電工儀表及測量(磁電系萬用表)

電工儀表及測量(磁電系萬用表)第1頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表用途：磁電系儀表在電工儀表中占有重要地位。它廣泛地應(yīng)用于直流電流和直流電壓的測量。與整流元件配合，可以用于交流電流與電壓的測量，與變換電路配合，還可以用于功率、頻率、相位等其它電量的測量，還可以用來測量多種非電量，例如溫度，壓力等。當(dāng)采用特殊結(jié)構(gòu)時，可制成檢流計。磁電系儀表問世最早，由于近年來磁性材料的發(fā)展使它的性能日益提高，成為最有發(fā)展前景的指示儀表之一。本章主要介紹磁電系儀表的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及其應(yīng)用。第2頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—結(jié)構(gòu)組成1結(jié)構(gòu)：磁電系儀表根據(jù)磁路形式的不同，分為外磁式，內(nèi)磁式和內(nèi)外磁結(jié)合式三種結(jié)構(gòu)。外磁式測量機構(gòu)如圖，由于永久磁鐵放在可動線圈之外，所以稱為外磁式。整個結(jié)構(gòu)為兩大部分，即固定部分和可動部分。固定部分由永久磁鐵１、極掌２和固定在支架上的圓柱形鐵心３構(gòu)成。第3頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—結(jié)構(gòu)組成2磁鐵由硬磁材料做成；而極掌與鐵心則用導(dǎo)磁很高的軟磁材料做成。鐵心放在極掌之間，并與極掌形成一個磁場均勻的環(huán)形氣隙?？蓜硬糠钟衫@在鋁框架上的可動線圈４、線圈兩端的兩個半軸５、與轉(zhuǎn)軸相連的指針７、平衡錘６以及游絲８所組成。整個可動部分支承在軸承上，線圈位于環(huán)形氣隙之中。第4頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—工作原理（定性）當(dāng)可動線圈通以電流以后，在永久磁鐵的磁場作用下，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩使線圈轉(zhuǎn)動。反作用力矩通常由游絲產(chǎn)生，磁電系儀表的游絲一般有兩個，而且兩個游絲的繞向相反，游絲一端與可動線圈相連，另一端固定在支架上，它的作用既產(chǎn)生反作用力矩，同時又是將電流引進可動線圈的引線。阻尼力矩由繞制線圈的鋁架產(chǎn)生，其原理見圖當(dāng)鋁架在磁場中運動時，閉合的鋁架切磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流ｉe，這個渦流與磁場相互作用產(chǎn)生一個電磁阻尼力矩Ｍa，顯然阻尼力矩的方向與鋁框架運動方向相反，因此能使指針較快停在讀數(shù)位置，當(dāng)然鋁架上的線圈與外電路也會構(gòu)成閉合回路，同樣也會產(chǎn)生阻尼力矩。第5頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)組成內(nèi)磁式的測量機構(gòu)如圖，與外磁式相比最大區(qū)別在于永久磁鐵做成圓柱形并放在動圈之內(nèi)，它既是磁鐵又是鐵心。為了能形成工作氣隙，并能在工作氣隙中產(chǎn)生一個均勻的磁場，磁場方向能處處與鐵心的圓柱而垂直，在磁鐵外面壓嵌一個扇形斷面的磁極，在線圈外面加一個導(dǎo)磁環(huán)。磁力線穿過氣隙后經(jīng)導(dǎo)磁環(huán)閉合，以形成工作氣隙的磁場。第6頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—電磁阻尼、內(nèi)磁結(jié)構(gòu)第7頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩示意圖第8頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)特點采用這種結(jié)構(gòu)之后，由于磁極和導(dǎo)磁環(huán)都用導(dǎo)磁率很高的軟磁材料，所以閉合磁路的漏磁小、磁感應(yīng)強度大、儀表防御外磁場干擾的能力也得到增強、而且儀表對外界其他設(shè)備中的磁敏感元件的影響也減少了。加上內(nèi)磁式整個結(jié)構(gòu)比較緊湊，成本較低，所以與外磁式相比，是一種比較先進的結(jié)構(gòu)。內(nèi)磁式可動部分的構(gòu)造，則與外磁式基本相同，有時也采用張絲結(jié)構(gòu)，例如Ｃ36型的直流表。內(nèi)外磁結(jié)合式這種形式除了在可動線圈外部裝了永久磁鐵之外，線圈內(nèi)部的圓柱形鐵心也改用永久磁鐵，所以稱它為內(nèi)外磁結(jié)合式。這種形式的特點是工作氣隙內(nèi)的磁感應(yīng)強度比較強，其他特點與外磁式相似。第9頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—工作原理（定量分析）電磁驅(qū)動力M=2IBLNr=IBSNB—工作氣隙中磁場的磁感應(yīng)強度；L—線圈有效邊長；I—通過線圈的電流；N—線圈的匝數(shù)；S—線圈有效面積=2Lr。游絲阻力矩Ｍα=Dα

