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1、第三章第三章 电工工仪表及其表及其应用用申忠如电气测量技术第三章仪表1、指指针式式电工工仪表概述表概述2申忠如电气测量技术第三章仪表参参考考书3图 3-11、指指针式式电工工仪表概述表概述1.1 基本基本结构构NS123456784-表表针5-阻尼叶片阻尼叶片6-游游丝7-线圈圈固定部分固定部分:1- 表表 盘2-轴承支架承支架3-磁磁 铁可可动部分部分:申忠如电气测量技术第三章仪表41、指指针式式电工工仪表概述表概述1.2 工作原理工作原理图 3-1NS12345678电磁力矩磁力矩 驱动力矩力矩机械力矩机械力矩制制动力矩力矩机械力矩机械力矩 = 电磁力矩磁力矩申忠如电气测量技术第三章仪表5
2、1、指指针式式电工工仪表概述表概述1.3 主要性能指主要性能指标1.4 分分类灵敏度、准确度、刻度灵敏度、准确度、刻度单位、功率位、功率损耗（耗（输入阻入阻抗）、阻尼抗）、阻尼时间、过载能力能力. 磁磁电系；系； 电磁系；磁系； 电动系；系； 静静电系；系； 感感应系；系； 热电系系. .申忠如电气测量技术第三章仪表1、指指针式式电工工仪表概述表概述1.5 性能符号性能符号6申忠如电气测量技术第三章仪表2、磁磁电系系仪表表2.1 基本基本结构和工作原理构和工作原理 N SI1I2F1F2+-图3-2 磁磁电系系仪表表结构构M=DM=INBSM电磁磁驱动力矩力矩D机械制机械制动力矩力矩游游丝偏偏
3、转角角W游游丝力矩系数力矩系数D=WI电流的平均流的平均值申忠如电气测量技术第三章仪表2、磁磁电系系仪表表2.2 特点特点2.3 应用用申忠如电气测量技术第三章仪表92、磁磁电系系仪表表2.4 系系统误差分析差分析思路思路:从分析从分析仪表表结构构和和测量原理入手量原理入手申忠如电气测量技术第三章仪表2、磁磁电系系仪表表磁磁电式式仪表的表的时间特性特性RROLC图3-4磁磁电式式仪表表测量机构的等效量机构的等效电路路电子系子系统：衰减系数：衰减系数机械系机械系统：特征角：特征角频率率10申忠如电气测量技术第三章仪表113、电磁系磁系仪表表3.1 基本基本结构和工作原理构和工作原理152346L
4、固定固定线圈和圈和铁芯芯 构成的系构成的系统电感感I电流的有效流的有效值申忠如电气测量技术第三章仪表123、电磁系磁系仪表表3.3 应用用非常适合于有效非常适合于有效值的的测量，可以量，可以测交流和直流交流和直流.测量精度量精度较低低2.5级3.2 特点特点申忠如电气测量技术第三章仪表133、电磁系磁系仪表表减小减小频率率对励磁励磁线圈阻抗影响？圈阻抗影响？uRSLCRi图 3-43-43.4 系系统误差分析差分析申忠如电气测量技术第三章仪表143、电磁系磁系仪表表3.5 电磁系磁系仪表与磁表与磁电系系仪表区表区别（2）性能上）性能上: A灵敏度低，灵敏度低，B灵敏度高；灵敏度高；A过流能力流
5、能力强，B过流能力弱；流能力弱；A功耗大，功耗大，B功耗小；功耗小；A刻度不均匀，刻度不均匀，B刻度均匀；刻度均匀；A可可测交流和直流，交流和直流，B直接直接测量量是直流量量是直流. （1）结构上构上: 电磁系磁系仪表（表（A）是）是动铁式式,磁磁电系系仪表（表（B）是）是动圈式；圈式；A的磁的磁场是由被是由被测量量电流通流通过固定固定线圈圈产生的，生的，B的磁的磁场是由永久磁是由永久磁铁产生的；生的；A的游的游丝中不流中不流电流，流，B的游的游丝中流中流过电流流.申忠如电气测量技术第三章仪表154、电动系系仪表表图3-5 3-5 电动式式仪表表结构构简图4.1 基本基本结构和工作原理构和工作
6、原理I1、I2电流的有效流的有效值申忠如电气测量技术第三章仪表164、电动系系仪表表4.2 特点特点（1）功耗）功耗较大、大、过载能力小；能力小；（2）刻度不均匀；）刻度不均匀；（3）工作磁）工作磁场弱，灵敏度弱，灵敏度较低低;（4）准确）准确较高；高；（5）平均）平均转矩是交流有效矩是交流有效值的函数的函数.4.3 应用用（1）交直流）交直流电压电流表；流表；（2）相位表、功率因数表、功率表）相位表、功率因数表、功率表 申忠如电气测量技术第三章仪表174、电动系系仪表表4.3 应用用（1 1）小）小电流流测量量图图 3-6N11N12N2R2R11R12IXI1I2方法：方法：动、定、定线圈
7、串圈串联申忠如电气测量技术第三章仪表184、电动系系仪表表4.3 应用用（2 2）大）大电流流测量量图图 3-7N11N12N2R2R11R12IXI1I2R方法：方法：动线圈与圈与电阻串阻串联 后，再与定后，再与定线圈并圈并联申忠如电气测量技术第三章仪表194、电动系系仪表表4.3 应用用（3 3）电压测量量图图 3-8R+=R11+R12+R2+R N11N12N2R2R11R12UXI1I2R申忠如电气测量技术第三章仪表204、电动系系仪表表4.3 应用用（4 4）功率）功率测量量N11N12N2R2R11R12*IURLRVILI2U图3-9 电动系功率表接线图ILRLU接入电动式仪表
