第二章 电测量指示仪表 第一节 仪表概论 第二节 磁电系仪表 第三节 电磁系仪表 第四节 电动系仪表 第五节 感应系仪表

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1 第二章 电测量指示仪表 第一节 仪表概论 第二节 磁电系仪表 第三节 电磁系仪表 第四节 电动系仪表 第五节 感应系仪表
第一节 仪表概论 第二节 磁电系仪表 第三节 电磁系仪表 第四节 电动系仪表 第五节 感应系仪表 基本电参量测量:电压、电流、功率、电阻等

2 学习时应注意的问题 学习重点: 各种仪表的结构及工作原理 学习目的: 通过对仪表的了解可以选择,应用仪表
学习目的: 通过对仪表的了解可以选择,应用仪表 学习方法:理论联系实际 ,讲解与自学结合

3 第一节 仪表的概论 一 .仪表的组成及原理 （一）仪表的组成框图 测量线路的作用:
P30 一 .仪表的组成及原理 （一）仪表的组成框图 被测量 中间量 偏转角 测量线路 测量机构 测量线路的作用: 由于测量结构中允通过的电流较流较小,故必须通过一定电路将被测量转化为测量机构能接受的中间量。

4 (二)测量机构的工作原理 它包括四部分: 作用:在测量机构中接受中间量,并使活动部分产生转动力矩.(M表示）
测量机构的作用:将与被测量呈一定函数关系的被测量转化为角位移，并能指示被测量的大小. 它包括四部分: 1.驱动装置 作用:在测量机构中接受中间量,并使活动部分产生转动力矩.(M表示） 它由磁路系统,可动线圈或铁磁元件组成. 2.控制装置 图2－2 作用:在机构中,对活动部分产生反作用力矩. 它由弹性元件—游丝或张丝组成.

5 作用：产生阻尼力矩(Mp表示).使活动部分较快稳定.只影想动态特性,对结果无影响. 公式：Mp =-P(dα/dt)(P为阻尼力矩系数）
反作用力矩公式:Mα=Dα D为反作用力矩系数, α为偏转角. 当M = Mα时，轴受力平衡，指针稳定. 3.阻尼装置 图2－3 作用：产生阻尼力矩(Mp表示).使活动部分较快稳定.只影想动态特性,对结果无影响. 公式：Mp =-P(dα/dt)(P为阻尼力矩系数） 通常阻尼装置处于临界状态，使活动部件达到稳 定偏转时间最短。 4.指示装置 组成：指示器与标度盘 作用：显示处理后的结果。

6 二 . 指示仪表的主要技术特性 ( 一 )指示仪表的误差和准确度 1.误差:常用最大引用误差γm表示.定义为:
γm = （Δm/Am）*100% K = γm 2.准确度:要注意选择等级K合适的 仪表,更要注意根据被测量Ax选量限合适的仪表 最好使Ax>=2Am/3. (二)仪表的灵敏度和常数 1. 灵敏度的定义 S=L/ x = m（分格）/x 2.常数 C = 1/S 仪表常数愈小,对被测量分辨力愈强 仪表指针的偏转 被测量的变化

7 第二节 磁电系仪表 一. 用途: 测直流电压,电流,电量与非电量. 二. 磁电系测量机构的工作原理 动圈每一纵向边受到的力:F=BEWl
动圈受电磁力矩为: M=BIWS(S=ld) 游丝受反作用力矩： Mα =Dα 当仪表的指针平衡时：M = Mα 可得： α=BWSI/D 令BWS/D=SI，则 α= SII 由于铝框,动圈(在铝框上)本身偏转时，切割磁力线，产生感应电流，进而产生阻尼力矩. 图2－4 反作用力矩系数

8 三.多量限磁电系电流表 由于测量机构允许通过的电流小，为了测量较大的电流必须配上一定的测量线路--分流器。 电流表是将一被测的较大电流转化成一个较小的电流,流过表头,再使电流表表头标尺按实际刻度.

