第一講指針式電工儀表

1、1電工儀表與測(cè)量第一講：指針式電工儀表指針式電工儀表 2問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出1、一般電工儀表能測(cè)量多大電流？多高電壓？、一般電工儀表能測(cè)量多大電流？多高電壓？2、5KHZ的正弦交流用什么表測(cè)量？非正弦呢？的正弦交流用什么表測(cè)量？非正弦呢？3、絕緣電阻如何測(cè)量？、絕緣電阻如何測(cè)量？ 4、指針式表如何測(cè)量誤差最??？、指針式表如何測(cè)量誤差最??？5、指針式三用表內(nèi)部的電池起什么作用？、指針式三用表內(nèi)部的電池起什么作用？6、數(shù)字表能否測(cè)量非正弦量？、數(shù)字表能否測(cè)量非正弦量？7、指針式表與數(shù)字式表相比較，各有何特點(diǎn)？、指針式表與數(shù)字式表相比較，各有何特點(diǎn)？8、什么叫智能儀表？相關(guān)技術(shù)說(shuō)明書(shū)能否看懂？、什么

2、叫智能儀表？相關(guān)技術(shù)說(shuō)明書(shū)能否看懂？3第一章第一章 電工儀表電工儀表 的分類(lèi)和指針式電工儀表1.1 電工測(cè)量與電工儀表電工測(cè)量與電工儀表 1.1.1 電工測(cè)量電工測(cè)量 所謂測(cè)量，是指用實(shí)驗(yàn)的方法，將被測(cè)量（未知量）與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以得到被測(cè)量大小的過(guò)程；是對(duì)被測(cè)量定量認(rèn)識(shí)的過(guò)程。 電工測(cè)量是用被測(cè)的未知電量與同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)電量進(jìn)行比較的過(guò)程。電工測(cè)量是用被測(cè)的未知電量與同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)電量進(jìn)行比較的過(guò)程。 電工測(cè)量電工測(cè)量的對(duì)象是電阻、電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能等。電工儀表具有測(cè)量迅速、構(gòu)造簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。 1.1.2常用電工儀表的分類(lèi)常用電工儀表的分類(lèi)1指針式儀表指針式儀表 指針式儀表

3、簡(jiǎn)稱(chēng)為指針表，常見(jiàn)的有直流表、交流表、交直指針式儀表簡(jiǎn)稱(chēng)為指針表，常見(jiàn)的有直流表、交流表、交直流兩用表等。流兩用表等。4 2數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表 數(shù)字式儀表簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)字表數(shù)字表，主要通過(guò)摸擬量/數(shù)字量（A/D）的轉(zhuǎn)換來(lái)測(cè)量隨時(shí)間連續(xù)變化的摸擬量。數(shù)字表目前又有數(shù)字表和智能表之分。 數(shù)字表的分類(lèi)常按被測(cè)量物理量和其“位數(shù)”或“字”來(lái)分。 3較量式儀表較量式儀表 較量式儀表與指針式儀表的測(cè)量原理不同，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將被 測(cè)量與已知 標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn) 行比較，但最終確定被測(cè)量的大小不依 靠指針表讀數(shù)。其測(cè) 量誤差很容易 做到低于萬(wàn) 分之一。如電橋。51.2 1.2 指針式電工儀表的組成和工作原理指針式電工儀表的

4、組成和工作原理 1.2.1 1.2.1 組成：組成： 指針式儀表 = 測(cè)量機(jī)構(gòu) + 測(cè)量線(xiàn)路 + 讀數(shù)裝置1 1 測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu) 測(cè)量機(jī)構(gòu)大都由固定部分（磁鐵或線(xiàn)圈）和可動(dòng)部分（線(xiàn)圈或軟磁鐵片）兩大部分組成，這兩部分通過(guò)電磁力的相互作用來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)指示電量，故常稱(chēng)這類(lèi)儀表為機(jī)電式電工儀表。62 測(cè)量線(xiàn)路測(cè)量線(xiàn)路 測(cè)量線(xiàn)路是把被測(cè)量測(cè)量x（如電流、電壓、相位、功率等）轉(zhuǎn)換為測(cè)量機(jī)構(gòu)可以直接接受的過(guò)渡量過(guò)渡量y（如電流），并保持一定變換比例的組合部分。3 讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置 讀數(shù)裝置由指示器和標(biāo)尺（又稱(chēng)刻度盤(pán)）組成。 指示器有指針式和光標(biāo)式兩種。指針式指針用鋁或玻璃纖維制成，重量極輕

