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1、第二章 电流与电压的测量 第一节第二节第三节 第四节第五节 第二章 电流与电压的测量 2-1 直流电流表与电压表 1.掌握磁电系测量机构的结构和工作原理。 2.熟悉磁电系仪表的优缺点。 3.掌握直流电流表、电压表的组成。 4.了解检流计的结构，并熟悉其使用方法。 第二章 电流与电压的测量 在磁电系测量机构的基础上配上不同的 测量线路，就能组成各种不同用途的直流 电流表和直流电压表。 演示电表只有一个测量机构（俗称表 头），配合不同的测量板时，就能组成 各种不同量程的电流表、电压表或检流 计。 一、磁电系测量机构 第二章 电流与电压的测量 测量机 构 转换开关 分流电阻 演示用电表 第二章 电流
2、与电压的测量 磁电系测量机构中游丝的作用有两个:一是产生反 作用力矩； 二是把被测电流导入和导出可动线圈。 第二章 电流与电压的测量 1、磁电系测量机构的结构 固定部分磁路系统 磁电系测量机构 可动部分线圈 游丝的作用： 1.产生反作用力矩 2.引导电流出入线圈 第二章 电流与电压的测量 永久磁铁 标度尺 机械调 零旋钮 游 丝 铁 心 引出线 指 针 磁电系测量机构的结构 极 掌 平衡锤 第二章 电流与电压的测量 磁感应阻尼器 在动圈中加装短路线圈，利用短路线 圈中产生的感生电流与磁场相互作用产 生阻尼力矩。 第二章 电流与电压的测量 据磁路系统的结构不同，又可分为： 外磁式：永久磁铁在可动
3、线圈的外部。 内磁式：永久磁铁在可动线圈的内部。可节 约磁性材料，而且体积小、成本低、对外磁泄 漏少，近年来被广泛使用。 内外磁式：可动线圈的内、外部都有永久磁 铁，故磁性更强，结构可以更紧凑。 磁电系测量机构中的磁路系统 第二章 电流与电压的测量 外磁式 内磁式 内外磁式 磁电系测量机构的磁路系统 第二章 电流与电压的测量 2、磁电系测量机构的工作原理 磁电系测量机构是根据通电线圈 在磁场中受到电磁力矩而发生偏转 的原理制成的。 第二章 电流与电压的测量 当可动线圈中通入电流时，载流线圈在永久磁铁的 磁场中受到电磁力矩的作用而发生偏转。由于MI， 即通过线圈的电流越大，线圈受到的转矩越大，仪
4、表 指针偏转的角度也越大；同时，游丝扭得越紧，由 于Mf，故反作用力矩也越大。当线圈受到的转动 力矩与反作用力矩大小相等时，MMf，线圈就停留 在某一平衡位置，此时，指针就指示出被测量的大小 。 第二章 电流与电压的测量 磁电系测量机构的工作原理 第二章 电流与电压的测量 磁电系仪表的特点 优点： 准确度高、灵敏度高。 功率消耗小。 刻度均匀。 缺点： 过载能力小。 只能测量直流。 第二章 电流与电压的测量 直流电流表的组成 二、直流电流表 1、直流电流表的组成 第二章 电流与电压的测量 磁电系测量机构的基本参数包括内阻RC (也称表头 内阻) 和满刻度电流IC (也称表头灵敏度)。表头内阻是
5、 指可动线圈所绕漆包线的直流电阻，严格地讲还包括 上下游丝的直流电阻，其值一般在几百欧到几千欧之 间。表头灵敏度是指它的满刻度电流，一般为几十到 几百微安。其值越小，说明测量机构的灵敏度越高。 第二章 电流与电压的测量 设磁电系测量机构的内阻为RC，满 刻度电流为IC，被测电 流为IX，则分流 电阻RA的大小可以按下述步骤进 行计算 。 第一步，先计算电流量程扩大倍数 第二步，计算分流电阻 2、分流电阻的计算 第二章 电流与电压的测量 例 现有一只内阻为200、满刻度电流为 500A的磁电系测量机构，由于生产需要，要将其 改制成量程为1A的直流电流表，问应并联多大的分 流电阻? 解：先求电流量