D—游絲反作用力矩系數(shù)，

α—線圈偏轉(zhuǎn)角。第10頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—工作原理（定量分析）偏轉(zhuǎn)角α：SI—電流靈敏度=靈敏度SI由儀表結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定，對于某一儀表來講，它是一個常數(shù)。因此，其指針偏轉(zhuǎn)角與通過可動線圈的電流Ｉ成正比。圖第11頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—表頭參數(shù)滿偏電流（表頭量程）Ig一般幾十μA—幾十mA表頭內(nèi)阻Rg(線圈+游絲直流電阻）一般幾十歐—幾百歐注意：表頭內(nèi)阻不能直接用萬用表歐姆檔測量，否則會燒毀表頭線圈。第12頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—技術(shù)特性準(zhǔn)確度高靈敏度高刻度均勻功耗小過載能力小只能測量直流：第13頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—為何不能測交流如果可動線圈通入交流電，轉(zhuǎn)矩Ｍ的方向也會隨之變化。如果電流變化的頻率小于可動部分的固有頻率，指針將會隨電流變化左右搖擺。如果電流變化的頻率高于可動部分的固有頻率，指針偏轉(zhuǎn)角將與一個周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩平均值有關(guān)，對于正弦變化的交流電其平均轉(zhuǎn)矩為零，也就是指針將停在原處不動，所以磁電系儀表不能用于測量交流，只有配上整流器組成整流系儀表后才能用于交流測量。第14頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電流表磁電系測量機構(gòu)的指針偏轉(zhuǎn)角α與流過動圈的電流Ｉ成正比，所以它本身就是一個電流表。但線圈線徑較細(xì)，不可能流過較大電流，只能制成毫安級的電流表。若進行較大電流的測量，必須在測量電路上采取措施，使被測量通過測量電路改變成測量機構(gòu)所能接受的小電流。通常采用分流器達到此目的。第15頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月單量程擴程磁電系電流表單量程電流表n=I/Ig；n=(Rg+Rs)/Rs

