电流与电压的测量.ppt

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1、第二章电流与电压的测量第一节电流与电压的测量方法第二节磁电系仪表第三节磁电系检流计第四节电磁系仪表第五节电动系仪表第六节测量用互感器第七节万用电表第八节直流电位差计第九节电流表与电压表的使用本章要点本章主要介绍磁电系、电磁系和电动系三种仪表，以及用它测量电压、电流的方法。这三种仪表不仅可以用来测量电压、电流。而且在配置某些变换电路之后，还可以用于测量其他电磁量或作为指示器件。是从事电气技术的人员应具备有关仪表知识的最基本内容。电压表和电流表的附属装置，包括分流器、附加电阻和互感器的结构原理及其计算方法。也是测量电压和电流必须掌握的技术。本章还介绍万用表、检流计和电位差计。万用

2、表是现场工作最常用的工具之一，检流计和电位差计则是校准和精密测量中常用的仪器。第一节电流与电压的测量方法一、直接测量：测量电流、电压一般都用直接测量，即用直读式模拟或数字的电流、电压表。测电流时与被测电路串联，测电压时与被测电路并联，但应注意连接在电路中的位置，如图所示。电流表线圈应接在低电位端电压表接地标志应接在低电位端二、间接测量：在特殊情况下，可以用间接法测量。例如在已焊好元件的印制板上，通过测量某电阻两端电压求得电流，或测量通过电阻的电流，求出电阻两端的压降。在不断开电路的状态下测量电流直流电压和电流的测量1.用磁电系仪表直接测量2.用直流电位差计测量电压交流电压和电

3、流的测量1.用整流式仪表直接测量2.用电磁系仪表直接测量3.用电动系仪表直接测量4.用静电系仪表测量电压5.用交流电位差计测量电压6.测量用互感器一、磁电系测量机构结构:固定部分包括：永久磁铁、极掌、圆柱形铁心等。可动部分包括：游丝、铝框、转轴、指针等。测量机构的结构和磁场分布如图所示。第二节磁电系仪表磁电系仪表的结构磁电系测量机构的磁路系统有三种形式，即外磁式、内磁式和内外磁式。在外磁式结构中，永久磁铁在可动线圈的外部；在内磁式结构中，永久磁铁在可动线圈的内部，这样可以节约磁性材料，而且体积小、成本低、对外磁泄漏少，近年来被广泛使用。因为内外磁式结构中可动线圈的内、外部都有

4、永久磁铁，故磁性更强，结构可以做得更紧凑。图磁电系测量机构的磁路系统a）外磁式b）内磁式c）内外磁式可动线圈通电后，由于线圈在磁场中受到电磁力矩的作用使指针产生偏转，当可动线圈稳定后，可认为驱动力矩等于反作用力矩，并推出仪表偏转角与电流关系为：若与被测电压并联，仪表的内阻为R，则仪表偏转角与电压关系为：二、磁电系仪表工作原理l2rIIBFFFNS磁电系测量机构的工作原理如下图所示。先分析作用于可动部分的力矩。工作原理㈠转动部分的力矩1.转动力矩：驱使指针转动。线圈通电时产生的作用力F=BlI·N产生的驱动力矩M=F·2r=2BlINr令：K1=BSN（S=2lr为线圈面积），

5、则M=K1·I2.反作用力矩：与转动力矩平衡而使指针停留在确定位置。力矩的方向与转动力矩方向相反。Mα=Dα可见，反作用力矩与指针的偏转角α成正比。式中：α—指针偏转角度D—由游丝弹性决定的常数。3.阻尼力矩：磁电式仪表的阻尼力矩是利用绕有线圈的铝框产生的。用来使由于惯性的作用而使指针的摆动尽快停止，而稳定在某一位置。4.摩擦力矩：摩擦力矩主要产生在活动部分的转轴与轴承之间。它使仪表产生测量误差。阻尼力矩由铝框中的感应电流与磁场相互作用而产生的阻尼力矩，如图所示。BFFIPIPFPFP图2-3产生阻尼力矩的示意图阻尼力矩的特点：(1)阻尼力矩只有在指针偏转过程中存在；(2)阻

6、尼力矩不影响转动力矩和反作用力矩的平衡；(3)阻尼力矩过大或过小使指针达到稳定的时间都比较长，只有在临界阻尼使指针达到稳定的时间最短，但临界阻尼点不易确定，因此，一般将阻尼力矩设计在微欠阻尼状态。㈡指针偏转角与线圈电流的关系当反作用力矩与转动力矩平衡时，指针会停留在某一α角处。因此有Dα=K1·IMα=M所以指针偏转角结论：磁电系测量机构的指针偏转角α与通过可动线圈的电流成正比。SI——电流灵敏度1.灵敏度高、准确度高、表耗功率低。由于永久磁铁与铁心间的气隙小，气隙间的磁感应强度比较强，所以磁电系仪表有比较高的灵敏度。磁感应强度较强时，驱动力矩大，可采用反作用力矩系数比较大的

7、游丝。有较大的定位力矩，使摩擦力矩的影响减小。内部磁场强度大，外磁场影响相对弱，可获得较高的准确度。表耗功率低，对被测电路的影响小。所以磁电系仪表应用广泛三、特点2.具有均匀等分的刻度。磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度均匀等分，易于标尺的制作。3、只能用于直流电路。因为内部永久磁铁产生的磁场方向恒定，所以只有通入直流电流才能产生稳定的偏转。如果线圈中通入的是交流电量，则由于电流方向不断改变，转动力矩也是在交变，可动的机械部分来不及反应，指针只能在零位附近摆动而得不到正确读数。若在