5、。指針又分刀形和矛形。刀形指針要近觀(guān)細(xì)看，多用于便攜式儀表中，以利取得精確讀數(shù)。矛形指針遠(yuǎn)看醒目，用于大、中型安裝式儀表中，便于一定距離之外讀取指示值。 光標(biāo)式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 標(biāo)尺是畫(huà)有刻度的表盤(pán)，0.5級(jí)以上在標(biāo)尺下安裝反光鏡。7。指針表的測(cè)量原理：1.2.2指針表測(cè)量機(jī)構(gòu)的基本工作原理指針表測(cè)量機(jī)構(gòu)的基本工作原理 測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu) = 固定部分固定部分 + 可動(dòng)部分可動(dòng)部分 固定部分固定部分是以表盤(pán)、支架和較重的磁電系統(tǒng)為主；是以表盤(pán)、支架和較重的磁電系統(tǒng)為主；可動(dòng)部分可動(dòng)部分以轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)軸、指針和磁電系統(tǒng)為主。軸、指針和磁電系統(tǒng)為主。 兩者通過(guò)電磁力的相互作用來(lái)產(chǎn)生作用力矩，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，給

6、兩者通過(guò)電磁力的相互作用來(lái)產(chǎn)生作用力矩，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，給出偏轉(zhuǎn)指示。出偏轉(zhuǎn)指示。81.1. 轉(zhuǎn)矩裝置轉(zhuǎn)矩裝置 為了使可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角反映被測(cè)電量的大小，測(cè)量機(jī)構(gòu)必須具有產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的裝置。不同類(lèi)型的儀表，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的原理和方式也不相同。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M的大小與被測(cè)量X(或過(guò)渡量y)及偏轉(zhuǎn)角之間必須滿(mǎn)足某種函數(shù)關(guān)系即有 M f（x, ） 2. 2. 反作用力矩裝置反作用力矩裝置 在可動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸上必須裝有反作用力矩裝置。其產(chǎn)生的反作用力矩（也稱(chēng)為控制力矩）用于控制可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)。反作用力矩裝置一般用游絲、張絲、吊絲等組成而產(chǎn)生。9 用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置： 當(dāng)被測(cè)量一定時(shí)，測(cè)量機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M也

7、是一定的，可動(dòng)部分在這個(gè)力矩的作用下開(kāi)始偏轉(zhuǎn)。隨著偏轉(zhuǎn)角的增大，反作用力矩M也不斷增大，直到反作用力矩M與 轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M平衡即 M M 1指針 2軸 3平衡錘 4游絲 5調(diào)零器 用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置示意圖10 當(dāng)被測(cè)量增大時(shí)，測(cè)量機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M也隨之增大，上式力矩平衡關(guān)系被破壞，可動(dòng)部分又開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)而使偏轉(zhuǎn)角繼續(xù)增大，于是反作用力矩見(jiàn)也隨之增大，直到力矩達(dá)到新的平衡狀態(tài)為止。3 .3 .阻尼裝置阻尼裝置 儀表通電后由于有慣性，當(dāng)偏轉(zhuǎn)到M M的平衡位置時(shí)不能馬上停下來(lái)，而要繼續(xù)偏轉(zhuǎn)。要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能穩(wěn)定在平衡位置上。為了減少可動(dòng)部分?jǐn)[動(dòng)的時(shí)間以利盡快讀數(shù)，儀表中必還必須有阻尼裝置，用來(lái)消耗

8、可動(dòng)部分的動(dòng)能，即限制可動(dòng)部分的擺動(dòng)。常用的儀表阻尼裝置，有空氣阻尼器和磁感應(yīng)阻尼器兩種，如圖1-3所示。 11 圖1-3 阻尼器 （a）空氣阻尼器 （b）磁感應(yīng)阻尼器 1阻尼器盒 2、3阻尼片 4永久磁鐵 圖1-4 磁感應(yīng)阻尼器工作原理 121.2.3 指針式儀表表盤(pán)上常用的符號(hào)及意義指針式儀表表盤(pán)上常用的符號(hào)及意義13141.3 1.3 指針式儀表的主要技術(shù)要求指針式儀表的主要技術(shù)要求 * 足夠的準(zhǔn)確度* 適當(dāng)?shù)撵`敏度* 較少的功率損耗* 良好的標(biāo)尺特性* 較小的阻尼時(shí)間* 較強(qiáng)的過(guò)載能力* 頻率范圍寬* 絕緣耐壓能力強(qiáng)* 環(huán)境和使用條件適應(yīng)性強(qiáng) 1.3.1 指針式儀表的準(zhǔn)確度指針式儀表的