Rs——分流電阻

Rg——表頭內(nèi)阻

n——擴程倍數(shù)（分流系數(shù)）第16頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電流表—擴程2【例2-1】由一只磁電系表頭，滿偏電流為500μA，內(nèi)阻為500Ω，現(xiàn)在要把它制成限量為1A的電流表，問應(yīng)選阻值為多少的分流電阻？解：分流系數(shù)為由式（2-7）可以得出分流電阻為第17頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月多量程擴程磁電系電流表—開路式多量限電流表的分流可以有兩種連接方法，一種是開路連接方式，另一種是閉路連接方式，如圖。開路連接方式：優(yōu)點是各量限具有獨立的分流電阻，互不干擾，調(diào)整方便。但它存在嚴(yán)重的缺點，因為開關(guān)接觸電阻包含在分流電阻支路，使儀表的誤差增大，甚至?xí)蜷_關(guān)接觸不良引起電流過大而損壞表頭，所以開路連接方式實際上是不采用的。第18頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月多量程擴程磁電系電流表—原理圖第19頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月多量程擴程磁電系電流表—閉路式閉路連接方式實用的多量限電流表的分流器都采用閉路連接方式，在這種電路中，對應(yīng)每個量限在儀表外殼上有一個接線柱。在一些多用儀表（如萬用表）中也有用轉(zhuǎn)換開關(guān)切換量限的。它們的接觸電阻對分流關(guān)系沒有影響，即對電流表的誤差沒有影響，也不會使表頭過載。但這種電路中，任何一個分流電阻的阻值發(fā)生變化時，都會影響其它量限，所以調(diào)整和修理比較麻煩。第20頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電流表—外附分流器1附著分流器電流的增大，分流器的功率損耗也要加大，相應(yīng)就要加大尺寸。一般電流不大的可做成內(nèi)附式，直接裝在儀表內(nèi)部。電流大的，做成單獨裝置，稱為外附式，如圖第21頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電流表—外附分流器2從圖可以看出，分流器有兩對接頭，一對叫電流接頭，與負(fù)載串聯(lián)，另一對在內(nèi)側(cè)，叫做電位接頭，與測量機構(gòu)并聯(lián)。這種連接方法可以使分流電阻中不包含接觸電阻，減少接觸電阻對測量誤差的影響。外附分流器上一般不標(biāo)明電阻值，而標(biāo)明“額定電流”和“額定電壓”。額定電流是指電流表量限擴大后的最大電流值；額定電壓是指當(dāng)分流器工作在額定電流下，分流器電位端鈕兩端的電壓值。常用規(guī)格有７５mv和４５mv兩種。特殊要求外附分流器60mV50mV100mV等各種規(guī)格。第22頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電流表—外附分流器標(biāo)準(zhǔn)外附分流器.GB/T7676.1-1998《直接作用模擬指示電測量儀表及其附件第一部分：定義和通用要求》....JB/T9288-1999《外附分流器》.GB4793.1-1995《測量、控制和試驗室用設(shè)備的安全要求第一部分：通用要求》第23頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償1磁電系電流表受溫度影響較大。為了保證準(zhǔn)確度，設(shè)計時應(yīng)在測量線路上采取補償措施，以以減少溫度引起的附加誤差。（１）溫度升高后游絲變軟，彈性減弱，使偏轉(zhuǎn)角增大。一般每升高１０℃時，儀表的指示值約增大０.3～０.4％。（２）溫度升高使永久磁鐵磁性減弱，轉(zhuǎn)動力矩變小，則偏轉(zhuǎn)角變小。一般每升高１０℃，儀表指示約減?。?2～０.3％。（３）動圈電阻隨溫度變化。一般溫度每升高１０℃，銅的電阻要增大４％，儀表指示減小。第24頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償2由上可見（１）和（２）所引起的誤差符號相反，其結(jié)果為，溫度每升高10℃只引起０.1％左右的溫度負(fù)誤差。（３）很大，所以必須采取補償措施。對于沒有分流器的磁電系電流表，即小量程電流表，流過測量機構(gòu)的電流即為被測電流，與溫度無關(guān)。但對有分流器的儀表則不然，溫度變化引起的動圈電阻的變化將引起電流分配的變化，常采用以下幾種補償方法。第25頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月一些金屬材料的電阻溫度系數(shù)第26頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償（串聯(lián)補償）在線圈支路中串一個錳銅電阻如圖所示。Rt為錳銅電阻，溫度系數(shù)較小，且Rt的值比Rc大，故Rc的變化不會使這條支路總電阻產(chǎn)生大的變化，電流分配將因而基本不變，從而起到了補償作用，這種方法稱為串聯(lián)補償。經(jīng)分析可得，Rc變化引起的相對誤差為：

—動圈銅電阻溫度系數(shù)4%/10℃第27頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償（串聯(lián)補償）因此溫度補償電阻為：式中Rg——測量機構(gòu)的銅電阻（包括動圈和游絲的電阻）。β——測量機構(gòu)的銅電阻的溫度系數(shù)β＝４％／１０℃；γt——溫度變化１０℃允許的溫度誤差。它按儀表使用條件的分類組別不同而不同。第28頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償（串聯(lián)補償）例如，要求溫度變化１０℃時儀表的溫度誤差為１％（這１％實際是指，γt

若包括符號，則應(yīng)說是儀表的溫度誤差－１％），根據(jù)這個要求，計算出從式中可以看到，若要求儀表準(zhǔn)確度愈高，則Rt就愈大，而Rt太大又會使動圈支路的電流減小，因此要求表頭靈敏度很高。所以，這種簡單串聯(lián)溫度補償?shù)霓k法，不宜用于高精度儀表中.對于準(zhǔn)確度高的儀表，可以采用如下圖所示串并聯(lián)補償電路。第29頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償（串并聯(lián)補償）第30頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—溫度補償（串并聯(lián)補償）圖中，Rg和R3為銅電阻；R1、R2為錳銅電阻；Rs是分流器；也用錳銅制成。當(dāng)溫度升高時，R3和Rg均增大較多，導(dǎo)致Ig下降I2也下降，結(jié)點c、d之間的電壓Ucd下降，而b、c點之間的電壓Ubc上升，因此流過線圈的電流Ig又上升，從而補償了剛才的下降。同時由于Ｒ3是銅電阻，故這個支路電阻上升慢，I3和Ig的分配關(guān)系將變化，Ig會增加，于是又補償了一部分Ig的下降。串并聯(lián)溫度補償電路，在儀表中應(yīng)用較普遍，缺點是消耗功率大。近年來開始用半導(dǎo)體熱敏電阻進行溫度補償，功耗小，儀表內(nèi)阻小，電路亦簡單。第31頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—使用電流表應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)電壓表應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)第32頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—調(diào)整

