第2章電流與電壓的測量.

1、第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第五節(jié)第二章電流與電壓的測量電流與電壓的測量第一節(jié)直流電流表與電壓表 在磁電系測量機構的基礎上配上不同的測量線路，就能組成各種不同用途的直流電流表和直流電壓表。 演示電表只有一個測量機構（俗稱表頭），配合不同的測量板時，就能組成各種不同量程的電流表、電壓表或檢流計。 一、磁電系測量機構一、磁電系測量機構測量機構轉換開關分流電阻演示用電表磁電系測量機構的結構磁電系測量機構的結構 固定部分磁路系統磁電系測量機構 可動部分線圈游絲的作用：1.產生反作用力矩2.引導電流出入線圈永久磁鐵標度尺機械調零旋鈕游 絲鐵 心引出線指 針磁電系測量機構的結構極

2、 掌平衡錘磁感應阻尼器 在動圈中加裝短路線圈，利用短路線圈中產生的感生電流與磁場相互作用產生阻尼力矩。 根據磁路系統的結構不同，又可分為： 外磁式：永久磁鐵在可動線圈的外部。 內磁式：永久磁鐵在可動線圈的內部?？晒?jié)約磁性材料，而且體積小、成本低、對外磁泄漏少，近年來被廣泛使用。 內外磁式：可動線圈的內、外部都有永久磁鐵，故磁性更強，結構可以更緊湊。磁電系測量機構中的磁路系磁電系測量機構中的磁路系統統 外磁式 內磁式 內外磁式磁電系測量機構的磁路系統磁電系測量機構的工作原理磁電系測量機構的工作原理 磁電系測量機構是根據通電線圈在磁場中受到電磁力矩而發(fā)生偏轉的原理制成的。 當可動線圈中通入電流時，

3、載流線圈在永久磁鐵的磁場中受到電磁力矩的作用而發(fā)生偏轉。由于MI，即通過線圈的電流越大，線圈受到的轉矩越大，儀表指針偏轉的角度也越大；同時，游絲扭得越緊，由于Mf，故反作用力矩也越大。當線圈受到的轉動力矩與反作用力矩大小相等時，MMf，線圈就停留在某一平衡位置，此時，指針就指示出被測量的大小。磁電系測量機構的工作原理磁電系測量機構的工作原理磁電系儀表的特點磁電系儀表的特點 優(yōu)點： 準確度高、靈敏度高。 功率消耗小。 刻度均勻。 缺點： 過載能力小。 只能測量直流。直流電流表的組成二、直流電流表 設磁電系測量機構的內阻為RC，滿刻度電流為IC，被測電流為IX，則分流電阻RA的大小可以按下述步驟進

4、行計算。 第一步，先計算電流量程擴大倍數CXIIn 第二步，計算分流電阻1CAnRR分流電阻的計算分流電阻的計算例 現有一只內阻為200、滿刻度電流為500A的磁電系測量機構，由于生產需要，要將其改制成量程為1A的直流電流表，問應并聯多大的分流電阻? 解：先求電流量程擴大倍數20001050016CXIIn 應并聯的分流電阻為1 . 0120002001CAnRR 答：若要將其改制成量程為1A的直流電流表，應并聯一只0.1的分流電阻。 分流電阻一般采用電阻率較大、電阻溫度系數很小的錳銅制成。 當被測電流小于30A時，可采用內附分流器。 當被測電流大于30A時，可采用外附分流器。外附分流器及其接

5、線電流端鈕電位端鈕開路式分流器閉路式分流器多量程直流電流表多量程直流電流表三、直流電壓表三、直流電壓表直流電壓表的組成第一步：先計算磁電系測量機構的額定電壓 UC=IcRc第二步：計算電壓量程擴大倍數CUUm 第三步：計算所需串聯的分壓電阻CV) 1(RmR分壓電阻的計算分壓電阻的計算例例 現有一只內阻為500、滿刻度電流為100A的磁電系測量機構，根據實際需要，要將其改制成50V量程的直流電壓表，問應串聯多大的分壓電阻？該電壓表的總內阻是多少？ 解：先求出測量機構的額定電壓 UC=IcRc=100106500=0.05 V 再求出電壓量程擴大倍數100005. 050CUUm應串聯的分壓電阻

