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1、6.4 感应系仪表（了解）,感应系仪表是利用导体在交流磁场中产生感应电流并受到作用力的原理制成的。 主要用途是计量负载所消耗的电能，即用作电度表。 它只能在交流电路中使用，准确度较低。 通常，测量直流电能的电能表多采用电动系电表的测量机构，,电度表按用途分为：有功电度表和无功电度表。 按相数可分为：单相电度表和三相电度表。本节只介绍单相有功电度表的原理和结构。,为测量电能，就要对功率进行随时间的累积计算，因此在电能表中采用了积算机构来代替电表指针。,6.4.1感应系仪表的构造,电度表都有驱动元件、 转动元件、 制动 元件、计数机构等部件构成。,驱动元件。 驱动元件由电压元件（电压线圈及其铁心）
2、和电流元件（电流线圈及其铁心）组成。 转动元件。 转动元件由可动铝盘和转轴组成。 制动元件。制动元件是一块永久磁铁， 在转盘转动时产生制动力矩， 使转盘转动的转速与用电器的功率大小成正比。 计算机构。 计算机构又叫计算器， 它由蜗杆、 蜗轮、 齿轮和字轮组成。,6.4.2铝盘所受的转矩,当通入交流电时，电压线圈和电流线圈两种交变的磁通穿过铝盘时， 在铝盘内感应产生涡流，,涡流与电磁铁的磁通相互作用， 产生一个转动力矩， 使铝盘转动。,1电流电磁铁；2电压电磁铁； 3铝盘； 4回磁板,电度表的磁路和电路,电压元件铁心上装有用钢板冲制成的回磁板。回磁板的下端伸入铝盘下部，隔着铝盘与电压元件的铁心柱
3、相对应，构成电压线圈工作磁通的回路。,假设在某时刻，通过线圈的电流正在减小，电压和电流线圈所产生的磁通也同时减少，于是在铝盘中感应出涡流，涡流的方向由楞次定律确定。,穿过铝盘的三个磁通 的大小和方向均随时间而变，即是交变磁场，从而在铝盘中感应涡流 和 ，它们与各自对应的磁通符合右手定则。,t1、t2分别为f1、f2对转轴形成的瞬时转矩。,f1：fu与i相互作 用产生的瞬时力。,f2：f与iu相互作 用产生的瞬时力。,电压磁通 和涡流 作用产生瞬时转矩：,平均转矩:,电流磁通 与涡流 作用产生的平均转矩：,若以1为参考正方向，则,如果忽略磁滞和磁饱和的影响，则,合成转矩与负载消耗的有功功率成正比
4、。,6.4.3 制动磁铁的作用,当铝盘在转动力矩的作用下转动时，切割穿过它的永久磁铁的磁通，将在其上产生一个涡流 这个涡流与永久磁铁的相互作用，将产生一个作用于铝盘与其转动方向相反的力矩Tb，称为制动力矩。 铝盘转动越快，切割穿过它的磁力线就越快，所引起的磁通变化率就越大，产生的涡流越大，则制动力矩就越大； 所以制动力矩和铝盘的转速n（转/秒）成正比，即,当铝盘在转动力矩的作用下开始转动后，随着转速的增加，其制动力矩不断增加，直到制动力矩与转动力矩相平衡。此时，作用于铝盘的总力矩为零，铝盘的转速不再增加，而是稳定在一定的转速下。 这时 ，故有,电功与电度表铝盘的转数成正比。,6.5 流比计 兆
5、欧表（自学）,兆欧表：用于检查电机、电器及线路的绝缘情况和测量高值电阻。,1. 结构,两个线圈固定在同一轴上且相互垂直。一个线圈与电阻R串联，另一个线圈与被测电阻Rx串联，两者并联接于直流电源。,线圈1的电流Il与气隙磁场相互作用产生转动力矩M1；线圈2的电流I2也与气隙磁场相互作用产生反作用力矩M2，M1与M2方向相反.,由于气隙磁场是不均匀的，所以转动力矩M1不仅与线圈1的电流I1成正比，而且还与线圈所处的位置（用指针偏转角表示）有关。,在测量时，通过线圈的电流:,测量Rx时，随Rx的改变，I2改变，而I1基本不变。线圈1主要用来产生反作用力矩，这个力拒基本不变。,线圈受到磁场的作用，产生