9 1.说明: 由于流过表头的Ig(满偏电流)很小，Rg(内阻)也不大,所以Ug为毫伏级,故需配上一定的测量线路,达到扩大量限的目的.
四. 多量限磁电系电压表 1.说明: 由于流过表头的Ig(满偏电流)很小，Rg(内阻)也不大,所以Ug为毫伏级,故需配上一定的测量线路,达到扩大量限的目的. m1=U1/Ug=(Rg+R1)/Rg Rf1=(m1-1)Rg 同理可求:R2,R3。可计算各附加电阻值 2.总结: 电压表是将一被测的较大电压转化成一个毫伏级电压经过表头,再使表头标尺按实际电压刻度. 1

10 五.磁电系欧姆表 1.工作原理 通过测量机构活动部分偏转大小来反映被测电阻值,故必须将被测电流转化为电阻,所以在测量线路中，既有被测电阻，还要有电源。 I=U/(Rg+R+Rx) 当U,R一定时,Rx与I对应,只要表头标尺按阻值刻度,就可测出被测电阻(R起限流作用). 说明: 当Rx为无穷时,I=0. 当Rx=0时,表头指针满偏 满流： Ig=U/(Rg+R)=U/R0 中值电阻：R0=R+Rg

11 2.欧姆表倍率 多档欧姆表产生原因:测不同电阻时,共用一条标度尺,表笔短接时,Ig应相同.如书中例题. 3.欧姆表的调零 最常用方法是在表头上并接分流器. 注意:再测电阻时,每换一档,都要调零. 一般低于一般为2.5级

12 六.带整流器的磁电系仪表 与前面仪表的区别: 测量机构与整流元件配合,可以测交流量. 但所测的交流量为有效值。 一般为1.5级
半波整流式测量机构（电流表） I=2.22ICP’ 全波整流式测量机构（电流表） I=1.11ICP’ P41 P42

13 七.兆欧表 1.作用: 专门用来检查和测量电气设备或供电线路的绝缘. 2.组成: 比率型磁电系测量机构与手摇发电机. 3.工作原理：
P43 1.作用: 专门用来检查和测量电气设备或供电线路的绝缘. 2.组成: 比率型磁电系测量机构与手摇发电机. 3.工作原理： α = F（I1/I2 )(两动圈电流之比) 由于 I1/I2 = Rv/(Rc+Rx)， Rv与Rc为定值 故 α = F[ Rv/(Rc+Rx)] 只与被测Rx有关,故可测电阻. 欧姆表：1Ω～0.1M 兆欧表：0.1M以上 P44

14 八. 磁电系检流计 1.作用: 测微小电流,电压与暂短的脉冲电压 2.与一般仪表在结构上的区别: (1)采用悬丝或张丝悬挂动圈.
八. 磁电系检流计 P45 1.作用: 测微小电流,电压与暂短的脉冲电压 2.与一般仪表在结构上的区别: (1)采用悬丝或张丝悬挂动圈. (2)采用光指示读数装置 (3)动圈无框架 基于以上结构,检流计的灵敏度大大提高,可测微小量.

15 第三节 电磁系列仪表 1.主要构成: 固定线圈，可动铁片。 2.工作原理: 圆线圈排斥式:给线圈通电后,二铁片被磁化,产生排斥力;
第三节 电磁系列仪表 P48 1.主要构成: 固定线圈，可动铁片。 2.工作原理: 圆线圈排斥式:给线圈通电后,二铁片被磁化,产生排斥力; 扁线圈吸入式:给线圈通电后,动铁片被磁化,产生吸力。 3.特点: 简单，价廉，利用测量机构本身即可测200A电流，过载能力强，可靠，交直流两用，应用广泛。磁场较弱，需屏蔽使用。 有效值

16 第四节 电动系仪表 1.主要构成: 由固定线圈（匝数多，粗，增强磁场）、活动线圈组成（匝数少，细，灵活） 2.工作原理:
第四节 电动系仪表 P50 1.主要构成: 由固定线圈（匝数多，粗，增强磁场）、活动线圈组成（匝数少，细，灵活） 2.工作原理: 利用载流导线间电动力作用而产生转动力矩。 3.电流表的构成 将电动系测量机构中的定圈和动圈串联或并联，并且配置一定的分流电阻。 双量限：串联接法改成并联接法。 直流：α= KII1I2 交流：α= KII1I2 cosφ（必须同频率） 如I1= I α= KII2