6、為Rv=（m1)Rc（1 0001）500=499 500該電壓表的總電阻為RRc+Rv500499 500500 000500 k多量程直流電壓表電壓靈敏度電壓靈敏度電壓靈敏度的作用電壓靈敏度的作用：（1）表示電壓表指針偏轉到滿刻度時取自被測電流的電流值。（2）能方便地計算出該電壓表各量程的內阻。電壓靈敏度的意義電壓靈敏度的意義：電壓靈敏度越高，相同量程下電壓表的內阻越大，取自被測電路的電流越小，對被測電路的影響越小，測量準確度越高。電壓靈敏度為20kV，表示測量直流電壓，當指針偏轉到滿刻度時，取自被測電路的電流是1V 20k50A，在10V擋時電壓表內阻是10 20k 200k 四、直流磁

7、電系檢流計四、直流磁電系檢流計 磁電系檢流計是一種專門用來測量微小電流或電壓的高靈敏度儀表，主要用于以直流電工作的電測儀器中作指零儀使用。磁電系檢流計的結構磁電系檢流計的結構 為提高檢流計的靈敏度，結構上要采用以下措施： 采用張絲或懸絲支撐代替軸尖軸承結構 用光標指示裝置代替指針張絲支撐結構張絲支撐結構懸絲支撐結構懸絲支撐結構光標指示原理光標指示原理復射式光點檢流計復射式光點檢流計使用檢流計的注意事項使用檢流計的注意事項 搬動時必須輕拿輕放。 使用時要按正常工作位置放置。有水準儀者，使用前要先調整好水平；沒有水準儀者也應安放在水平位置使用。 搬動或使用完畢，應將止動器鎖上。無止動器的，要合上短

8、接動圈的開關，或用導線將兩接線端子短路。 禁止用萬用表或電橋直接測量檢流計的內阻。 檢流計應放置在于燥、無塵、無振動的場所使用或保存。 思考與練習 簡述磁電系測量機構的工作原理。 磁電系測量機構中游絲的作用是什么？ 磁電系儀表的優(yōu)點和缺點有哪些？ 計算分流電阻的步驟有哪些？ 如何連接分流電阻？ 為什么多量程直流電流表多采用閉路式分流電路？ 檢流計的特點是什么？主要用途是什么？返回章目錄第二節(jié)交流電流表與電壓表配電柜上的交流儀表1T1-A型電磁系電流表一、電磁系測量機構一、電磁系測量機構 電磁系測量機構主要由固定線圈和可動軟磁鐵片組成。這里，游絲的作用只是產生反作用力矩，而不通過電流。 根據其結

9、構形式的不同，可分為吸引型和排斥型兩類。吸引型測量機構排斥型測量機構磁感應阻尼器原理示意圖吸引型測量機構工作原理電流正向電流正向電流反向電流反向排斥型測量機構工作原理電流正向電流正向電流反向電流反向電磁系測量機構的工作原理電磁系測量機構的工作原理 利用通電流的固定線圈產生磁場，使鐵心磁化。然后利用線圈與鐵心（吸引型）或鐵心與鐵心（排斥型）相互作用產生轉動力矩，帶動指針偏轉。指針偏轉角與線圈中電流的關系指針偏轉角與線圈中電流的關系 吸引型測量機構：轉動力矩取決于固定線圈的磁場和可動鐵片被磁化后的磁場強弱，而它們磁場的強弱又都與被測電流有關。轉動力矩的大小應與線圈磁勢的平方成正比。 排斥型測量機構

10、：轉動力矩取決于固定鐵片和可動鐵片被磁化后磁場的強弱，而它們的磁場也都與被測電流有關。排斥型測量機構轉動力矩的大小也應與線圈產生磁勢的平方成正比。 顯然，電磁系測量機構的轉動力矩與線圈磁勢的平方成正比，即MK1（N I）2 上式說明，電磁系測量機構指針的偏轉角與被測電流的平方成正比，因此可用來測量被測電流的大小。電磁系儀表的特點電磁系儀表的特點優(yōu)點 既可測量直流，又可測量交流。 過載能力強，制造成本低。缺點： 標度尺刻度不均勻。 易受外磁場影響。電磁系電流表的刻度不均勻磁屏蔽的原理磁屏蔽的原理無定位結構無定位結構二、交流電流表二、交流電流表 電磁系交流電流表通常由電磁系測量機構組成。由于電磁系

