流表
1.电压表的选择与使用
电压表是测量电压的常用仪器，如图4-106所示。常用电压表——伏特表（符号：V），在灵敏电流计里面有一个永磁体，在电流计的两个接线柱之间串联一个由导线构成的线圈，线圈放置在永磁体的磁场中，并通过传动装置与电压表的指针相连。大部分电压表都分为两个量程：0～3V和0～15V。电压表有三个接线柱，一个负接线柱，两个正接线柱（电压表的正极与电路的正极连接，负极与电路的负极连接）。电压表是一个相当大的电阻器，理想的认为是断路。
图4-106 电压表
（1）电压表的接线 采用一只转换开关和一只电压表测量三相电压的方式，测量三个线电压的电路如图4-107所示。其工作原理是：当扳动转换开关SA，使其触点1-2、7-8分别接通时，电压表测量的是AB两相之间的电压UAB；扳动SA使其触点5-6、11-12分别接通时，测量的是UBC；当扳动SA使其触点3-4、9-10分别接通时，测量的是UAC。
图4-107 电压测量电路
（2）电压表的选择和使用注意事项 电压表的测量机构基本相同，但在测量线路中的连接有所不同。因此，在选择和使用电压表时应注意以下几点：
① 类型的选择。当被测量是直流时，应选直流表，即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时，应注意其波形与频率。若为正弦波，只需测出有效值即可换算为其他值（如最大值、平均值等），采用任意一种交流表即可；若为非正弦波，则应区分需测量的是什么值，有效值可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表，平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量机构的仪表常用于交流电压的精密测量。
② 准确度的选择。仪表的准确度越高，价格越贵，维修也较困难。而且，若其他条件配合不当，再高准确度等级的仪表，也未必能得到准确的测量结果。因此，在选用准确度较低的仪表可满足测量要求的情况下，就不要选用高准确度的仪表。通常0.1级和0.2级仪表作为标准表选用，0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用，1.5级以下的仪表一般作为工程测量选用。
③ 量程的选择。要充分发挥仪表准确度的作用，还必须根据被测量的大小合理选用仪表量限。如选择不当，其测量误差将会很大。一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的1/2～2/3以上，而不能超过其最大量程。
④ 内阻的选择。选择仪表时，还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻，否则会带来较大的测量误差。因为内阻的大小反映仪表本身功率的消耗，所以测量电压时应选用内阻尽可能大的电压表。
⑤ 正确接线。测量电压时，电压表应与被测电路并联。测量直流电压时，必须注意仪表的极性，应使仪表的极性与被测量的极性一致。
⑥ 高电压的测量。测量高电压时，必须采用电压互感器。电压表的量程应与互感器二次的额定值相符，一般电压为100V。
⑦ 量程的扩大。当电路中的被测量超过仪表的量程时，可采用外附分压器，但应注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。
⑧ 注意仪表的使用环境要符合要求，要远离外磁场。
2.电流表的选择与使用
电流表（见图4-108）又称安培表，是测量电路中电流大小的常用仪器。电流表主要采用磁电系电表的测量机构。
图4-108 电流表
（1）电流测量电路 电流测量电路如图4-109所示。图中TA为电流互感器，每相一个，其一次绕组串接在主电路中，二次绕组各接一只电流表。三个电流互感器二次绕组接成星形，其公共点必须可靠接地。
图4-109 电流测量电路
（2）电流表的选择和使用注意事项 电流表的测量机构基本相同，但在测量线路中的连接有所不同。因此，在选择和使用电流表时应注意以下几点：
① 类型的选择。当被测量是直流时，应选直流表，即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时，应注意其波形与频率。若为正弦波，只需测出有效值即可换算为其他值（如最大值、平均值等），采用任意一种交流表即可；若为非正弦波，则应区分需测量的是什么值，有效值可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表，平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量机构的仪表常用于交流电流的精密测量。
② 准确度的选择。仪表的准确度越高，价格越贵，维修也较困难。而且，若其他条件配合不当，再高准确度等级的仪表，也未必能得到准确的测量结果。因此，在选用准确度较低的仪表可满足测量要求的情况下，就不要选用高准确度的仪表。通常0.1级和0.2级仪表作为标准表选用，0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用，1.5级以下的仪表一般作为工程测量选用。
③ 量程的选择。要充分发挥仪表准确度的作用，还必须根据被测量的大小合理选用仪表量限。如选择不当，其测量误差将会很大。一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的1/2～2/3以上，而不能超过其最大量程。
④ 内阻的选择。选择仪表时，还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻，否则会带来较大的测量误差。因为内阻的大小反映仪表本身功率的消耗，所以测量电流时应选用内阻尽可能小的电流表。
⑤ 正确接线。测量电流时，电流表应与被测电路串联。测量直流电流时，必须注意仪表的极性，应使仪表的极性与被测量的极性一致。