9、準(zhǔn)確度 指針式儀表準(zhǔn)確度，通常就是指儀表的準(zhǔn)確度級(jí)別。它表示儀指針式儀表準(zhǔn)確度，通常就是指儀表的準(zhǔn)確度級(jí)別。它表示儀表在正確和正常使用下所具有的最大引用誤差。表在正確和正常使用下所具有的最大引用誤差。 選用儀表的準(zhǔn)確度要與測(cè)量所要求的準(zhǔn)確度相適應(yīng)。選用儀表的準(zhǔn)確度要與測(cè)量所要求的準(zhǔn)確度相適應(yīng)。151.3.2 指針式儀表的靈敏度和儀表常數(shù)指針式儀表的靈敏度和儀表常數(shù) 將指針式儀表的指針或光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測(cè)量的變化量之比稱(chēng)為儀表的靈敏度比稱(chēng)為儀表的靈敏度，其表達(dá)式為 S d/ dX 格/伏式中： S為儀表靈敏度 ，為偏轉(zhuǎn)角 X為被測(cè)量。它是單位被測(cè)量的偏轉(zhuǎn)角。常將靈敏度的倒數(shù)稱(chēng)為儀常將靈敏度

10、的倒數(shù)稱(chēng)為儀表常數(shù)，用表常數(shù)，用C表示，即表示，即C 1/S 如將1A電流通入微安表，若偏轉(zhuǎn)10格，則其靈敏度S為10格/A 。儀表的偏轉(zhuǎn)角范圍為0 90或0 110。在有限的偏轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，靈敏度越高就意味著量限越小。不同類(lèi)型儀表其靈敏度有時(shí)相差很大。儀表靈敏度反映了儀表所能測(cè)量的最小被測(cè)量。儀表靈敏度反映了儀表所能測(cè)量的最小被測(cè)量。16 1.3.3 1.3.3 指針式儀表的功耗指針式儀表的功耗 當(dāng)指針式儀表接入被測(cè)電路時(shí)，經(jīng)測(cè)量線(xiàn)路和測(cè)量機(jī)構(gòu)會(huì)消耗一些功率，這稱(chēng)為儀表功耗。它由儀表的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)決定。 儀表消耗的功率對(duì)電路的影響，通常可通過(guò)儀表內(nèi)阻來(lái)表示：電流表用它們的滿(mǎn)標(biāo)電壓降，電壓表用滿(mǎn)標(biāo)的

11、電流或每伏歐姆數(shù)表示。選擇儀表時(shí)儀表的內(nèi)阻也是要考慮的一個(gè)主要因素：對(duì)于電流表應(yīng)有盡可能小的內(nèi)阻抗，對(duì)于電壓表應(yīng)有盡可能大的內(nèi)阻抗； 功率表應(yīng)具有以上兩者的有利因素才能使功耗盡可能小。1.3.4 1.3.4 指針式儀表的標(biāo)尺特性指針式儀表的標(biāo)尺特性 由于各種系列的儀表結(jié)構(gòu)和工作原理不同，指針式儀表的標(biāo)尺刻度特性也不相同。標(biāo)尺刻度有線(xiàn)性和非線(xiàn)性(或均勻和不均勻)兩大類(lèi)。標(biāo)尺刻度的不均勻性，使得某些儀表刻度的起始部分無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù),在這些部分往往成了無(wú)效區(qū)，打一個(gè)小圓點(diǎn)以示分界。下圖所示為幾種指示儀表的標(biāo)尺特性。 17圖15 指示儀表的標(biāo)尺特性 圖16 指示儀表的均勻標(biāo)尺讀數(shù)精度（a）均勻刻度標(biāo)尺