儀表經(jīng)過長期的使用后，會發(fā)生阻值名化、磁性減弱等元件參數(shù)的變化以及軸尖、軸承磨損，張絲(游絲)彈性疲勞等現(xiàn)象，都會給測量帶來誤差。當(dāng)儀表通過核定發(fā)現(xiàn)超差時，應(yīng)對其進行誤差調(diào)整。在調(diào)整前應(yīng)先對儀表產(chǎn)生誤差的主要原因進行綜合分析，然后確定調(diào)整方法。下面介紹幾種經(jīng)常采用的調(diào)整方法。平傷調(diào)整：在儀表使用巾，由于過載而受到?jīng)_擊，指針變形．期間距離太大，轉(zhuǎn)動部分發(fā)生變形等都會造成轉(zhuǎn)動部分重心與轉(zhuǎn)軸不重合，從而產(chǎn)牛附加力矩，使儀表轉(zhuǎn)動部分不再平衡，引起不平衡誤差的增大。這時可進行平衡調(diào)整以減小不平衡誤差。調(diào)整時，先調(diào)零位平乎衡，再調(diào)滿度平衡。第33頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—調(diào)整磁分路的調(diào)整：利用磁分路進行調(diào)整。采用此種方法，對各檔的誤差影響一致，并且不會影響線路的溫度補償，且調(diào)整方便。調(diào)整時，根據(jù)誤差的大小，分別移動細(xì)調(diào)或粗調(diào)分磁片。但因粗調(diào)分磁片對儀表刺度的線性度有影響，所以盡量調(diào)細(xì)調(diào)分磁片。若儀表誤差的線性度差，可能是由于鐵芯安裝不正或張絲扭曲等機械部分的原因造成的，因此、應(yīng)消除故障后，再進行磁分路的調(diào)整。當(dāng)通過調(diào)整磁分路片后，儀表靈敏度仍然很低，且張絲力矩符合要求，則應(yīng)對儀表磁鐵進行充磁。第34頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—調(diào)整軸承與軸尖間的間隙調(diào)整：對于軸承軸尖式結(jié)構(gòu)的儀表，軸承與軸尖間的間隙過小會使儀表產(chǎn)生變差，若間隙過大，會使指針上下抖動。張絲張力的調(diào)整：對于張絲結(jié)構(gòu)的儀表，旋轉(zhuǎn)空心螺絲，將張絲拉緊些或放松。可動部分位移調(diào)整：磁電系儀表的可動部分固定在支架上，是不允許有活動余地的，可動部分的動圈與鐵芯間的間隙應(yīng)均勻。第35頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—調(diào)整

如可動部分的鐵芯靠近N極時，可出現(xiàn)正誤差，鐵芯靠近永久磁鐵的前面部分時，會出現(xiàn)負(fù)誤差。當(dāng)可動部分固定支架傾斜時，會改變空氣間隙磁通分布，因而會改變刻度特性.電阻的調(diào)整:

調(diào)整電阻阻值時，應(yīng)對溫度補償線路中的電阻慎重分析.第36頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—檢流計磁電系檢流計是一種高靈敏度儀表，用于測量極微小的電流或電壓。檢流計的標(biāo)尺不注明電流或電壓數(shù)值，所以一般只用來檢測電流的有無，例如作為電橋或電位差計的指零儀。如需要讀出被測量數(shù)值，應(yīng)在實驗前測定它的儀表常數(shù)。磁電系檢流計分為動圈式（磁鐵固定、線圈可動）和動磁式（永久磁鐵可動，線圈繞在固定的鐵心上）兩種。其結(jié)構(gòu)如圖，５為磁鐵。動圈１由吊絲２懸掛，吊絲既作為支撐，也產(chǎn)生反作用力矩和引導(dǎo)電流。金屬絲３僅起引導(dǎo)電流作用，不產(chǎn)生反作用力矩。第37頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—檢流計結(jié)構(gòu)原理示意圖第38頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—檢流計磁電系檢流計的重要特征是靈敏度高，在結(jié)構(gòu)上與普通磁電系指示儀表的區(qū)別在于：采用無骨架動圈，以便盡量縮小磁路的工作氣隙；用張絲或吊絲，以消除摩擦誤差；采用光反射的指示裝置，進一步提高檢流計的靈敏度和改善活動部分的運動特性。動圈偏轉(zhuǎn)角為α?xí)r，反射光束與人射光束之間夾角為２α；檢流計靈敏度第39頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—動態(tài)特性可動部分運動方程M=KI