⑥ 大电流的测量。测量大电流时，必须采用电流互感器。电流表的量程应与互感器二次的额定值相符，一般电流为5A。
⑦ 量程的扩大。当电路中的被测量超过仪表的量程时，可采用外附分流器，但应注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。
⑧ 注意仪表的使用环境要符合要求，要远离外磁场。
3.常用电压表和电流表技术参数
常用电流表和电压表的型号和规格见表4-27。
表4-27 常用电流表和电压表的型号和规格
二、电度表
1.认识电度表
电工用电度表（又称火表，电能表，千瓦小时表，见图4-110）是用来测量电能的仪表，指测量各种电学量的仪表。
图4-110 电度表
单相电度表可以分为感应式单相电度表和电子式电度表两种。目前，家庭大多数用的是感应式单相电度表。其常用额定电流有2.5A、5A、10A、15A和20A等规格。
三相有功电度表分为三相四线制和三相三线制两种。常用的三相四线制有功电度表有DT系列。
三相四线制有功电度表的额定电压一般为220V，额定电流有1.5A、3A、5A、6A、10A、15A、20A、25A、30A、40A、60A等数种，其中额定电流为5A的可经电流互感器接入电路；三相三线制有功电度表的额定电压（线电压）一般为380V，额定电流有1.5A、3A、5A、6A、10A、15A、20A、25A、30A、40A、60A等数种，其中额定电流为5A的可经电流互感器接入电路。
2.单相电度表的接线
选好单相电度表后，应进行检查安装和接线。图4-111所示为交叉接线，图中的1、3为进线，2、4接负载，接线柱1要接相线（即火线），这种电度表目前在我国最常见而且应用最多。
图4-111 交叉接线
3.单相电度表与漏电保护器的安装与接线
单相电度表与漏电保护器安装如图4-112所示。
图4-112 单相电度表与漏电保护器的接线电路
（1）三相四线制交流电度表接线线路 三相四线制交流电度表共有11个接线端子，其中1、4、7端子分别接电源相线，3、6、9是相线出线端子，10、11分别是中性线（零线）进、出线接线端子，而2、5、8为电度表三个电压线圈接线端子，电度表电源接上后，通过连接片分别接入电度表三个电压线圈，电度表才能正常工作。图4-113为三相四线制交流电度表的接线示意图。
图4-113 三相四线制交流电度表的接线示意图
三相四线制交流电度表的接线电路如图4-114所示。
图4-114 三相四线制交流电度表的接线电路
（2）三相三线制交流电度表的接线电路 三相三线制交流电度表有8个接线端子，其中1、4、6为相线进线端子，3、5、8为出线端子，2、7两个接线端子空着，目的是与接入的电源相线通过连接片取到电度表工作电压并接入电度表电压线圈。图4-115为三相三线制交流电度表接线示意图。
图4-115 三相三线制交流电度表接线示意图
三相三线制交流电度表的接线电路如图4-116所示。
图4-116 三相三线制交流电度表的接线电路
（3）单相电度表计量三相电的接线电路 单相电度表接线图如图4-117所示。火线1进2出接电压线圈，零线3进4出。在理解了单相电度表的接线原理及接线方法后，三相电用三个单相电表计量的接线问题也就迎刃而解了，也就是每一相按照单相电度表接线方法接入即可，如图4-118所示。
图4-117 单相电度表接线图
图4-118 单相电度表计量三相电的接线电路
（4）带互感器电度表接线电路 带互感器三相四线制电度表由一块三相电度表配用三只规格相同、比率适当的电流互感器，以扩大电度表量程。
三相四线制电度表带互感器的接法：三只互感器安装在断路器负载侧，三相火线从互感器穿过。互感器和电度表的接线如下：1、4、7为电流进线，依次接互感器U、V、W相电互感器的S1。3、6、9为电流出线，依次接互感器U、V、W相电互感器的S2并接地。2、5、8为电压接线，依次接U、V、W相电。10、11端子接零线。
接线口诀是：电表孔号2、5、8分别接U、V、W三相电源，1、3接U相互感器，4、6接V相互感器，7、9接W相互感器，10、11接零线，如图4-119所示。
图4-119 带互感器三相四线制电度表接线
三相电度表中如1、2、4、5、7、8接线端子之间有连接片时，应事先将连接片拆除。带互感器三相四线制电度表接线组装如图4-120所示。
图4-120 带互感器三相四线制电度表接线组装图
表4-28为部分常用电能表的型号和规格。
表4-28 部分常用电能表的型号和规格
三、无功功率表
（1）测量三相无功功率的方法 包括一表法、两表法和三表法三种。
① 一表法测量三相无功功率电路。如图4-121（a）所示，把UVW加到功率表的电压支路上，电流线圈仍然接在U相，这时功率表的读数为Q′=UVWIUcos（90°- ϕ）。对称三相电路中的无功功率为Q=ULILsinϕ（UL、IL为线电压与线电流）。只要把上述有功功率表读数Q′乘以
，就可得到对称三相电路的总无功功率。
图4-121 三种测量三相无功功率电路
② 两表法测量三相无功功率电路。用两只功率表或三相二元功率表测量三相无功功率的线路如图4-121（b）所示。得到的三相电路无功功率Q=/ ［2 （Q1+Q2）］。当电源电压不完全对称时，两表跨相法比一表跨接法误差小，因此实际中常用两表跨相测量三相电路的无功功率。
③ 三表法测量三相无功功率电路。在实际被测电路中，三相负载大部分是不对称的，因此常用三表法测量，其接线如图4-121（c）所示。三相总无功功率为Q=QU=1/（Q1+Q2+Q3），即只要把三只有功功率上的读数相加后再除以，就得到三相电路的总无功功率。因此，三表法适用于电源对称、负载对称或不对称的三相三线制和三相四线制电路。
（2）三相无功功率测量电路 如图4-122所示。
图4-122 三相无功功率测量电路
表4-29为常用功率表的型号和规格。
表4-29 常用功率表的型号和规格
