电磁测量第三章2008

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1、第三章交流电压和电流的测量本章主要内容用整流式仪表直接测量用电磁系仪表直接测量用电动系仪表直接测量用静电系仪表测量电压用交流电位差计测量电压测量用互感器交流电压和电流的间接测量第一节用整流式仪表直接测量原理：二极管V1的单项导电性V2作用：反向保护整流管V1Rm:平衡负载，其值与Rg接近磁电系电流表加整流装置可构成测量交流的整流式仪表。磁电系测量机构整流电路+整流式电流/电压表整流式仪表的表盘符号V1V2RmRgIgiuttui半波整流电路电路中的电流波形一、整流电路1.半波整流电路2.全波整流电

2、路原理：二极管的单项导电性,全桥整流电路V1、V2、V3、V4均为整流管正半周，V1、V3导通，V2、V4截止负半周，V2、V4导通，V1、V3截止流过表头电流是一脉动直流电流脉动直流交流电压iu全波整流电路V1V2V4V3全波整流电路中的电流波形ttui二、整流式仪表工作原理刻度特性：全波：0.9刻1，1刻1.11半波：0.9刻2，1刻2.22对一正弦全波整流后即半波整流整流式仪表：整流电路加上测量电路（分流或分压）流过表头的电流：脉动的直流电流表头可动部分惯性作用，指针反映电流平均值刻度：交流

3、正弦量的有效值三、整流式电流表构成：整流电路、分流电阻和磁电系表头。设计:参照磁电系电流表，将表头灵敏度乘以波形因数作为整流式电流表的表头灵敏度全波：半波：半波整流式电流表R1R2R3i3i2Ri1V1V2例:半波整流式电流表附加电阻计算(略)四、整流式电压表构成：整流电路、分压电阻和磁电系表头。例:半波整流式电压表附加电阻计算(略)R1R2R3u3u2u1RV1V2万用表实物图整流式仪表可用来测量交流电参量还可以制成万用表，用来测电压、电流、电阻例题例：全波和半波整流式电压表测量图示电压u,求读

4、数分别为多少？解：基本量测量：整流后的平均值读数：整流后的平均值与波形因数乘积先求Uavu(V)100t(ms)2030全波：半波：思考：如正负半周波形对称读数是否相同？测量的正弦量存在高次谐波会怎样？电压表读数全波：半波：读数公式全波：半波：五、技术特性灵敏度高，其采用磁电式表头准确度低，整流元件不理想适于测正弦量，非正弦量产生误差修正测矩形波、三角波、其他周期波形时仪表读数例：适用频率范围，10kHz以下最小量程单独用一标尺，整流元件不理想造成u(V)wt0计算图中电压平均之后乘以波形因数即为

5、整流式仪表读数第二节用电磁系仪表直接测量一、电磁系仪表结构分为吸引式和排斥式吸引式电磁系仪表的结构1.指针2.阻尼翼片3.偏心铁片4.固定线圈5.游丝6.转轴排斥式电磁系仪表的结构1.游丝2.阻尼翼片3.动铁心4.静铁心5.固定线圈电磁系测量机构的磁场是由电流产生的，磁场较弱。结构上应有良好的磁屏蔽。W为线圈中储存的磁场能量：平均转动力矩M总是与通过线圈的电流有效值平方成正比二、工作原理１.转动力矩由能量平衡，铁片偏转做的机械功等于磁场能量的变化量F为铁片受到的电磁力，R为铁片最大半径,d为偏转

6、角的变化量为铁片的偏转距离：平均转动力矩M为：瞬时转动力矩m为：２.反作用力矩产生：由游丝产生当驱动力矩和反抗力矩平衡时，M=M，即：指针偏转特点:偏转角度与电流有效值的平方成正比刻度特点:按有效值标刻度，因此刻度不均匀。磁电系仪表的基本量测量为电流有效值的平方思考：整流式仪表刻度均匀吗？如何计算读数？（与电磁系比较）改进措施:为了改善刻度的非线性，在结构上采用特殊形状的铁心，使dL/d的变化呈某种非线性，补偿标尺刻度的平方关系，标尺在10%~100%之间基本均匀。三、电磁系电流表原理：磁电系

7、测量机构指针随电流有效值平方偏转特点：由于电磁式仪表的游丝不通过电流，测量机构本身能测量较大的电流。因此电磁式电流表的量程越大，它的固定线圈的导线就越粗，匝数就越少，总的磁通势基本不变。３.阻尼力矩产生：由空气阻尼器和电磁阻尼器产生阻尼力矩电流方向改变时，转矩的方向不变，电磁式仪表测量机构可以交、直流两用，测量交流时用交流有效值直接刻度的。电磁系仪表读数为有效值绕组串联绕组并联接线端子量程：多量程电磁式电流表将固定线圈的绕组分段缠绕，利其中两个或两个以上的绕组的串、并联组合来改变量程。绕组并联时量

8、程是串联时量程的2倍，无论选用哪个电流量限仪表内产生的总的安匝数都是一定的。两两并联再串联量程为2I四段串联量程为I四段并联量程为4I单量程电压表：在固定线圈上串联附加电阻构成的四、电磁系电压表注：L是线圈的电感，R是串联附加电阻，r是线圈电阻，ω是被测电压频率，U是被测电压有效值多量程电压表电压表中的电流多量程电压表：在固定线圈上串联附加电阻构成的指针的偏转角α与被测电压有效值的关系:注意：电磁系电压表附加电阻不宜过大。否则较小的励磁电流要求线圈的匝数过多，电感过大，从而导致电压