申忠如《电气测量技术》第三章仪表

第三章电工仪表及其应用,2,1、指针式电工仪表概述,参考书,3,图3-1,1、指针式电工仪表概述,1.1基本结构,4-表针5-阻尼叶片6-游丝7-线圈,固定部分:,1-表盘2-轴承支架3-磁铁,可动部分:,4,1、指针式电工仪表概述,1.2工作原理,图3-1,电磁力矩驱动力矩,机械力矩制动力矩,机械力矩=电磁力矩,5,1、指针式电工仪表概述,1.3主要性能指标,1.4分类,灵敏度、准确度、刻度单位、功率损耗（输入阻抗）、阻尼时间、过载能力.,磁电系；电磁系；电动系；静电系；感应系；热电系.,6,1、指针式电工仪表概述,1.5性能符号,2、磁电系仪表,2.1基本结构和工作原理,I1,I2,F1,F2,+,-,图3-2磁电系仪表结构,M=D,M=INBS,M电磁驱动力矩,D机械制动力矩,游丝偏转角,W游丝力矩系数,D=W,I电流的平均值,2、磁电系仪表,2.2特点,2.3应用,9,2、磁电系仪表,2.4系统误差分析,思路:从分析仪表结构和测量原理入手,10,2、磁电系仪表,磁电式仪表的时间特性,电子系统：衰减系数,机械系统：特征角频率,11,3、电磁系仪表,3.1基本结构和工作原理,L固定线圈和铁芯构成的系统电感,I电流的有效值,12,3、电磁系仪表,3.3应用,非常适合于有效值的测量，可以测交流和直流.,测量精度较低,2.5级,3.2特点,13,3、电磁系仪表,减小频率对励磁线圈阻抗影响？,3.4系统误差分析,14,3、电磁系仪表,3.5电磁系仪表与磁电系仪表区别,（2）性能上:A灵敏度低，B灵敏度高；A过流能力强，B过流能力弱；A功耗大，B功耗小；A刻度不均匀，B刻度均匀；A可测交流和直流，B直接测量量是直流.,（1）结构上:电磁系仪表（A）是动铁式,磁电系仪表（B）是动圈式；A的磁场是由被测量电流通过固定线圈产生的，B的磁场是由永久磁铁产生的；A的游丝中不流电流，B的游丝中流过电流.,15,4、电动系仪表,图3-5电动式仪表结构简图,4.1基本结构和工作原理,I1、I2电流的有效值,16,4、电动系仪表,4.2特点,（1）功耗较大、过载能力小；（2）刻度不均匀；（3）工作磁场弱，灵敏度较低;（4）准确较高；（5）平均转矩是交流有效值的函数.,4.3应用,（1）交直流电压电流表；（2）相位表、功率因数表、功率表,17,4、电动系仪表,4.3应用,（1）小电流测量,方法：动、定线圈串联,18,4、电动系仪表,4.3应用,（2）大电流测量,方法：动线圈与电阻串联后，再与定线圈并联,19,4、电动系仪表,4.3应用,（3）电压测量,图3-8,R+=R11+R12+R2+R,20,4、电动系仪表,4.3应用,（4）功率测量,？,21,4、电动系仪表,4.3应用,（4）功率测量,22,5、静电系仪表,3-10静电电压表结构图,5.1结构与工作原理,23,5、静电系仪表,图3-11,U被测电压有效值,C系统电容,电场能：,瞬时力矩：,平均作用力矩：,W=M,5.1结构与工作原理,24,5、静电系仪表,5.2特点与应用,基本测量量是电压有效值的平方，所以刻度不均匀；灵敏度低，适合于测量高压；频率范围宽，可用于直流几MHZ的交流电压；准确度一般为0.5%5%；读数与外磁场无关，但易受外电场干扰.,25,6、感应系仪表,6.1基本结构和工作原理,26,利用交流电流产生的扫描或位移磁通，作用在一个可转动的铝盘使之产生涡流，并与之相互作用来得到偏转力矩；,永久磁铁和它的磁轭构成动态平衡阻尼器，产生制动力矩，用来稳定铝盘转动速度，制动力矩=偏转力矩；,铝盘的转速正比于电功率的大小。,6.1基本结构和工作原理,6、感应系仪表,27,6、感应系仪表,6.2应用,电能表,电能表规格：DD28型，220V，5（10A），50HZ，3000r/kWh,型号,准确度等级,额定电压,额定电流,最大电流,额定频率,转数/度,28,6、感应系仪表,图3-12电子式三费率电度表原理框图,电子式三费率电度表,29,7、热电系仪表,电流I焦尔热I2R热电动势e动圈式仪表,图3-13热电系仪表的结构,7.1基本结构和工作原理,7.2特点与应用,是一种真有效值仪表；可测量电流、电压、功率等；被测信号的频率在100MHz以下；当被测信号的频率较高时，测量将受“集肤效应”和“谐振”影响.,本章小结,（1）指针式电工仪表主要按其工作原理，分为磁电系、电磁系、电动系、静电系、感应系、热电系；,（2）磁电系仪表也称动圈式仪表，其测量原理是,它直接测量量是直流电流，指针偏转的角度与电流的平均值成正比，刻度均匀并用有效值标度，测量准确度受被测量波形影响；,（3）电磁系仪表也称动铁式仪表，刻度非线性，用有效值标度，是交直流两用表，非常适合于有效值的测量；,（7）分析电工仪表系统误差的出发点主要从电、磁及构造三方面入手.,（4）电动系仪表可用做交直流电压电流表、相位表、功率因数表等；,（5）静电系仪表常用做高压电压表，交直流均可；,（6）感应系仪表常用做电能表，热电系仪表利用焦耳热效应原理工作的仪表；,31,本章思考题,（1）如何提高磁电系仪表的灵敏度？（2）从结构和性能上比较磁电系仪表和电磁系仪表；（3）磁电系仪表的结构、工作原理？（4）（）仪表存在磁滞误差，（）仪表不存在磁滞误