8、，使其具有测量功率的功能？申忠如电气测量技术第三章仪表214、电动系系仪表表4.3 应用用（4 4）功率）功率测量量N11N12N2R2R11R12*IURLRVILI2U图3-9 电动系功率表接线图申忠如电气测量技术第三章仪表225、静静电系系仪表表3-10 静电电压表结构图5.1结构与工作原理构与工作原理申忠如电气测量技术第三章仪表235、静静电系系仪表表图3-11U被被测电压有效有效值C系系统电容容电场能能： 瞬瞬时力矩力矩：平均作用力矩平均作用力矩：W=M5.1结构与工作原理构与工作原理申忠如电气测量技术第三章仪表245、静静电系系仪表表5.2 特点与特点与应用用 基本基本测量量是量量
9、是电压有效有效值的平方，所以刻度不均匀；的平方，所以刻度不均匀； 灵敏度低，适合于灵敏度低，适合于测量高量高压； 频率范率范围宽，可用于直流几，可用于直流几MHZ的交流的交流电压； 准确度一般准确度一般为0.5% 5%； 读数与外磁数与外磁场无关，但易受外无关，但易受外电场干干扰.申忠如电气测量技术第三章仪表256、感感应系系仪表表6.1 基本基本结构和工作原理构和工作原理申忠如电气测量技术第三章仪表26 利用交流利用交流电流流产生的生的扫描或位移磁通，作用在一个可描或位移磁通，作用在一个可转动的的铝盘 使之使之产生生涡流，并与之相互作用来得到偏流，并与之相互作用来得到偏转力矩；力矩； 永久磁
10、永久磁铁和它的磁和它的磁轭构成构成动态平衡阻尼器，平衡阻尼器，产生制生制动力矩，用来力矩，用来 稳定定铝盘转动速度，制速度，制动力矩力矩 = 偏偏转力矩；力矩； 铝盘的的转速正比于速正比于电功率的大小。功率的大小。6.1 基本基本结构和工作原理构和工作原理6、感感应系系仪表表申忠如电气测量技术第三章仪表276、感感应系系仪表表6.2 应用用 电能表能表电电能表能表规规格格 ：DD28型，型，220V，5（10A），），50HZ，3000r/kWh, 型号型号准确度等准确度等级额定定电压额定定电流流最大最大电流流额定定频率率转数数/ /度度申忠如电气测量技术第三章仪表286、感感应系系仪表表图
11、3-12 3-12 电子式三子式三费率率电度表原理框度表原理框图 电子式三子式三费率率电度表度表申忠如电气测量技术第三章仪表297、热电系系仪表表电流流 I焦焦尔热 I2R热电动势 e动圈式圈式仪表表 图3-13 3-13 热电系系仪表的表的结构构7.1 基本基本结构和工作原理构和工作原理7.2 特点与特点与应用用 是一种真有效是一种真有效值仪表；表； 可可测量量电流、流、电压、功率等；、功率等； 被被测信号的信号的频率在率在100MHz以下；以下； 当被当被测信号的信号的频率率较高高时，测量将量将 受受“集肤效集肤效应”和和“谐振振”影响影响.申忠如电气测量技术第三章仪表本章小本章小结（1）
12、指）指针式式电工工仪表主要按其工作原理，分表主要按其工作原理，分为磁磁电系、系、电磁系、磁系、电动 系、静系、静电系、感系、感应系、系、热电系；系；（2）磁）磁电系系仪表也称表也称动圈式圈式仪表，其表，其测量原理是量原理是它直接它直接测量量是直流量量是直流电流，指流，指针偏偏转的角度与的角度与电流的平均流的平均值成正成正比，刻度均匀并用有效比，刻度均匀并用有效值标度，度，测量准确度受被量准确度受被测量波形影响；量波形影响；（3）电磁系磁系仪表也称表也称动铁式式仪表，刻度非表，刻度非线性，用有效性，用有效值标度，是交度，是交 直流两用表，非常适合于有效直流两用表，非常适合于有效值的的测量；量；（
13、7）分析）分析电工工仪表系表系统误差的出差的出发点主要从点主要从电、磁及构造三方面入手、磁及构造三方面入手.（4）电动系系仪表可用做交直流表可用做交直流电压电流表、相位表、功率因数表等；流表、相位表、功率因数表等； （5 5）静）静电系系仪表常用做高表常用做高压电压表，交直流均可；表，交直流均可；（6 6）感）感应系系仪表常用做表常用做电能表，能表，热电系系仪表表利用焦耳利用焦耳热效效应原理工作原理工作 的的仪表表；申忠如电气测量技术第三章仪表31本章思考本章思考题（1）如何提高磁）如何提高磁电系系仪表的灵敏度？表的灵敏度？（2）从）从结构和性能上比构和性能上比较磁磁电系系仪表和表和电磁系磁系仪表；表；（3）磁）磁电系系仪表的表的结构、工作原理？构、工作原理？（4）（）（ ）仪表存在磁滞表存在磁滞误差，（）差，（）仪表不存在磁滞表不存在磁滞 误差；差；（5）（）（ ）可以）可以测量交流和直流，（）的直接量交流和直流，（）的直接测量量量量 是直流是直流电流，流，电度表属于（）；度表属于（）； a-磁磁电系系仪表，表， b-电磁系磁系仪表，表，c-感感应系系仪表表（6）（）（）仪表，可制成表，可制成电压表、表、电流表、功率因数表、流表、功率因数表、 功率表等；功率表等；（7）（）（ ）和（）和（ ）仪表的指示表的指示值几乎与波几乎与波 形无关形无关.申忠如电气测量技术第三章仪表