17 交、直流两用，在交流指示仪表中准确度较高，频率范围宽，除能测量电流、电压外，还能测量功率、功率因数等。功耗大。
4.特点: 交、直流两用，在交流指示仪表中准确度较高，频率范围宽，除能测量电流、电压外，还能测量功率、功率因数等。功耗大。 5.电压表的构成 将电动系测量机构中的定圈和动圈串联并且配置一定的附加电阻。 α= KVU2 6.功率表的构成 P52

18 P= UI cosφ∝（ α ） I1 ∝I， I2∝U （I2 = U/RV） α= KP UI cosφ 6.功率表的构成 * 同极性端
PW * 电流线圈 电压线圈 同极性端 电流线圈、电压线圈的同极性端必须接在电压的同一极性上。

19 优点 转动力矩最大，测电能及功率 二. 工作原理 交变磁通→感应流→转动力矩 i1→φ1→ie1（φ2）→ T1 （左→右）
P56 第五节 感应系仪表 优点 转动力矩最大，测电能及功率 二. 工作原理 交变磁通→感应流→转动力矩 i1→φ1→ie1（φ2）→ T1 （左→右） →φ1 ’ →ie1 ’（φ2） i2→φ2→ie2（φ1）→T2 （右→左） T = T1 - T2 Tav = KIm1Im2 cosφ

20 平均转矩Tav与i1、i2的有效值及cosφ相关。 i1，i2的相位差：ψ= 90 -φ 如 ψ= 0 则Tav为零
P57 结论： 平均转矩Tav与i1、i2的有效值及cosφ相关。 i1，i2的相位差：ψ= 90 -φ 如 ψ= 0 则Tav为零 如 ψ= 90 则Tav为最大 如i1，i2为直流，则Tav为零 故只可构成测量交流量的仪表

21 三.感应系电度表 1.结构与原理 电磁铁A的线圈导线粗，匝数少，与负载串联，故 为负载电流 电磁铁B的线圈导线细，匝数多，与负载并联，故负载电压在线圈中的电流为 转动力矩 P52

22 制动力矩：永久磁铁4的磁场 铝盘中的感应电流（与ω成正比） 二者相互作用所产生 MT = KTω （KT为永久磁铁有关的力矩系数）
P59 制动力矩：永久磁铁4的磁场 铝盘中的感应电流（与ω成正比） 二者相互作用所产生 MT = KTω （KT为永久磁铁有关的力矩系数） 铝盘转数n与被测电能的关系P： 当MT = Tav时，铝盘稳定转动 故有：KPP = KTω P =（KT/KP）ω = Sω

23 Tω为在时间T内转过的圈数n W = Sn（铝盘转过的圈数n就是电能） 在时间T内所做的功： P =（KT/KP）ω = Sω
PT = TSω Tω为在时间T内转过的圈数n W = Sn（铝盘转过的圈数n就是电能） C = 1/S = n/W（电度表常数：圈数/度） 1度电：1KW·h（千瓦·小时）

24 第六节 电测量指示仪表 一.性能比较 二.仪表的选择 根据要求，注意性价比。 种类、准确度、量程的选择 内阻的选择（100倍）
第六节 电测量指示仪表 一.性能比较 二.仪表的选择 根据要求，注意性价比。 种类、准确度、量程的选择 内阻的选择（100倍） 仪表配套装置的选择 仪表工作条件的选择 P60

25 （α与有效值I的平方相关，测的是有效值，交直流均可） 电动系列： α= KII1I2 cosφ→α= KII2
总 结 磁电系列： α= SIICP 测的是平均值 带整流器的磁电系列：（K为2.22或1.11） α= SI( KICP’) （α与平均值相关，但按有效值刻度） 电磁系列： α= KI2（dL/dα） （α与有效值I的平方相关，测的是有效值，交直流均可） 电动系列： α= KII1I2 cosφ→α= KII2 （α与I1，I2有效值的乘积相关，与I1，I2的相位余弦cosφ相关，测的是同频率交流有效值） 感应系列：测电能 P60 应用最广 简单，价廉，过载能力强，可靠，交直流两用，需屏蔽。200A/600V 交、直流两用，准确度较高，还能测量功率、功率因数等。功耗大。 转动力矩最大，测电能及功率，只可测交流

26 作业：P 、6 思考： 磁电系列、电磁系列、电动系列与感应系列各自的特点