稱為阻尼系數(shù)第40頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—動態(tài)特性分析從微分方程理論可知，動態(tài)特性可能有三種情況。若可動線圈所接的外電阻很大，阻尼力矩很小，則可動部分將做衰減的周期運動，指針將在平衡位置來回擺動，需要經(jīng)過一定時間t0才能穩(wěn)定下來。這種情況稱欠阻尼狀態(tài)，其運動情況見下圖曲線１。若可動線圈所接的外電阻很小，阻尼力矩很大，則可動部分不經(jīng)振蕩緩慢地進入平衡位置，到達平衡位置的時間仍較長，這種情況稱為過阻尼狀態(tài)，其運動情況見曲線２。如可動線圈所接的外電阻適中，阻尼力矩不太大，則可動部分既能不振蕩地進入平衡位置，所需時ta最短，這種狀態(tài)稱為臨界阻尼狀態(tài)。其運動情況如曲線３所示。第41頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—動態(tài)特性圖第42頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—檢流計的參數(shù)內(nèi)阻Rg外臨界電阻電流常數(shù)振蕩周期阻尼時間第43頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系儀表—正確使用使用時要輕拿輕放，以防吊絲振斷。使用要按規(guī)定工作位置放置，具有水準(zhǔn)指示裝置的，用前應(yīng)調(diào)好水平。在被測量的大致范圍未知時，測量時要記住配用一個萬用分流器或串一個大保護電阻。不要用萬用表或電橋去測量檢流計內(nèi)阻，以防損壞檢流計線圈必須根據(jù)檢流計名牌上注明的外臨界電阻值，接上相應(yīng)電阻，使檢流計工作在臨界阻尼或微欠阻尼狀態(tài)，保證檢流計阻尼時間最短，以便迅速讀數(shù)。第44頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第45頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電壓表—基本電路磁電系測量機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角α與流過它的電流Ｉ成正比。由于測量機構(gòu)的內(nèi)阻Rc固定，根據(jù)Ｕ=IR，α也與U成正比，即SU——測量機構(gòu)電壓靈敏度。故磁電系測量機構(gòu)同時也是一個最簡單的電壓表。直接測量時只能測量較低的電壓（不超過mv級）。此外，由于線圈內(nèi)阻Rc受溫度的影響較大，在被測電壓為定值時偏轉(zhuǎn)角α將隨溫度而變，影響準(zhǔn)確度。由于以上原因，磁電系測量機構(gòu)不能直接用作電壓表。第46頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電壓表—擴程方法串聯(lián)附加電阻的辦法，如圖附加電阻由錳銅或其它電阻溫度系數(shù)小的材料制成。第47頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電壓表—擴程附加電阻也有內(nèi)附式和外附式兩種，附加電阻大，意味著功耗越小。小功耗的附加電阻一般都做成內(nèi)附式，多量程電壓表可以把附加電阻做成分段式。有時附加電阻也稱為倍壓器。例：有一磁電系測量機構(gòu)，其滿偏電流為200μA，內(nèi)阻為300Ω，欲改成60Ｖ量程的電壓表，應(yīng)接多大附加電阻。解：第48頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磁電系電壓表參數(shù)電壓表內(nèi)阻越大，對被測電路的影響越小，測量誤差越小。電壓表各量程內(nèi)阻與相應(yīng)電壓量程的比值是一個常數(shù)，單位為“Ω/V，此值常標(biāo)注于刻度盤上。是電壓表的重要參數(shù)，其值越大越好第49頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月萬用表（Multimeter)萬用電表又叫繁用表或多用表，它具有多種用途、多種量程、攜帶方便等一系列優(yōu)點，是電工、電子測量中最常用的工具、在電氣維修和調(diào)試工作中被廣泛應(yīng)用。一般萬用表可以測量直流電流、直流電壓、交流電壓和直流電阻、音頻電平等電量。有的萬用表還可以測量交流電流、電容、電感以及晶體管β值、頻率等參量。第50頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月萬用表——外觀圖萬用表有指針式和數(shù)字式。指針式萬用表是以表頭為核心部件的多功能測量儀表，測量值由表頭指針指示讀取。數(shù)字式多用表的測量值由液晶顯示屏直接以數(shù)字的形式顯示，讀取方便，有些還帶有語音提示功能。第51頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月萬用表——面板第52頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月MF50萬用表——量程直流電壓有2.5V10V250V1000V五個量程擋位。交流電壓有10V50V250V1000V四個量程擋位。直流電壓有2.5mA25mA250mA三個常用檔位，及100ūA，2.5A兩個擴展量程檔位。電阻有×1×10×100×1K×10K五個倍率擋位。hFE測量三極管直流放大倍數(shù)的專用擋位。第53頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表——測量機構(gòu)萬用表由測量機構(gòu)（習(xí)慣上稱表頭）、測量電路和轉(zhuǎn)換開關(guān)組成。面板上裝有轉(zhuǎn)換開關(guān)、電阻測量檔的調(diào)零旋鈕以及接線柱或插孔等。500型萬用表的外型，500型萬用表的電路圖。從電路圖上可以看出當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位于不同位置時，組成不同的測量電路，即可測量不同的電量。轉(zhuǎn)換開關(guān)多采用多刀多擲開關(guān)，左面開關(guān)Ｋ1是二層三刀十二擲開關(guān)，共十二個檔位，右面開關(guān)K2，是二層二刀十二擲，也有十二個擲位。下面分別介紹當(dāng)開關(guān)位于不同檔位時，所組成的電路形式及其特點。第54頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表原理總圖第55頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電流測量電路第56頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電流測量原理采用閉路式分流器來改變電流的量程。這種分流器的特點是整個閉合電路的電阻不變，分流器電阻減少的同時，表頭支路的電阻增大了。這種形式的分流器與開路式相比較，更適合于萬用表。因為萬用表轉(zhuǎn)換開關(guān)經(jīng)常轉(zhuǎn)動，接觸不好，對于開路式分流器來講就會造成分流器斷開，表頭損壞。而在閉路式的分流器中，接觸不好只不過該檔電路不通，而不會造成表頭的損壞。第57頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電流測量原理當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于不同檔位時，該檔的電流量程，即滿偏電流值可按下式計算。式中：