6、程扩大倍数 应并联的分流电阻为 答：若要将其改制成量程为1A的直流电流表， 应并联一只0.1的分流电阻。 第二章 电流与电压的测量 分流电阻一般采用电阻率较大、电阻温度 系数很小的锰铜制成。 当被测电流小于30A时，可采用内附分流器 。 当被测电流大于30A时，可采用外附分流器 。 第二章 电流与电压的测量 外附分流器及其接线 电流端钮 电位端钮 第二章 电流与电压的测量 开路式分流器 闭路式分流器 3、多量程直流电流表 第二章 电流与电压的测量 三、直流电压表 直流电压表的组成 1、直流电压表的组成 第二章 电流与电压的测量 目前，许多多量程直流电流表都采用了闭路式分流 电路。 第二章 电流
7、与电压的测量 第一步：先计算磁电系测量机构的额定电压 UC=IcRc 第二步：计算电压 量程扩大倍数 第三步：计算所需串联的分压电 阻 2、分压电阻的计算 第二章 电流与电压的测量 分压电阻一般应采用电阻率大、电阻温度系数小的 锰铜丝绕制而成。分压电阻也分为内附式和外附式两 种。通常量程低于600V时，可采用内附式；量程高 600V 时，应采用外附式。外附式分压电阻是单独制的 ，并且要与仪表配套使用。 第二章 电流与电压的测量 例 现有一只内阻为500、满刻度电流为100A的磁电系测 量机构，根据实际需要，要将其改制成50V量程的直流电压表， 问应串联多大的分压电阻？该电压 表的总内阻是多少？
8、 解：先求出测量机构的额定电压 UC=IcRc=100106500=0.05 V 再求出电压量程扩大倍数 应串联的分压电阻为 Rv=（m1)Rc（1 0001）500=499 500 该电压 表的总电阻为 RRc+Rv500499 500500 000500 k 第二章 电流与电压的测量 多量程直流电压表 3、多量程直流电压表 第二章 电流与电压的测量 电压灵敏度 电压灵敏度的作用： （1）表示电压表指针偏转到满刻度时取自被 测电流的电流值。 （2）能方便地计算出该电压表各量程的内阻 。 电压灵敏度的意义：电压灵敏度越高，相同 量程下电压表的内阻越大，取自被测电路的电 流越小，对被测电路的影响
9、越小，测量准确度 越高。 第二章 电流与电压的测量 电压灵敏度为20kV，表示测量直流电压， 当指针偏转到满刻度时，取自被测电路的电流 是1V 20k50A，在10V挡时电压表内阻 是10 20k 200k 第二章 电流与电压的测量 四、直流磁电系检流计 磁电系检流计是一种专门用来测量 微小电流或电压的高灵敏度仪表，主 要用于以直流电工作的电测仪器中作 指零仪使用。 第二章 电流与电压的测量 为提高检流计的灵敏度，结构上要采用 以下措施： 采用张丝或悬丝支撑代替轴尖轴承结构 用光标指示装置代替指针 1、直流磁电系检流计的结构 第二章 电流与电压的测量 张丝支撑结构悬丝支撑结构 第二章 电流与电
10、压的测量 光标指示原理复射式光点检流计 第二章 电流与电压的测量 2、使用检流计的注意事项 搬动时必须轻拿轻放。 使用时要按正常工作位置放置。有水准仪者， 使用前要先调整好水平；没有水准仪者也应安放 在水平位置使用。 搬动或使用完毕，应将止动器锁上。无止动器 的，要合上短接动圈的开关，或用导线将两接线 端子短路。 禁止用万用表或电桥直接测量检流计的内阻。 检流计应放置在于燥、无尘、无振动的场所使 用或保存。 第二章 电流与电压的测量 思考与练习 简述磁电系测量机构的工作原理。 磁电系测量机构中游丝的作用是什么？ 磁电系仪表的优点和缺点有哪些？ 计算分流电阻的步骤有哪些？ 如何连接分流电阻？ 为