12、（b）、（c）不均勻刻度標(biāo)尺181.3.5 1.3.5 指針式儀表的阻尼時(shí)間指針式儀表的阻尼時(shí)間 阻尼時(shí)間是指儀表的指針或光點(diǎn)從被測(cè)量加入或去掉時(shí)的初始位置到最終穩(wěn)定位置所需的時(shí)間。一般儀表為了讀數(shù)迅速，其阻尼時(shí)間越短越好，通常規(guī)定不超過(guò)4s，較好的儀表約為l.5s左右。 1.4 1.4 磁電系儀表磁電系儀表 1.4.1 1.4.1 磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 磁電系儀表測(cè)量機(jī)由磁電系儀表測(cè)量機(jī)由固定的磁路系統(tǒng)固定的磁路系統(tǒng)和和可動(dòng)部分可動(dòng)部分組成，組成，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 19磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)1永久磁鐵2

13、極掌 3圓柱形鐵芯4可動(dòng)線(xiàn)圈5游絲 6指針20 磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)阻尼裝置磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)阻尼裝置利用鋁框架的電磁感應(yīng)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻尼，見(jiàn)下圖。212工作原理工作原理 磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)是利用通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到電磁力通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到電磁力作用作用的原理制成的。設(shè)氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線(xiàn)圈電流為I，在氣隙場(chǎng)中的每邊長(zhǎng)度為L(zhǎng) ，每匝邊受力為F，則 F FB I L B I L （1 11 1） 若若通電線(xiàn)圈另兩邊每邊長(zhǎng)度各為a ，線(xiàn)圈匝數(shù)為n，活活動(dòng)線(xiàn)圈所受的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩動(dòng)線(xiàn)圈所受的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M M為為 M M nFanFa n B l L a n B l L a （1 13 3）游絲所產(chǎn)生的反力矩游絲所產(chǎn)生

14、的反力矩M M為為 M M DD （1 14 4） 兩者平衡時(shí)兩者平衡時(shí) M M M M （1 15 5）22即 D n B l L a 于是 n B l L a /D 對(duì)于某一種型號(hào)儀表的n、 B 、L、 a 、 D都是常數(shù)，故N B L a / D 也是常數(shù)，令 Sin B a L /D 則 Si I （19） 就有 Si/I Si稱(chēng)為磁電系儀表的靈敏度，它表示單位被測(cè)量所對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角。 231.4.2 1.4.2 磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及和應(yīng)用磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及和應(yīng)用1.1.特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）刻度均勻： 由式(1-9)可見(jiàn)（2 2）準(zhǔn)確度、靈敏度高：電流量限量小到可達(dá)1微安。

15、（3 3）功率消耗?。河捎跍y(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)部通過(guò)的電流很小。（4 4）過(guò)載能力?。阂?yàn)楸粶y(cè)電流是通過(guò)游絲導(dǎo)入和導(dǎo)出的，又加上動(dòng)圈的導(dǎo)線(xiàn)很細(xì)，所以過(guò)裁時(shí)很容易引起游絲的彈性發(fā)生變化和燒毀線(xiàn)圈。（5 5）只能測(cè)量直流電：因?yàn)橛谰么盆F產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向恒定，所以只有通入直流電流才能產(chǎn)生穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)。242. 應(yīng)用應(yīng)用 (1)作直流電流表： (2)作直流電壓表： (3)作為常用儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)： 如萬(wàn)用表、歐姆表、兆歐表、熱偶系儀表、整流系儀表、電子系儀表等的測(cè)量機(jī)構(gòu)都是磁電系的。(4)作檢測(cè)微電流的微安表或作為指零儀表： (5)作交流電壓表：但測(cè)得的是交流量的平均值響應(yīng)，而且只對(duì)正弦交流有效，誤差也較大。25圖圖

16、19 吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu)吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu) 圖圖110吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu)工作原理吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu)工作原理1固定線(xiàn)圈固定線(xiàn)圈 2-可動(dòng)鐵片可動(dòng)鐵片 3指針指針4阻尼片阻尼片 5游絲游絲 6阻尼器阻尼器 7磁屏磁屏 1.5 電磁系儀表電磁系儀表1.5.1 電磁系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理電磁系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理 電磁系儀表根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同分為電磁系儀表根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同分為吸引型吸引型和和排斥型排斥型兩種兩種262吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理引型測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理 吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu)是利用吸引型測(cè)量機(jī)構(gòu)是利用線(xiàn)圈通入交（直流）電流時(shí)，線(xiàn)圈通入交（直流）電流時(shí)，產(chǎn)生一定方向的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定方向的轉(zhuǎn)