I——電流量程表頭滿偏時被測電路電流；

Ic——表頭滿偏電流；

Rsh——該量程的分流電阻；

Rc——該量程的表頭支路總電阻。第58頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電流測量原理例如開關(guān)置于右邊第二檔，該檔的分流器電阻Ｒsh=675＋67.5＋6＋1.5＝750Ω；表頭支路的總電阻為2.25＋12＋2.5＋1＋0.25＝18kΩ；表頭滿偏電流為40μA；可求得該檔量程為１mＡ。計算式中2.5kΩ為表頭內(nèi)阻，式中0.25kΩ為可調(diào)電阻動觸點右端的電阻值，考慮到每一只表頭的內(nèi)阻都不可能完全相等，如果某一表頭內(nèi)阻有些相差就要調(diào)可調(diào)節(jié)電阻值，使表頭支路總電阻保持為１８kΩ。第59頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電壓測量電路第60頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電壓測量原理當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電壓檔，組成的電路如圖所示，圖中采用“共用式”的附加電阻。用這種方法改變量程比用圖所示的“單獨配用式”的附加電阻改變量程的優(yōu)點是電阻總值小，若用電阻絲繞制，可以節(jié)省材料。缺點是低量程電阻如燒斷，高量程也不能使用。第61頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電壓測量原理當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于不同量程的檔位時，指針滿偏所對應(yīng)的被測電壓按下式計算：U=I'c(R'c+Rad)式中:I'c——等效表頭的電路滿偏值；