11、什么多量程直流电流表多采用闭路式 分流电路？ 检流计的特点是什么？主要用途是什么 ？返回章目录 第二章 电流与电压的测量 2-2 交流电流表与电压表 1.熟悉电磁系测量机构的结构及工作原理。 2.熟悉电磁系仪表的优缺点。 3.掌握交流电流表、电压表的组成。 4.熟悉整流系测量机构的结构及工作原理。 第二章 电流与电压的测量 配 电 柜 上 的 交 流 仪 表 第二章 电流与电压的测量 1T1-A 型 电 磁 系 电 流 表 第二章 电流与电压的测量 一、电磁系测量机构 电磁系测量机构主要由固定线圈和可动 软磁铁片组成。这里，游丝的作用只是产 生反作用力矩，而不通过电流。 根据其结构形式的不同，
12、可分为吸引型 和排斥型两类。 1、电磁系测量机构的结构 第二章 电流与电压的测量 吸引型测量机构 第二章 电流与电压的测量 排斥型测量机构 第二章 电流与电压的测量 磁感应阻尼器原理示意图 第二章 电流与电压的测量 吸引型测量机构工作原理 电流正向电流反向 第二章 电流与电压的测量 排斥型测量机构工作原理 电流正向电流反向 第二章 电流与电压的测量 2、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。 第二章 电流与电压的测量 指针偏转角与线圈中电流的关系 吸引型测量机构：转动力矩取
13、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。转动力矩的大小 应与线圈磁势的平方成正比。 排斥型测量机构：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。排斥型测量机构转动力矩的 大小也应与线圈产生磁势的平方成正比。 第二章 电流与电压的测量 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 MK1（N I）2 上式说明，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。 第二章 电流与电压的测量 电磁系仪表的特点 优点： 既可测量直流，又可测量交流。 过载能力强，制造
14、成本低。 缺点： 标度尺刻度不均匀。 易受外磁场影响。 第二章 电流与电压的测量 电磁系电流表的刻度不均匀 第二章 电流与电压的测量 磁屏蔽的原 理 无定位结构 第二章 电流与电压的测量 二、电磁系交流电流表 电磁系交流电流表通常由电磁系测量机 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。 第二章 电流与电压的测量 电磁系电流表 安装式电磁系电流表：一般制成单量程 ，但最大量程不得超过200A。在测量较大 的交流电流时，仪表须与电流互感器配合 使用。 便携式电磁系电流表：一般都制成多量 程的。但它不能采用并联分流电
15、阻的方法 扩大量程。而是采用将固定线圈分段，然 后利用分段线圈的串、并联来实现。 第二章 电流与电压的测量 双量程电磁系电流表原理 线圈串联 线圈并联 第二章 电流与电压的测量 三、电磁系交流电压表 电磁系交流电压表由电磁系测量机构与 分压电阻串联组成。 安装式交流电压表:一般都做成单量程的 ，且最大量程不超过600V。要测量更高 的交流电压时，仪表要与电压互感器配 合使用。 便携式交流电压表:一般都做成多量程 的 ，并采用了共用式分压电路。 第二章 电流与电压的测量 双量程电磁系电压表 第二章 电流与电压的测量 为保证足够的励磁磁动势，要求电磁系电压表固定线 圈的匝数 尽量多。但是线圈匝数总是有限的，因此电流就不能 太小，这就意 味着分压电阻不能太大。所以，电磁系电压表的内阻 较小，一般只有几十到几百/V， 而其功耗较大，灵敏度较低，故一般不适宜制造低量 程的电磁系电压表。 第二章 电流与电压的测量 四、整流系交流电压表 整流系电流表和电压表 第二章 电流与电压的测量 整流系交流电压表的组成 磁电系测量机构和整流装置组成的仪表 称为整流系仪表。 整流系交流电压表是在整流系仪表的基