17、矩帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)而指示被測(cè)量。其電磁而指示被測(cè)量。其電磁力矩是通電線(xiàn)圈與被磁化的鐵片相互作用產(chǎn)生的。線(xiàn)圈內(nèi)力矩是通電線(xiàn)圈與被磁化的鐵片相互作用產(chǎn)生的。線(xiàn)圈內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度與線(xiàn)圈電流的平方成正比，即瞬時(shí)力矩由電流的磁場(chǎng)強(qiáng)度與線(xiàn)圈電流的平方成正比，即瞬時(shí)力矩由電流i的平方?jīng)Q定?；顒?dòng)部分在被測(cè)電流變化一個(gè)周期內(nèi)的平的平方?jīng)Q定?；顒?dòng)部分在被測(cè)電流變化一個(gè)周期內(nèi)的平均力矩則決定于電流均力矩則決定于電流i的平方在一個(gè)周期內(nèi)的平均值的平方在一個(gè)周期內(nèi)的平均值(也即也即被測(cè)電流的有效值被測(cè)電流的有效值I)的平方。由線(xiàn)圈內(nèi)的線(xiàn)圈磁勢(shì)的平方。由線(xiàn)圈內(nèi)的線(xiàn)圈磁勢(shì)IN（安（安匝數(shù)）越大，則匝數(shù)）越大，則線(xiàn)圈的磁場(chǎng)也越強(qiáng)，吸

18、力就越大。線(xiàn)圈的磁場(chǎng)也越強(qiáng)，吸力就越大。轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩為 M Ki(IN)2 (110 )式中Ki是一個(gè)與線(xiàn)圈、鐵片尺寸和形狀 及它們間的相對(duì)位置有關(guān)的系數(shù)，N為線(xiàn)圈匝數(shù)，I可以是直流電流，也可以是交流電流的有效值。27 電磁系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩與游絲的反作用力矩平衡時(shí)， M M 即 Ki（IN） 2 D 則 Ki（IN）2 / D 或 K（IN）2 （112）式中 K Ki/ D 是一個(gè)常系數(shù)，D是游絲的反作用力矩系數(shù)。 式（112）說(shuō)明電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角與被測(cè)電流I的平方成正比，故可以用其指針的偏轉(zhuǎn)角來(lái)表示被測(cè)量的大小。281.5.2 1.5.2 電磁系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及的應(yīng)用電磁系儀表測(cè)

19、量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及的應(yīng)用1 1特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）過(guò)載力強(qiáng)；（2 2）交直流兩用； （3 3）標(biāo)尺刻度不均勻； （4 4）受外磁場(chǎng)影響大；2 2應(yīng)用應(yīng)用（1 1）作交流電流表、電壓表較多，一般只能用于800Hz以下的電路。（2 2）測(cè)量直流參數(shù)及問(wèn)題：電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)線(xiàn)圈內(nèi)部有動(dòng)鐵片(鐵磁物質(zhì))，所以有磁滯和渦流現(xiàn)象，這就造成直流讀數(shù)由于正負(fù)端不同而不完全一致。 29應(yīng)用應(yīng)用（a）線(xiàn)圈串聯(lián) （b）線(xiàn)圈并聯(lián) 圖111 雙量程電磁系交流電流表圖112 電磁系交流電壓表原理30圖111電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu) 1.6 電動(dòng)系儀表電動(dòng)系儀表1.6.1 電動(dòng)系儀表電動(dòng)系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理及工作原理

20、1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1固定線(xiàn)圈 2可動(dòng)線(xiàn)圈 3指針 4阻尼片 5游絲 6阻尼盒 312. 工作原理 當(dāng)定圈和動(dòng)圈分別通入電流i1、 i2時(shí)，動(dòng)圈受到定圈的磁場(chǎng)對(duì)它的作用力而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)： ilI1m sint i2I2m sin(t - )則動(dòng)圈受到的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 MK（）i1 *i2 K（ ） I 1m sint * I2m sin（t - ) K（ ） I 1 I2 cos K（ ） I 1 I2 cos （2t - ) 式中第二項(xiàng)在一個(gè)周期內(nèi)平均值為零，故 MK（）I1I2 cos 32由式由式（15） M M D 可知：可知： K（）I1I2 cos /D K（ ）I1I2 cos （113