6、两个方向相反的转矩:,f1 (a)和 f2 (a)分别为两个线圈所在处的磁感应强度与偏转角a 之间的函数关系。,T1 = k1 I1 f1 (a),T2 = k2 I2 f2 (a),仪表的可动部分在转矩的作用下发生偏转，直到两个线圈产生的转矩平衡。,当两个线圈产生的转矩平衡时，有 T1 = T2,即 k1 I1 f1 (a) = k2 I2 f2 (a),上式表明，偏转角a与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。,因,所以,结论： 偏转角a与被测电阻Rx有一定的函数关 系，a角可以反映出被测电阻的大小。,仪表的偏转角a与电源电压U无关，所以手摇发电机转动的快慢不影响读数。,当Rx0时，I2最大
7、，兆欧表的指针在转动力拒和反作用力矩的作用下偏转到最大位置，即“0”位置。,当Rx时，I20，指针在反作用力矩的作用下偏转到最小位置，即“位置. 所以兆欧表可以测量0之间的电阻。,6.x 电工测量,电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方法外，工程实践中常用电工测量仪表去测量。,1. 电流的测量,测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流电流通常用电磁式电流表。,1）磁电系直流电流表,a).工作原理：,在磁电系测量机构中，由于可动线圈的导线很细，而且电流还要经过游丝，所以允许通过的电流很小，约几微安到几百微安。要测量较大的电流，必须加接分流电阻。因此，
8、磁电系电流表实际上是由磁电系测量机构与分流电阻并联组成的。,即：若为了扩大电流表的量程，在测量机构上并联一个分流电阻 RA 。,式中：R0 测量机构的电阻，RA 分流器的电阻。,可得，分流电阻,可知，需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。,其中，n为扩程倍数（分流系数）。,要使电流表量程扩大n倍，所并联的分流电阻RA应为测量机构内阻R0/(n-1)。 对于同一测量机构，只要配上不同的分流电阻，就能制成不同量程的电流表。 一般情况下，RA比R0小得多，被测电流I的绝大部分要经分流电阻分流，实际通过测量机构的电流I0只是I的很小一部分。 当R0与RA数值一定时，I与I0之比也是一定的。因此，只要将电
9、流表标度尺的刻度放大I/I0倍，就能用仪表指针的偏转角来直接反映被测电流的数值。,例1: 有一磁电式电流表，当无分流器时，表头的满标值电流为5mA，表头电阻为20 W。今欲使其量程（满标值）为1A，问分流器的电阻应为多大？,=0.1005,解：,b) 多量程直流电流表,多量程直流电流表一般采用并联不同阻值分流电阻的方法来扩大电流量程。,开路式分流电路,闭路式分流电路,2）电磁系交流电流表,a).工作原理：,电磁系测量机构本身就是电流表，只要将被测电流接入固定线圈中即可。 由于固定线圈的线径较粗，可以流入大电流，因而不需要分流器。 但电磁系仪表的磁场靠线圈产生，为了得到一定的磁场强度，匝数应足够
10、多。线径不能用得很粗，否则重量太大。 由于线径细而匝数多，内阻因而较大，消耗功率较多，测量时将带来一定的误差。,b) 多量程交流电流表,因为线圈内阻较大，对一定的电流分配关系，分流器电阻也大，它的尺寸和功耗也要增大，这样做不合理。 所以，当构成多量程电流表时，不宜采用分流器。 为构成多量限电流表，通常是将固定线圈分段绕制，采用线圈串并联结合的方法改变量程。如图为双量限电流表；,如将线圈分成四段绕制，通过四段的串联、并联和混联可构成三个量限的电流表。设该线圈的线径允许流过的电流为，则通过串并联可得到、和的量限；,3）钳形电流表,用普通电流表测量电流时，需要将电路切断、停机后才能将电流表接入测量，这很麻烦，有时正常运行的电动机不允许这样做。,钳形电流表由电流互感器和电流表组成。 电流互感器的铁心在捏紧扳手时可以张开，被测电流通过的导线可以不必切断就可穿过铁心张开的缺口； 当放开扳手后铁心闭合，穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。从而使二次线圈相连接的电流表便有指示 。 钳形表一般准确度不高，常为2.55级。,
