2 直讀式和比較式電測儀表

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1、第2章直讀式和比較式電測儀表前言電測儀表按測量方式可分為：直讀式儀表、比較式儀表直讀式電測儀表按顯示方式又可分為:模擬量指示儀表、數(shù)字量顯示儀表直讀式模擬量指示儀表按內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理分為：磁電系儀表電磁系儀表電動系儀表靜電系儀表感應(yīng)系儀表前言比較式電測儀表將被測對象直接與標(biāo)準(zhǔn)量作比較，從而確定被測對象的大小。使用的標(biāo)準(zhǔn)量包括標(biāo)準(zhǔn)電壓（標(biāo)準(zhǔn)電池、齊納管穩(wěn)壓值等）、標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)電容、標(biāo)準(zhǔn)電感等。本章內(nèi)容磁電系儀表電磁系儀表電動系儀表直流電位差計直流電橋交流電橋2.1磁電系儀表利用可動線圈中的電流與固定的永久磁鐵產(chǎn)生的磁場相互作

2、用而工作的測量儀表稱“磁電系儀表”。磁電系儀表概述磁電系電流表磁電系電壓表磁電系歐姆表磁電系檢流計2.1.1磁電系儀表概述1.磁電系儀表的結(jié)構(gòu)外磁式內(nèi)磁式螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)固定部份：馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動部份：鋁框及線圈，軸O和O?，兩根螺旋彈簧及指針。極掌與鐵心之間的空氣隙的長度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場。2.1.1磁電系儀表概述1.磁電系儀表的結(jié)構(gòu)外磁式內(nèi)磁式螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈命名：由于永久磁鐵放在可動線圈外面，所

3、以稱外磁式。動作：可動線圈通電后，通電線圈在磁場中受力（左手定則），可動線圈兩側(cè)受力大小相等、方向相反，形成轉(zhuǎn)動力矩，使線圈偏轉(zhuǎn)，游絲產(chǎn)生發(fā)作用力矩平衡。2.1.1磁電系儀表概述1.磁電系儀表的結(jié)構(gòu)外磁式內(nèi)磁式１——指針２——游絲３——線圈４——磁鐵５——磁極６——導(dǎo)磁環(huán)結(jié)構(gòu)：與外磁式區(qū)別在于把永久磁鐵做成圓柱形，并放在可動線圈之內(nèi)。即是磁鐵，也作為線圈的鐵芯，磁極與導(dǎo)磁環(huán)作用是使磁場方向處處與鐵芯柱面垂直。磁電系儀表的工作原理線圈在氣隙磁場中所受的力矩為：磁電系儀表磁場分布圖游絲產(chǎn)生的反作用力矩為：當(dāng)時，磁電系儀表的工作

4、原理上式中，為可動線圈有效面積；為穿過可動線圈的磁鏈。若為被測電流，則可求得磁電系測量機(jī)構(gòu)的靈敏度所以有：單位偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)的被測量稱為“儀表常數(shù)”磁電系測量機(jī)構(gòu)的特點輸入輸出單值函數(shù)，零點一般在標(biāo)尺的中間，這樣可由指針的偏轉(zhuǎn)方向確定電流的流動方向，磁電系測量機(jī)構(gòu)只能測量直流而不能測量交流。電流通過游絲導(dǎo)入線圈的，游絲的電阻較大，流過大電流時容易發(fā)熱而改變其彈性，引起測量誤差，所以，磁電系測量機(jī)構(gòu)的耐過載能力較差。可動線圈的磁鏈大小取決于永久磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，一般做得很大，可動線圈中流入很小的電流就可以產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩。磁電系

5、測量機(jī)構(gòu)的靈敏度高、功耗小、抗干擾強(qiáng)。磁電系儀表的阻尼方式磁電系儀表的可動線圈通以被測電流后，除了形成轉(zhuǎn)動力矩和游絲的反作用力矩外，為了加速可動部分停在平衡位置的過程，儀表還必須有阻尼力矩。磁電系儀表的阻尼力矩有兩種：一種是由可動部分的鋁框架產(chǎn)生的阻尼力矩；另一種是由線圈和外電路閉合成回路時產(chǎn)生的阻尼力矩。阻尼的產(chǎn)生儀表工作時總的阻尼力矩為:（1）鋁框架在磁場中，必和框架兩側(cè)切割磁力線產(chǎn)生電動勢（右手定則），框架中有電流形成阻尼力矩M1（2）線圈與外電路成閉合回路，線圈運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與附加電流轉(zhuǎn)矩：2.1.2磁電系電流

6、表電流表按其量限和測量單位可分為：微安表毫安表安培表千安表專門用來測量直流的電流表，都是磁電系電流表。微安表和毫安表的測量電路可由指針的偏轉(zhuǎn)角讀得被測電流的大?。捍箅娏麟娏鞅淼姆至髌鳒y量電路當(dāng)被測電流的值大于100mA時，游絲的彈性減弱會造成測量誤差，應(yīng)采用分流器降低流經(jīng)游絲的電流。靈敏度降低，量程擴(kuò)大多量限電流表測量電路例如選擇量限２時，被測電流分別為則有：多量限電流表測量電路即：同理，可對其它量限進(jìn)行求解，得：量限越高，分流電阻越小，分流系數(shù)越大。指針偏轉(zhuǎn)角與被測電流值的關(guān)系：接觸電阻的影響分流器、儀表及被測電流用的順

7、序連接時,考慮到接觸電阻的影響，其等效電路如下：其中：ΔRA、ΔRB分別為A、B端儀表與被測電路接觸電阻ΔR’A、ΔR’B分別為A、B端儀表與分流器接觸電阻接觸電阻的影響四端鈕分流器接線方法及其等效電路圖為了消除外附分流器與儀器間接觸電阻造成的測量誤差，外附定值分流器一般采用“四端鈕”結(jié)構(gòu)，也稱“凱爾文”接法應(yīng)用：測量時，電位端A’、B’端與儀表相接，電流端A、B與被測電路相接。電流段接觸電阻與被測電流電路串聯(lián)，不影響結(jié)果，電壓端接觸電阻遠(yuǎn)小于儀表內(nèi)阻，可以忽略影響。2.1.3磁電系電壓表磁電系測量機(jī)構(gòu)的指針偏轉(zhuǎn)角只與流過

8、可動線圈的電流有關(guān)，常用的方法是串聯(lián)附加電阻。磁電系電壓表的測量電路電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角表示為Ux為被測電壓，RV為附加電阻，電壓量限越大，RV越大流過儀表的電流主要由附加電阻確定，與儀表內(nèi)阻關(guān)系不大。多量限電壓表電路圖多量限電壓表附加電阻越大，電壓量限越高，量限低于600Ｖ的電壓表采用內(nèi)附附加電阻。在選