21、）1.6.2 電動(dòng)系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及工作應(yīng)用電動(dòng)系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及工作應(yīng)用1特點(diǎn)特點(diǎn) （1）準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度高 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)部沒(méi)有鐵磁物質(zhì)，不產(chǎn)生磁滯誤差，因此它的準(zhǔn)確度可以達(dá)0.1-0.05級(jí)。（2）測(cè)量范圍廣測(cè)量范圍廣 不僅可交直流兩用，而且可以測(cè)量非正弦電流的有效值；工作頻率為152500HZ。 (3) 標(biāo)尺刻度均勻標(biāo)尺刻度均勻 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)標(biāo)尺刻度均勻。 (4)讀數(shù)易受外磁場(chǎng)影響讀數(shù)易受外磁場(chǎng)影響 因固定線(xiàn)圈內(nèi)部是空氣，磁阻大，故工作磁場(chǎng)很弱。為了消除外磁場(chǎng)的影響，線(xiàn)圈系統(tǒng)要采用磁屏蔽方式。(5)過(guò)載能力小過(guò)載能力小 進(jìn)入可動(dòng)線(xiàn)圈的電流要經(jīng)過(guò)游絲，如果電流過(guò)大，游絲將變質(zhì)或

22、燒斷。332應(yīng)用和注意事項(xiàng)應(yīng)用和注意事項(xiàng)（1）作交流電壓表、電流表作交流電壓表、電流表: 將動(dòng)圈和定圈串聯(lián)，其時(shí)流經(jīng)線(xiàn)圈的電流 i1=i2,且0 （同相），由式（1-13）可知，此時(shí)= K() I1 I2 可見(jiàn)偏轉(zhuǎn)角與電流由成平方律關(guān)系。但刻度特性與電磁系表一樣，仍是非線(xiàn)性的。起始部分刻度很密而不易讀準(zhǔn)確。因此與磁電系儀表一樣，在電動(dòng)系儀表標(biāo)尺的起始端常標(biāo)有一黑點(diǎn)，表明黑點(diǎn)以外的部分不宜使用。 （2）作功率表作功率表: 應(yīng)將電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的定圈和負(fù)載串聯(lián)；動(dòng)圈和附加電阻R串聯(lián)后再與負(fù)載并聯(lián)，如圖1-12和圖1-13所示，i1I , i2u/R活動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)角 = k UI COS34圖1-12

23、電壓端紐前接 圖1-13電壓端紐后接用電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)量的功率時(shí)要下面幾點(diǎn)：用電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)量的功率時(shí)要下面幾點(diǎn)：a.接線(xiàn)時(shí)要注意端紐的極性。功率表有兩對(duì)端紐，一對(duì)定圈引出端紐是電流端紐；一對(duì)動(dòng)圈引出端紐（是動(dòng)圈串聯(lián)附加電阻后的端紐）是電壓端紐。兩對(duì)端紐各有一個(gè)端紐上標(biāo)有(或*)的符號(hào)它的發(fā)電機(jī)端可接在電源側(cè)（稱(chēng)電壓端前接）如圖112 也可接在負(fù)載側(cè)（稱(chēng)電壓端后接）如圖113。35b.b.功率表的指示值是電流線(xiàn)圈的電流量限和電壓線(xiàn)圈電功率表的指示值是電流線(xiàn)圈的電流量限和電壓線(xiàn)圈電壓量限的乘積。壓量限的乘積。 由功率表的指示是按照由功率表的指示是按照UIcosUIcos表征的，所以當(dāng)電壓電

24、表征的，所以當(dāng)電壓電流間的相位差較大時(shí)儀表的指示值可能很小，而電壓電流流間的相位差較大時(shí)儀表的指示值可能很小，而電壓電流的有效值卻可能很大。但是功率表的電壓、電流線(xiàn)圈也和的有效值卻可能很大。但是功率表的電壓、電流線(xiàn)圈也和一般的電壓表、電流表一樣有一定的允許范圍，一般的電壓表、電流表一樣有一定的允許范圍， 使用時(shí)使用時(shí)要注意即使儀表指示值不大要注意即使儀表指示值不大( (甚至接近零值甚至接近零值) )，但電壓、電，但電壓、電流線(xiàn)圈還是有可能過(guò)已過(guò)載，因此通常要用電壓表和電流流線(xiàn)圈還是有可能過(guò)已過(guò)載，因此通常要用電壓表和電流表進(jìn)行監(jiān)視。表進(jìn)行監(jiān)視。c.c.若測(cè)量中出現(xiàn)反偏轉(zhuǎn)而無(wú)法讀數(shù)，則有可能是負(fù)

