电气测量 第二章..ppt

第二章 电流与电压的测量 第一节 电流与电压的测量方法 第二节 磁电系仪表 第三节 磁电系检流计 第四节 电磁系仪表 第五节 电动系仪表 第六节 测量用互感器 第七节 万用电表 第八节 直流电位差计 第九节 电流表与电压表的使用 本章要点 本章主要介绍磁电系、电磁系和电动系三种仪表，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。而且在配置某些变换电路之后，还可以用于测量其他电磁量或作为指示器件。是从事电气技术的人员应具备的基本知识。 电压表和电流表的附属装置，包括分流器、附加电阻和互感器的结构原理及其计算方法。也是测量电压和电流必须掌握的技术。 本章还介绍万用表、检流计和电位差计。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。其内容可根据教学时数和专业需要选择讲授或布置学生自学。 第一节 电流与电压的测量方法 一、直接测量： 测量电流、电压一般都用直接测量，即用直读式模拟或数字的电流、电压表。测电流时与被测电路串联，测电压时与被测电路并联，但应注意连接在电路中的位置，如图所示。 二、间接测量： 在特殊情况下，可以用间接法测量。例如在已焊好元件的印制板上，通过测量某电阻两端电压求得电流，或测量通过电阻的电流，求出电阻两端的压降。 第二节 磁电系仪表 一、磁电系仪表结构 二、磁电系仪表工作原理 可动线圈通电后，由于线圈在磁场中受到电磁力矩的作用使指针产生偏转，当可动线圈稳定后，可认为驱动力矩等于反作用力矩，并推出仪表偏转角与电流关系为 三、技术性能 1.灵敏度高、准确度高、表耗功率低 由于永久磁铁与铁心间的气隙小，气隙间的磁感应强度比较强，所以磁电系仪表有比较高的灵敏度，可测到 0.1μA。且磁感应强度较强时，驱动力矩大，可采用反作用力矩系数比较大的游丝。得到较大的定位力矩，使摩擦力矩的影响减小。同时内部磁场较大，外磁场的影响被削弱。还因为通过仪表的电流小，能降低表耗功率，对被测电路的影响小。所以磁电系仪表是一种应用广泛具有高灵敏度高准确度低表耗功率的仪表。 2.具有均匀等分的刻度 磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度均匀等分，易于标尺的制作。 四、电流表分流器 磁电系仪表可以通过分流器扩大其量程，也可以并联若干个电阻，更换输入接头，可组成多量程的电流表。 分流器电阻的计算 按分流器的电路结构，被测电流只有一部分通过 电流表线圈，其余则通过分流器，可以证明通过电流表线圈的电流与被测电流的关系为 五、电压表的附加电阻 扩大电压表量程可以串联附加电阻，设直接测量的量程为 ，测量机构内阻为 ，串联附加电阻 后，可将电压量程扩大为 ，则 与 的关系可由下式求得 第三节 磁电系检流计 一、结构 检流计是一种具有极高灵敏度的电流表，为提高检流计的灵敏度，动圈采用无骨架结构，减少厚度，既减轻动圈重量，又缩短磁路的工作气隙。使气隙中的磁感应强度增大。 可动部分不用轴和轴承的支撑方式，改用张丝或吊丝悬挂动圈，以消除因轴尖所产生的摩擦，使之可在很小的力矩下都能工作。 对非便携式的检流计，还可以用光标代替指针。 光标指示和指针指示的示意图 二、可动部分的运动特性 检流计的灵敏度高，动圈不用铝制框架，没有框架的阻尼效果，全靠动圈与外电阻构成的回路产生阻尼。动圈一旦施加了驱动力矩，就会因为惯性冲力摆过平衡点，加上可动部分的重量轻、阻力小，又没有轴承磨擦力，所以在定位力矩作用下，会在平衡点左右摇摆不停，不能很快停在平衡位置上，这种摇摆甚至会延续了几分钟或者几十分钟。 三、可动部分的运动方程 设检流计的可动线圈通电后产生力矩为M，并在M作用下绕轴运动，根据牛顿第二定律，力矩M随时要与阻力矩、阻尼力矩以及惯性力矩相平衡，或用转角的运动方程表示。 当阻尼系数不同时，方程的解将有三种不同形式，并分别称为过阻尼、欠阻尼和临界阻尼。 可动线圈运动方程及解的三种形式 第四节 电磁系仪表 一、电磁系仪表的结构 电磁系仪表结构有吸引型和推斥型两种形式 二、电磁系仪表的工作原理 驱动力矩：吸引型的驱动力矩是利用线圈通电后，对可动铁心产生吸引力，使指针偏转。推斥型则靠线圈同时对固定、可动铁心进行磁化，由于磁化的极性相同，产生互斥而形成驱动力矩。可推出