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掌握磁电系、电磁系、电动系仪表的原理以及用它测量电压、电流的方法。这三种仪表不仅可以用来测量电压、电流,在配置变换电路后,还可以测量其它电磁量或非电量,是从事电气技术的人员应具备的仪表知识的最基本内容。 掌握电压表和电流表的附属装置,包括分流器、附加电阻、互感器的结构原理及其计算方法,这是测量电压和电流必须掌握的技术。 掌握万用表、检流计和电位差计的基本原理。万用表是现场工作最常用的工具之一,检流计和电位差计则是校准和精密测量中常用的仪器。 2、有一满偏电流 ,内阻 磁电系表头,欲制成多量程电流电压表,电路如图所示,求各电阻值。 练习: 第二章 电流与电压的测量 重点 1、磁电系,电磁系,电动系。 2、电压表和电流表的附属装置: 分流器,附加电阻,互感器。 3、万用表,检流计,电位差计。 第一节 电流和电压的测量方法 一、直接测量 电流表串联,内阻: 电压表并联,内阻: 式中, 为测量值允许的相对误差。 GB/T 7676.2-1998 直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第2部分:电流表和电压表的特殊要求 电流表线圈应接在低电位端 电压表接地标志应接在低电位端 目的:使仪表的带电线圈与外壳之间不至有太高电压,减少干扰。 二、间接测量 某些特殊情况: 例1:内阻较大的电源,测其空载电压。 例2:不允许断电或电路中有非线性元件,需测量电流。 常见:通过采样电阻,将电流转换成电压进行测量。例,测零序电流;A/D的输入量也要求是电压。 第二节 磁电系仪表 磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。 与整流元件配合,可以用于交流电流与电压的测量. 与变换电路配合,还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量,还可用来测量多种非电量,例如温度、压力等。 采用特殊结构时,可制成检流计,流比计。 一、磁电系测量机构的结构 1、外磁式(永久磁铁在可动线圈之外) 根据磁路形式的不同,分为外磁式、内磁式、内外磁结合式三种结构。 固定部分: 永久磁铁、极掌、固定在支架上的圆柱形铁芯 可动部分: 绕在铝框架上的可动线圈、线圈两端的两个半轴、与转轴相连的指针、平衡锤、游丝。 固定部分: 永久磁铁、极掌、固定在支架上的圆柱形铁芯 永久磁铁采用高剩磁和高矫顽力的硬磁材料制作,极掌和圆柱形铁芯则用高磁导率的软磁材料制成。 铁芯放在两极掌之间,并与两极掌间形成一个均匀的环形气隙。 可动部分: 绕在铝框架上的可动线圈、线圈两端的两个半轴、与转轴相连的指针、平衡锤、游丝。 可动线圈通电后,与永久磁铁的磁场相互作用形成转动力矩,使可动线圈偏转。 反作用力矩由游丝产生。游丝一般用两个,而且盘绕的方向相反,每个游丝都是一端与可动线圈相连,另一端固定在支架上。 游丝还作为将电流引入可动线圈的引线。 阻尼力矩由绕制线圈的铝框架产生。 铝框架产生的阻尼力矩 当导体在磁场中切割磁力线运动时,其产生的感应电流方向可用右手定则判定。 根据左手定则判断带电导体在磁场中受到的安培力的作用。 左通力右生电 2、内磁式(永久磁铁在可动线圈之内) 结构紧凑。 漏磁小,气隙中磁感应强度大,抗外磁场干扰能力强。 较外磁式结构更先进。 3、内外磁结合式(将外磁式的铁心改成磁铁) 气隙中磁感应强度大。 二、磁电系测量机构的工作原理 1、磁电系测量机构的驱动力矩 1)、通入直流电流 2)、通入周期电流 2、磁电系测量机构的反作用力矩 3、磁电系测量机构的阻尼力矩——电磁阻尼力矩 主要由铝框提供阻尼力矩,可动线圈与外电路构成的闭合回路也提供阻尼力矩。 铝框中的感应电动势 感应电动势产生的电流 电流在磁场中受力 力矩 对照阻尼力矩的公式 可知,铝框在磁场中运动时产生阻尼力矩: 阻尼系数为: 类似地,可动线圈阻尼系数为: 仪表制成后,P1确定,P2随外电路变化。 平衡时: 4、磁电系测量机构的读数方程 一般式: 即: 三、技术性能 灵敏度高。因为气隙间的磁感应强度B比较强,灵敏度SI与B成正比。 表头过载能力小 流过表头的电流小,仪表的功耗也小。 由于气隙间的磁感应强度B比较强,同样的灵敏度,游丝的弹性系数大,定位力矩比较大,摩擦力矩的影响就可以削弱。同时,B比较强,外磁场的影响就相对削弱。所以,磁电系仪表具有较高的准确度。 标尺刻度均匀。 四、使用范围 用于测量直流电流或电压。 若通入周期电流: 频率小于可动部分的固有振动频率时,指针随电流方向的变化左右摆动; 频率大于可动部分的固有振动频率,指针偏转角与电流平均值有关。若平均电流为零,指针静止不动。若有直流分量,指针指示直流分量。 测量交流时,要配上整流装置构成整流系仪表。 五、表头(测量机构)参数 一般为微安或毫安级。 几十~几百欧姆。 注意:不能用万
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