25、載發(fā)出若測(cè)量中出現(xiàn)反偏轉(zhuǎn)而無(wú)法讀數(shù)，則有可能是負(fù)載發(fā)出功率，此時(shí)功率，此時(shí)可將可將電流線(xiàn)圈電流線(xiàn)圈發(fā)電機(jī)端接于負(fù)載端，此時(shí)恢復(fù)發(fā)電機(jī)端接于負(fù)載端，此時(shí)恢復(fù)正常偏轉(zhuǎn)。正常偏轉(zhuǎn)。但測(cè)量的功率為應(yīng)記為負(fù)（表明是負(fù)載發(fā)出功但測(cè)量的功率為應(yīng)記為負(fù)（表明是負(fù)載發(fā)出功率）。率）。36 1.7 整流系儀表整流系儀表 （設(shè)計(jì)三用表時(shí)講）（設(shè)計(jì)三用表時(shí)講） 1.8 兆歐表兆歐表1.8.1 兆歐表的結(jié)構(gòu)和工作原理兆歐表的結(jié)構(gòu)和工作原理 兆歐表又稱(chēng)為搖表，用于測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻。由于絕緣電阻阻值很大，因此標(biāo)尺分度用“兆歐”作單位而稱(chēng)為兆歐表。1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)=電動(dòng)系比率表測(cè)量機(jī)構(gòu)電動(dòng)系比率表測(cè)量機(jī)構(gòu)+直流手搖發(fā)電直

26、流手搖發(fā)電 近年來(lái)兆歐表也有采用于電池給振蕩器供電，經(jīng)過(guò)倍壓整流等半導(dǎo)體電路來(lái)代替手搖發(fā)電機(jī)的。但手搖發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)單可靠而廣泛使用。發(fā)電機(jī)電壓一般為5005000V。37圖119 兆歐表的結(jié)構(gòu)示意圖 1動(dòng)圈 2動(dòng)圈 3永久磁鐵 4極掌如如圖圖119所示，所示， 兆歐表有兩個(gè)相互位兆歐表有兩個(gè)相互位置固定而安裝在同一轉(zhuǎn)軸置固定而安裝在同一轉(zhuǎn)軸上的可動(dòng)線(xiàn)圈，其中之一上的可動(dòng)線(xiàn)圈，其中之一產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，另一線(xiàn)圈產(chǎn)生產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，另一線(xiàn)圈產(chǎn)生反作用力矩。反作用力矩。 動(dòng)圈的電流由柔軟的無(wú)動(dòng)圈的電流由柔軟的無(wú)反抗力矩的金屬導(dǎo)流絲作反抗力矩的金屬導(dǎo)流絲作為引流，因此動(dòng)圈位置是為引流，因此動(dòng)圈位置是任意的。任意的。38

27、圖120兆歐表的原理電路 Rc1、Rc2-動(dòng)圈電阻 G手搖發(fā)電機(jī) Rc、Rv-附加電阻 Rx待測(cè)電阻I1U /(Rc1 RC Rx) I2U /(Rc2 RV)39兩個(gè)動(dòng)圈在I1和I2作用下所產(chǎn)生方向相反的力矩均與動(dòng)圈位置有關(guān)，即有 M1B1 S1 1 I1 I1 fl() M2B2 S2 2 I2 I2 f2() 式中，Sl、S2和1、2均為常數(shù)；氣隙中B是位置的函數(shù)。當(dāng)力矩平衡時(shí)M1M2，線(xiàn)圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有 I1 fl() I2 f2() 即 I1 / I2 f2() / fl() f () 取反函數(shù) F（I1 / I2）F（R02 RV）/(R01 RC Rx) 兆歐表也稱(chēng)為比率表或流

