第三章 交流电压和电流的测量.ppt

* * 第三章 交流电压和电流的测量 学 习 要 点 1、了解电磁系测量机构的结构及工作原理 2、掌握电磁系测量机构的优缺点 电流表和电压表的选择和使用 3、重点掌握电磁系电流表及电压表的测量原理 4、难点为电磁系电流表和电压表的量程扩大问题 仪用互感器的工作原理及使用注意事项 第1节 电磁系测量机构 线圈通入电流时产生磁场，使其内部的固定铁片和可动铁片同时被磁化。由于两铁片同一端的极性相同，因此两者相斥，致使可动铁片受到转动力矩的作用，从而通过转轴带动指针偏转。当转动力矩与游丝的反抗力矩相平衡时，指针便停止偏转。 电磁系测量机构即可测量直流，又可测量交流。是一种交直流两用的电工仪表。 一、电磁系测量机构的结构 电磁系测量机构主要由固定线圈和可动的软磁铁片组成。根据其结构形式的不同，可分为吸引型和排斥型两类。 1、吸引型测量机构 2、排斥型测量机构 二、电磁系测量机构的工作原理 1、吸引型电磁系测量机构的工作原理 当固定线圈通电后，线圈产生的磁场将可动铁片磁化，对铁片产生吸引力，使固定在同一转轴上的指针随之发生偏转，同时游丝产生反作用力矩。线圈中电流越大，磁化作用越强，指针偏转角就越大。当游丝产生的反作用力矩与转动力矩相平衡时，指针就稳定地停留在某一位置，指示出被测量的大小。 显然，当流过线圈的电流方向改变而大小不变时，线圈产生的磁场极性及可动铁片被磁化的极性也同时改变，但它们之间的作用力仍是吸引力，转动力矩的大小和方向不变，保证了指针偏转角不会改变。所以，吸引型测量机构可用来组成交、直流两用仪表。 2、排斥型电磁系测量机构的工作原理 当电流通过固定线圈时产生磁场，使固定铁片和可动铁片同时磁化，且两铁片的同一侧为相同的极性。由于同性磁极相互排斥，产生转动力矩使可动铁片转动，带动指针偏转。当游丝产生的反作用力矩与转动力矩相平衡时，指针就稳定地停留在某一位置，指示出被测量的大小。如果线圈中电流方向改变，线圈产生的磁场方向也随之改变，两铁片的磁化极性也同时改变，但其相互间的排斥力的方向不变。所以，排斥型的结构同样适用于交、直流测量中。 电磁系测量机构的工作原理：利用通电流的固定线圈产生磁场，使铁心磁化。然后利用线圈与铁心（吸引型）或铁心与铁心（排斥型）相互作用产生转动力矩，带动指针偏转。 3、指针偏转角与线圈中电流的关系 对吸引型结构来讲，电磁系测量机构的转动力矩取决于固定线圈的磁场和可动铁片被磁化后的磁场强弱，而它们磁场的强弱又都与被测电流有关。可见，转动力矩的大小应与线圈磁势的平方成正比。 对排斥型结构来讲，其转动力矩取决于固定铁片和可动铁片被磁化后磁场的强弱，而它们的磁场也都与被测电流有关。所以，排斥型结构转动力矩的大小也应与线圈产生磁势的平方成正比。 显然，电磁系测量机构的转动力矩与线圈磁势的平方成正比，即 式中K1是一个系数，与线圈和铁片的尺寸、形状、材料及它们相互间位置有关。 当可动铁片在转动力矩M的作用下转动时，游丝也要产生反作用力矩Mf 。当 M=Mf 时，可动部分停止在某一平衡位置，指针就有一个稳定的偏转角。 式中K=K1/D也是一个系数;D是游丝的反作用系数. 结论:电磁系测量机构指针的偏转角与被测电流的平方成正比,因此可用来测量被测电流的大小. 三、电磁式仪表的特点 1、既可测量直流，又可测量交流。但由于测量直流时有磁滞误差，故只有当铁片采用优质坡莫合金时，才可以制成交、直流两用仪表。 2、可直接测量较大电流，过载能力强，并且结构简单，制造成本低。这是由于被测电流不经过游丝进入线圈，而绕制固定线圈的导线也可以粗些的缘故。 3、标度尺刻度不均匀。因为电磁系仪表指针的偏转角与被测电流的平方成正比，故标度尺的刻度具有平方律的特性，即起始段分布较密，而末段分布稀疏。 4、易受外磁场影响。电磁系仪表的磁场由固定线圈通入电流而产生，强度较弱，故极易受外磁场影响，因此必须设法减小其影响。常用的方法有磁屏蔽法和无定位结构法（不论仪表放置的位置如何，外磁场对测量机构的作用总是相互抵消的）。 一、电磁系电流表 电磁系电流表由电磁系测量机构组成。由于电磁系电流表的固定线圈直接串联在被测电路中，所以要制造不同量程的电流表时，只要改变线圈的线径和匝数即可。 安装式电磁系电流表一般制成单量程，且最大量程不超过200A。这是因为电流太大时，靠近仪表的导线产生的磁场会引起仪表较大的误差，且仪表端钮若与导线接触不良时，会严重发热酿成事故。因此在测量较大交流电流时，仪表须与电流互感器配合使用。 便携式电磁系电