R'c——等效表頭的內(nèi)阻

Rad——附加電阻。第62頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電壓測量原理所謂等效表頭是指表頭與分流器所組成的電路，可以用一個等效電路表示，如圖的表頭部分，可等效成一個50μA、內(nèi)阻為３kΩ的表頭。500型萬用表除用轉(zhuǎn)換開關(guān)獲得五種不同量程的直流電壓測量檔之外，還另設(shè)有一個2500Ｖ的插孔，當(dāng)電表作為2500Ｖ高壓電壓表使用時，附加電阻為10ＭΩ，等效表頭的電流為250μA，內(nèi)阻為２.52kΩ。第63頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—直流電壓測量原理習(xí)慣上把等效表頭滿偏電流I'c的倒數(shù)稱為電壓靈敏度，500型萬用表直流電壓測量電路的電壓靈敏度為（注意不要與SU混淆）1/I'c=1/50×10-6=20000*Q/V2500Ｖ量程的電壓靈敏度為1/I'c=1/250×10-6=4000*Q/V第64頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—交流電壓測量電路第65頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—交流電壓測量原理當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓檔，組成的電路如上圖所示。常用整流電路有半波和全波二種，500型萬用表采用兩只二極管組成半波整流電路。這種電路與只有一只整流管組成的半波整流電路相比，由于負(fù)半波時D2導(dǎo)通，就可以基本消除D1上所受的反壓以及通過D1的反向漏電流。電路中的表頭和整流器部分，可以簡化成如下圖所示的等效電路，也就是說相當(dāng)于一支113μA內(nèi)阻2.23KΩ的電流表。第66頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—交流電壓測量等效表頭第67頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—交流電壓測量原理磁電系電流表測量脈動電流，其指示值等于被測電流平均值。如果串接附加電阻作為電壓表使用，可測量脈動電壓平均值；交流電壓表通常按有效值刻度，但要把平均值刻度改為有效值，必須乘以波形因數(shù)，即U=K×UcpUcp——電壓平均值；

U——相應(yīng)電壓有效值；

K——波形因數(shù)；第68頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—交流電壓測量原理對于正弦波，半波整流后的波形因數(shù)K=2.22；正弦波全波整流后的波形因數(shù)K=1.11；第69頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—電阻測量電路第70頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—電阻測量原理當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電阻檔，組成的電路如上圖所示，×1K、×10K檔簡化、等效電路如下圖，圖中1.9k的零點調(diào)節(jié)電阻；從圖中可知，當(dāng)外電路短接時，Rx＝０，指針應(yīng)在滿偏位置。當(dāng)外電路斷開，即Rx＝∞指針應(yīng)停在機械零點位置。外電路電阻不同，通過表頭的電流值也不同，即第71頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—電阻測量簡化電路第72頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月500型萬用表—電阻測量原理式中：

Rx——被測電阻；

RC——等效表頭的等效內(nèi)阻；

E1——電源電壓；從式中可見，Rx愈大、Ic愈小，所以Rx的刻度與電流刻度方向相反，如圖所示。當(dāng)Ｒx＝Rc時，表頭指針恰位于滿偏值一半的位置，所以把Ｒx=Rc稱為歐姆中心值。一般測量電阻在0.1～10倍的歐姆中心值范圍內(nèi)讀數(shù)才比較準(zhǔn)確，為此測量電阻值時，應(yīng)選擇歐姆中心值與被測電阻值相近的檔位進行測量。第73頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月用模擬萬用表的歐姆檔檢測二極管的極性：將萬用表置于歐姆檔的R×100或R×1k檔，用兩支表筆以兩個方向分別與二極管兩個電極相接；

兩次測量得到兩個阻值，若二極管質(zhì)量良好,一次阻值應(yīng)在10k左右,另一次為無窮大,否則二極管損壞。用萬用表檢測二極管第74頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月0∞+測得阻值為∞左右，黑表筆接的是負(fù)極。在阻值測得較大的一次，黑表筆接的是二極管的負(fù)極。模擬萬用表在電阻檔時，黑表筆連接內(nèi)部電池的正極，紅表筆連接負(fù)極。返回基本電子元器件的識別與使用第75頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月0∞+測得阻值為10k左右，黑表筆接的是正極。測得阻值較小的一次，黑表筆接觸的是二極管的正極。返回基本電子元器件的識別與使用第76頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極，顯示的是“1.”。當(dāng)紅色表筆接二極管的正極，黑色表筆接負(fù)極時，若二極管是好的，表上顯示值是二極管的正向直流壓降，鍺管0.2～0.3V，硅管0.6～0.7V。

用數(shù)字萬用表的二極管檢測檔檢測二極管的極性返回基本電子元器件的識別與使用第77頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字萬用表的紅表筆連接內(nèi)部電池的正極，黑表筆連接負(fù)極。0.65+二極管導(dǎo)通電壓，單位V1.+返回基本電子元器件的識別與使用第78頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月如何借助萬用表檢測可控硅可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種，都是三個電極。單向可控硅有陰極（K）、陽極（A）、控制極（G）。雙向可控硅等效于兩只單項可控硅反向并聯(lián)而成。即其中一只單向硅陽極與另一只陰極相邊連，其引出端稱T2極，其中一只單向硅陰極與另一只陽極相連，其引出端稱T2極，剩下則為控制極（G）。