11、電流表的固定線圈直接串聯在被測電路中，所以，要制造不同量程的電流表時，只要改變線圈的線徑和匝數即可。 電磁系電流表 安裝式電磁系電流表安裝式電磁系電流表：一般制成單量程，但最大量程不得超過200A。在測量較大的交流電流時，儀表須與電流互感器配合使用。 便攜式電磁系電流表：便攜式電磁系電流表：一般都制成多量程的。但它不能采用并聯分流電阻的方法擴大量程。而是采用將固定線圈分段，然后利用分段線圈的串、并聯來實現。雙量程電磁系電流表原理線圈串聯線圈并聯三、交流電壓表三、交流電壓表 電磁系交流電壓表由電磁系測量機構與分壓電阻串聯組成。 安裝式交流電壓表安裝式交流電壓表:一般都做成單量程的，且最大量程不超

12、過600V。要測量更高的交流電壓時，儀表要與電壓互感器配合使用。 便攜式交流電壓表便攜式交流電壓表:一般都做成多量程 的，并采用了共用式分壓電路。 雙量程電磁系電壓表四、整流系交流電壓表四、整流系交流電壓表整流系電流表和電壓表整流系交流電壓表的組成整流系交流電壓表的組成 磁電系測量機構和整流裝置組成的儀表稱為整流系儀表。 整流系交流電壓表是在整流系儀表的基礎上串聯分壓電阻而成的。其中，整流系測量機構是整個儀表的核心。 整流系交流電壓表中的整流電路半波整流電路全波整流電路 交流電的大小習慣上是指交流電的有效值。為此，我們可根據交流電有效值與平均值之間的關系來刻度標度尺。 對于半波整流 I有效1.

13、11 I平均 對于全波整流 I有效2.22 I平均 這樣一來，交流電壓表的標度尺就可以直接按交流電的有效值來進行刻度，即整流系交流電壓表的讀數是正弦交流電壓的有效值。 思考與練習 簡述電磁系儀表的結構。 為什么電磁系儀表可以交直流兩用？ 磁電系儀表和電磁系儀表的標度尺有什么不同？為什么？ 電磁系儀表的過載能力為什么比較強？ 如何減小外磁場對電磁系儀表的影響？ 便攜式電磁系電流表是如何擴大量程的？ 整流系交流電壓表有哪些優(yōu)缺點？返回章目錄第三節(jié)儀用互感器 儀用互感器是用來按比例變換交流電壓或交流電流的儀器，它包括變換交流電壓的電壓互感器和變換交流電流的電流互感器。一、儀用互感器的用途一、儀用互感

14、器的用途 擴大交流儀表的量程。 測量高電壓時保證工作人員和 儀表的安全。 有利于儀表生產的標準化，降低生產成本。二、電流互感器二、電流互感器 電流互感器實際上是一個降流變壓器，能把一次側的大電流變換成二次側的小電流。一般電流互感器二次側的額定電流為5A。 電流互感器的一次側額定電流I1N與二次側額定電流I2N之比，叫做電流互感器的額定變流比，用KTA表示，即1NTA2NIKI電流互感器的符號電流互感器的接線圖與電流互感器配合使用的交流電流表LDZJ1-10型 常用電流互感器常用電流互感器LDZJ1-10型型 LQG-0.5型型 LAZBJ-10型型 LMZ1-0.5系列系列 電流互感器的正確使