28、比計(jì)。401.8.2 兆歐表的特點(diǎn)兆歐表的特點(diǎn) （1）指針的隨意性 （2）工作電壓高 （3）比一般儀表多了一個(gè)“G”接線(xiàn)端。 1.8.3 兆歐表的使用兆歐表的使用(1)用兆歐表測(cè)量設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，必須先切斷電源。對(duì)具有較大電容的設(shè)備(如電容器、變壓器、電機(jī)、電纜線(xiàn)路等)，必須先進(jìn)行放電。(2)兆歐表應(yīng)放在水平位置，在未接線(xiàn)之前，先搖動(dòng)兆歐表手柄看指針是否在“”處，再將“L”和“B”兩個(gè)接線(xiàn)柱短路，慢慢地?fù)u動(dòng)兆歐表，看指針是否在“0”處。41(3)測(cè)量電容器、電纜、大容量變壓器和電機(jī)的絕緣電阻時(shí)，被測(cè)對(duì)象要有一定的充電時(shí)間，電容量越大；充電時(shí)間應(yīng)越長(zhǎng)，一般以兆歐表轉(zhuǎn)動(dòng)一分鐘后測(cè)出的讀數(shù)為準(zhǔn)。(

29、4)在搖測(cè)絕緣時(shí)，應(yīng)使兆歐表保持額定轉(zhuǎn)速，一般為120rmin 20% 。當(dāng)被測(cè)設(shè)備電容量較大時(shí)，為了避免指針擺動(dòng)，可將轉(zhuǎn)速提高到l30rmin。(5) 測(cè)量時(shí)三個(gè)接線(xiàn)端鈕中分別標(biāo)有L（線(xiàn)路）、E（接地）（或被測(cè)物的接地外殼）、G（屏蔽）。其中“L”接在被測(cè)物和大地絕緣的導(dǎo)體部分，“E”接在被測(cè)物的外殼或大地，“G”接在被測(cè)物的屏蔽環(huán)上。（6）根據(jù)電氣設(shè)備額定電壓來(lái)選表。例如，500V以下的設(shè)備一般用500V搖表；高壓瓷瓶、母線(xiàn)、刀閘一般用25005000V搖表。421.9 1.9 指針式萬(wàn)用表。指針式萬(wàn)用表。1.9.11.9.1指針式萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)和工作原理指針式萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)和工作原理 1.

30、1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) = =測(cè)量機(jī)構(gòu)+測(cè)量線(xiàn)路+量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（1 1）測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu)：測(cè)量機(jī)構(gòu)采用高靈敏度的磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，其滿(mǎn)偏電流為幾微安到幾十微安，準(zhǔn)確度在05級(jí)以上。 （2 2） 測(cè)量線(xiàn)路測(cè)量線(xiàn)路：測(cè)量線(xiàn)路能將各種待測(cè)電量, 轉(zhuǎn)換為磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)能接受的直流電流。 （3 3） 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是萬(wàn)用表實(shí)現(xiàn)多種電量、多種量程切換的元件，通常將活動(dòng)觸頭稱(chēng)為“刀”，固定觸頭稱(chēng)為“擲”，萬(wàn)用表需切換的線(xiàn)路較多，因此采用多刀擲轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。432. .工作原理工作原理 （1 1） 直流電流的測(cè)量直流電流的測(cè)量： 萬(wàn)用表測(cè)量直流電流采用分流的方法，原理線(xiàn)路見(jiàn)圖114。（2 2） 直流電壓的測(cè)量直流電壓的測(cè)量： 萬(wàn)用表直流電壓測(cè)量線(xiàn)路，采用分流的方法，原理線(xiàn)路見(jiàn)圖115 。圖114圖11544（3 3）交流電壓的測(cè)量交流電壓的測(cè)量 由于萬(wàn)用表測(cè)量機(jī)構(gòu)采用磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，測(cè)量交流電壓必須采用AC/DC轉(zhuǎn)換裝置。原理線(xiàn)路見(jiàn)圖116。 （4）交流電流的測(cè)量交流電流的測(cè)量 萬(wàn)用表測(cè)量交流電流除用萬(wàn)用表測(cè)量交流電流除用AC/DC整流式轉(zhuǎn)換裝置外，整流式轉(zhuǎn)換裝置外，圖116 交流電壓測(cè)量電路45（5） 電阻的測(cè)量電阻的測(cè)量 萬(wàn)用表電阻測(cè)量線(xiàn)路，通常采用被測(cè)電阻與表頭及內(nèi)附電池串聯(lián)的電路，如圖117 所示。 在該電路中流過(guò)表頭的電流為：IX E /