第79頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月如何借助萬用表檢測可控硅1、單、雙向可控硅的判別：先任測兩個極，若正、反測指針均不動（R×1擋），可能是A、K或G、A極（對單向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G極（對雙向可控硅）。若其中有一次測量指示為幾十至幾百歐，則必為單向可控硅。且紅筆所接為K極，黑筆接的為G極，剩下即為A極。若正、反向測批示均為幾十至幾百歐，則必為雙向可控硅。再將旋鈕撥至R×1或R×10擋復(fù)測，其中必有一次阻值稍大，則稍大的一次紅筆接的為G極，黑筆所接為T1極，余下是T2極。第80頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月如何借助萬用表檢測可控硅對于1~6A雙向可控硅，紅筆接T1極，黑筆同時接G、T2極，在保證黑筆不脫離T2極的前提下斷開G極，指針應(yīng)指示為幾十至一百多歐（視可控硅電流大小、廠家不同而異）。然后將兩筆對調(diào)，重復(fù)上述步驟測一次，指針指示還要比上一次稍大十幾至幾十歐，則表明可控硅良好，且觸發(fā)電壓（或電流）小。若保持接通A極或T2極時斷開G極，指針立即退回∞位置，則說明可控硅觸發(fā)電流太大或損壞?？砂磮D2方法進一步測量，對于單向可控硅，閉合開關(guān)K，燈應(yīng)發(fā)亮，斷開K燈仍不息滅，否則說明可控硅損壞。第81頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月如何借助萬用表檢測可控硅對于雙向可控硅，閉合開關(guān)K，燈應(yīng)發(fā)亮，斷開K，燈應(yīng)不息滅。然后將電池反接，重復(fù)上述步驟，均應(yīng)是同一結(jié)果，才說明是好的。否則說明該器件已損壞。第82頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月指針表和數(shù)字表的選用指針表和數(shù)字表的選用：指針表讀取精度較差，但指針擺動的過程比較直觀，其擺動速度幅度有時也能比較客觀地反映了被測量的大?。ū热鐪y電視機數(shù)據(jù)總線（SDL）在傳送數(shù)據(jù)時的輕微抖動）；數(shù)字表讀數(shù)直觀，但數(shù)字變化的過程看起來很雜亂，不太容易觀看。第83頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月指針表和數(shù)字表的選用指針表內(nèi)一般有兩塊電池，一塊低電壓的1.5V，一塊是高電壓的9V或15V，在電阻檔時其黑表筆相對紅表筆來說是正端。數(shù)字表一般用9V的電池。在電阻檔，表筆極性不變，指針表的表筆輸出電流相對數(shù)字表來說要大很多，用R×1Ω檔可以使揚聲器發(fā)出響亮的“噠”聲，用R×10kΩ檔甚至可以點亮發(fā)光二極管（LED）。第84頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月指針表和數(shù)字表的選用在電壓檔，指針表內(nèi)阻相對數(shù)字表來說比較小，測量精度相比較差。某些高電壓微電流的場合甚至無法測準(zhǔn)，因為其內(nèi)阻會對被測電路造成影響（比如在測電視機顯像管的加速級電壓時測量值會比實際值低很多）。數(shù)字表電壓檔的內(nèi)阻很大，至少在兆歐級，對被測電路影響很小。但極高的輸出阻抗使其易受感應(yīng)電壓的影響，在一些電磁干擾比較強的場合測出的數(shù)據(jù)可能是虛的。

第85頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月測量技巧測電阻：重要的是要選好量程，當(dāng)指針指示于1/3～2/3滿量程時測量精度最高，讀數(shù)最準(zhǔn)確；要注意的是，在用R×10k電阻檔測兆歐級的大阻值電阻時，不可將手指捏在電阻兩端，這樣人體電阻會使測量結(jié)果偏小。第86頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月測量技巧測電容：用電阻檔，根據(jù)電容容量選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，并注意測量時對于電解電容黑表筆要接電容正極。①、估測微波法級電容容量的大?。嚎蓱{經(jīng)驗或參照相同容量的標(biāo)準(zhǔn)電容，根據(jù)指針擺動的最大幅度來判定。所參照的電容不必耐壓值也一樣，只要容量相