15、用電流互感器的正確使用 要正確接線。將電流互感器的一次側與被測電路串聯，二次側與電流表串聯。 電流互感器的二次側在運行中絕對不允許開路。因此，在電流互感器的二次側回路中嚴禁加裝熔斷器。運行中需拆除或更換儀表時，應先將電流互感器的二次側短路后再進行操作。 電流互感器的鐵心和二次側的一端必須可靠接地。 接在同一互感器上的儀表不能太多。 二、電壓互感器二、電壓互感器 電壓互感器實際上就是一個降壓變壓器，它能將一次側的高電壓變換成二次側的低電壓。 電壓互感器二次側的額定電壓一般為100V。 電壓互感器一次側額定電壓U1N與二次側額定電壓U2N之比，稱為電壓互感器的額定變壓比，用KTV表示，即 2N1N

16、TVUUK電壓互感器的符號電壓互感器接線圖常用電壓互感器JDJ-6、10型型JDZ-3、6、10Q型型 JDG4-0.5型型 電壓互感器的正確使用電壓互感器的正確使用 要正確接線。將電壓互感器的一次側與被測電路并聯，二次側與電壓表并聯。 電壓互感器的一次側、二次側在運行中絕對不允許短路。因此，一次側、二次側都要加裝熔斷器。 電壓互感器的鐵心和二次側的一端必須可靠接地。 思考與練習 儀用互感器的用途有哪些？ 為什么不能用并聯分流電阻的方法擴大交流電流表的量程？ 如何正確使用電流互感器和電壓互感器？ 為什么電流互感器的二次側在運行中絕對不允許開路？而電壓互感器的二次側在運行中絕對不允許短路？ 能用

17、電壓互感器擴大直流電壓表的量程嗎？為什么？返回章目錄第四節(jié)鉗形電流表 鉗形電流表的最大優(yōu)點是可以在不切斷電路的情況下測量運行中的交流電動機的工作電流，從而很方便地了解電動機的工作狀態(tài)。 實際使用的鉗形電流表分為指針式和數字式兩大類。一、鉗形電流表的構造及原理互感器式鉗形電流表 互感器式鉗形電流表只能測量交流電流。如T301、T302、MG24等型號的鉗形電流表就屬于此類儀表。 電磁系鉗形電流表 由于電磁系儀表可動部分的偏轉方向與電流極性無關，因此它可以交、直流兩用。 在測量運行中的繞線式異步電動機的轉子電流時，因為轉子電流的頻率很低，若用互感器式鉗形電流表則無法測量其準確數值，這時只能采用電磁

18、系鉗形電流表。 MG20、MG21型鉗形電流表屬于交、直流兩用的電磁系鉗形電流表。數字式鉗形電流表測量時將被測導線置于鉗口中央二、鉗形電流表的使用鉗口要結合緊密，有污物要及時清洗測量5A以下較小電流時，可將被測導線多繞幾圈再放入鉗口測量。被測的實際電流等于儀表讀數除以放進鉗口中導線的圈數測量完畢，一定要將儀表的量程開關置于最大位置上思考與練習 鉗形電流表的最大優(yōu)點是什么？ 簡述互感器式鉗形電流表的結構和用途。 簡述電磁系鉗形電流表的結構和用途。 如何正確使用鉗形電流表測量電路中的電流？返回章目錄第五節(jié)電流表與電壓表的選擇和使用一、電流表和電壓表的選擇一、電流表和電壓表的選擇 根據電工測量的目的

19、和要求，合理選擇電流表和電壓表。在選擇時應按照儀表類型、準確度、儀表內阻、量程、工作條件以及絕緣強度等方面，既全面又有所側重地進行選擇。 選擇儀表類型選擇儀表類型 測量直流電流、電壓選擇磁電系儀表。 測量交流電流、電壓選擇電磁系或整流系儀表，當要求準確度較高時，可選擇電動系儀表。 交、直流兩用選擇交、直流兩用的電磁系儀表，在要求準確度較高的場合可選擇電動系儀表。 選擇儀表準確度選擇儀表準確度 作為標準表或精密測量：選用0.1級或0.2級的儀表； 實驗室：選用0.5級或1.0級的儀表； 一般的工程測量：選用1.5級以下的儀表。 與儀表配合使用的附加裝置，如分流電阻、分壓電阻、儀用互感器等，其準確度等級應比儀表本身的準確度等級高23擋。 選擇儀表內阻選擇儀表內阻 選擇儀表內阻時要滿足： 電壓表內阻應盡量大些；