电气测量技术-第二章

1、电工测量技术磁电系仪表电磁系仪表电动系仪表感应系仪表电工测量基础知识万用表电阻测量表直流电位差计互感器数字仪表智能仪表安全用电 电工测量技术张若愚主编 中国电力出版社 2007年第二章 磁电系仪表第一节 磁电系测量机构第二节 磁电系仪表第三节 磁电系仪表的主要技术特征第四节磁电系仪表常见故障及处理电工测量仪表中问世最早，用于直流电路中的测量，加上整流器后可以测量交流电路中的电压电流等。第一节 磁电系测量机构一、结构磁电系测量机构：利用永久磁铁的磁场，对载流线圈产生作用的原理制成。有两部分组成：固定部分；可动部分。固定部分：永久磁铁、极掌、固定在支架上的圆柱形铁心可动部分：动圈、转轴、平衡锤、游

2、丝及指针转动力矩：磁场对载流线圈 的作用力反抗力矩：游丝阻尼力矩：铝框第一节 磁电系测量机构(续) 磁电系仪表没有专门阻尼器，阻力力矩利用绕有线圈的铝框产生。 当铝框在磁场中运动时，闭合的铝框切割磁力线产生感应电流ic，ic与磁场相互作用产生阻尼力矩Me，Me方向与铝框运动方向相反，使指针较快地停在平衡位置上。磁电系仪表注意事项：1.高灵敏度磁电系仪表，运输移动过程中防止可动部分摆动。2.磁电系测量机构额定电流小，不能直接测量大电流。3.磁电系测量机构只能测量直流电路。磁电系测量机构的磁路形式：外磁式 磁场最强 最耗磁性材料内磁式 磁场最弱 最省磁性材料内外磁式 介于两者之间第一节 磁电系测量

3、机构(续)二、工作原理 位于永久磁铁的磁场中的可动线圈中有电流流过时，动圈与磁场相互作用，产生一定大小的转动力矩，从而使指针产生偏转。同时，与动圈连接在一起的游丝因动圈偏转发生变形，产生反抗力矩。反抗力矩增加到与转动力矩相等时候，活动部分最终停留在相应位置，而仪表的指针则在标尺上指示出被测量的数值。研究被测电流I与偏转角关系：每根导体电磁力：f=BILN匝线圈组成的整个动圈上的作用力： F=NBIL作用在动圈的转动力矩：M=2Fb/2 =BINLb=BINA指针偏转角为，游丝产生的反抗力矩：Ma=D D为游丝的反作用系数第一节 磁电系测量机构(续)当指针在某一平衡位置静止时，M=Ma，=（BA

4、N/D)I=SIS为磁电系测量机构的灵敏度。 由此可以看出，磁电系仪表可用于测量电流，以及与电流有联系的其它物理量。偏转角与留过动圈电流I成正比，标尺刻度的均匀的。第二节 磁电系仪表一、磁电系电流表1.单量程电流表磁电系测量机构本身不能流过大电流，为了测量较大电流，扩大量限，采用分流电阻。RC为测量机构内阻，Rdi为分流电阻。被测电流I与测量机构电流Ic关系如上所示。当测量机构量限扩大n倍时，所需分流电阻计算如下：I=nIcIcRc=R RcdiR + RcdiIc=IR diR + RcdiIR diR + Rcdi=1nR = diRcn-1IcRc=R RcdiR + RcdiIc=IR

5、 diR + RcdiIR diR + Rcdi=1nR = diRcn-1第二节 磁电系仪表(续)二、多量程电流表同一个电测量仪表中采用不同大小的分流电阻，便可以做成不同量限的多量程电流表。三、磁电系电压表1.单量程电压表RcRdi1Rdi2+2A1ARc1122IIRcR+UIcRcR+UIcRadIc=UR + RcadIc=U Rc=S RcU需要量限扩大m倍时，附加电阻(Rad+Rc)Ic=U=mRcIcRad=(m-1)Rc第二节 磁电系仪表(续)二、磁电系电压表2.多量程电压表三、磁电系检流计磁电系直流检流计，用来检测微小电流的仪表，常常用来检查电路中有无电流通过。分为指针式和光

6、点式。提高灵敏度采区的措施RcUIcRad13U2U1-Rad3 Rad2第二节 磁电系仪表(续)1.磁电系检流计结构 动圈由悬丝悬挂，悬丝的作用是用来产生反抗力矩和引入待检电流。反射小镜指示活动部分的偏转。2.技术特性：1)灵敏度 S=/I=/I 分格/安培2)电流常数 C=1/S =I/安培/分格3)运动特性、自然振荡周期和阻尼时间4)检流计的正确使用第二节 磁电系仪表(续)四、欧姆表1.工作原理xcxcccxRRRSUSIRRRUIRIRRUIR,0 x0接入被测电阻，1)端电压U保持不变时，被测电阻Rx与表头指针偏转角大小一一对应，标定表头标尺，可以直接测量电阻。2)被测电阻Rx越大，

7、I越小，越小。 Rx=，I=0，表头指针在零位；被测电阻在0 变化，表头指针在满刻度和零位之间变化，标尺为反向刻度。工作电流与被测电阻不成正比关系，标尺刻度不均匀。3)欧姆表总内阻RM=Rc+R, RM称为中值电阻， Rx= RM时，流过测量机构的电流为IC /2,仪表指针偏转到满刻度的一半，此时刻度值为RM 。欧姆表刻度盘左半段0 RM时的电阻值刻度甚密，为了便于读数，选用合适量限欧姆表，使指针偏转到易读数的中段。 Rx RU表头-+ba第二节 磁电系仪表(续)2.零欧姆调节器实际电源U端电压会逐渐降低，使表头电流减小，即使Rx= 0,表头指针不在满偏刻度，给测量结果带来误差。为消除该误差，

8、引入零欧姆调节器调节器Rp，调节Rp，使Rx= 0时表头指针指在欧姆标尺上的0位。在实际测量中，每次使用欧姆表测量电阻前，首先进行调零。3.多量限欧姆表为了适应不同数值电阻的测量，欧姆表常常制成多量限。如：R1， R10， R100， R1k， R10k，电阻测量值=标尺读数电阻倍数 Rx RU表头-+ba Rp第二节 磁电系仪表(续)五、兆欧表兆欧表又称摇表，主要用于测量绝缘电阻。绝缘性能越好，绝缘电阻越大，绝缘电阻单位一般是M。兆欧表有两部分组成： 磁电系比率表 手摇发电机：容量虽小电压很高 直流电压兆欧表转动力矩和反抗力矩均由电磁力产生。第二节 磁电系仪表(续)()()()()()(),

9、(),(,xcxU211221221121222111U2cx1RfRRRfIIffffIIfIfIMMfIMfIMRUIRRUI时，指针停在平衡位置 手摇发电机电压与手摇速度有关，可能导致不稳定。但是由于比率表读数取决于两个动圈电流比值，最终平衡时，仪表指针偏转角不变。 兆欧表最终的指针偏转角与Rx有关，且兆欧表的标尺刻度也是反向刻度，且不均匀。第二节 磁电系仪表(续)兆欧表的使用1）选择额定电压：手摇发电机开路电压测量范围2）测量前的准备切断被测设备电源擦干被测物表面检查兆欧表 ：开路时无穷大；短接在0处3）注意事项接线方法 L,E,G接线柱摇速 额定转速120r.min-1读数第二节 磁电系仪表(续)六、整流系仪表磁电系测量机构只能直接测直流电流。正弦交流时，与整流元件配合变成单向脉动电流，可完成测量。1半波整流式仪表2全波整流式仪表,