電氣測量技術-第二章

《電工測量技術》張若愚主編中國電力出版社2007年第二章磁電系儀表第一節(jié)磁電系測量機構第二節(jié)磁電系儀表第三節(jié)磁電系儀表的主要技術特征第四節(jié)磁電系儀表常見故障及處理電工測量儀表中問世最早，用于直流電路中的測量，加上整流器后可以測量交流電路中的電壓電流等。第一節(jié)磁電系測量機構一、結構磁電系測量機構：利用永久磁鐵的磁場，對載流線圈產(chǎn)生作用的原理制成。有兩部分組成：固定部分；可動部分。固定部分：永久磁鐵、極掌、固定在支架上的圓柱形鐵心可動部分：動圈、轉(zhuǎn)軸、平衡錘、游絲及指針轉(zhuǎn)動力矩：磁場對載流線圈的作用力反抗力矩：游絲阻尼力矩：鋁框第一節(jié)磁電系測量機構(續(xù))磁電系儀表沒有專門阻尼器，阻力力矩利用繞有線圈的鋁框產(chǎn)生。當鋁框在磁場中運動時，閉合的鋁框切割磁力線產(chǎn)生感應電流ic，ic與磁場相互作用產(chǎn)生阻尼力矩Me，Me方向與鋁框運動方向相反，使指針較快地停在平衡位置上。磁電系儀表注意事項：1.高靈敏度磁電系儀表，運輸移動過程中防止可動部分擺動。2.磁電系測量機構額定電流小，不能直接測量大電流。3.磁電系測量機構只能測量直流電路。磁電系測量機構的磁路形式：外磁式磁場最強最耗磁性材料內(nèi)磁式磁場最弱最省磁性材料內(nèi)外磁式介于兩者之間第一節(jié)磁電系測量機構(續(xù))二、工作原理位于永久磁鐵的磁場中的可動線圈中有電流流過時，動圈與磁場相互作用，產(chǎn)生一定大小的轉(zhuǎn)動力矩，從而使指針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時，與動圈連接在一起的游絲因動圈偏轉(zhuǎn)發(fā)生變形，產(chǎn)生反抗力矩。反抗力矩增加到與轉(zhuǎn)動力矩相等時候，活動部分最終停留在相應位置，而儀表的指針則在標尺上指示出被測量的數(shù)值。研究被測電流I與偏轉(zhuǎn)角α關系：每根導體電磁力：f=BILN匝線圈組成的整個動圈上的作用力：

F=NBIL作用在動圈的轉(zhuǎn)動力矩：M=2Fb/2=BINLb=BINA指針偏轉(zhuǎn)角為α，游絲產(chǎn)生的反抗力矩：Ma=DαD為游絲的反作用系數(shù)第一節(jié)磁電系測量機構(續(xù))當指針在某一平衡位置靜止時，M=Ma，α=（BAN/D)I=SIS為磁電系測量機構的靈敏度。由此可以看出，磁電系儀表可用于測量電流，以及與電流有聯(lián)系的其它物理量。偏轉(zhuǎn)角α與留過動圈電流I成正比，標尺刻度的均勻的。第二節(jié)磁電系儀表一、磁電系電流表1.單量程電流表磁電系測量機構本身不能流過大電流，為了測量較大電流，擴大量限，采用分流電阻。RC為測量機構內(nèi)阻，Rdi為分流電阻。被測電流I與測量機構電流Ic關系如上所示。當測量機構量限擴大n倍時，所需分流電阻計算如下：I=nIc第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))二、多量程電流表同一個電測量儀表中采用不同大小的分流電阻，便可以做成不同量限的多量程電流表。三、磁電系電壓表1.單量程電壓表第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))二、磁電系電壓表2.多量程電壓表三、磁電系檢流計磁電系直流檢流計，用來檢測微小電流的儀表，常常用來檢查電路中有無電流通過。分為指針式和光點式。提高靈敏度采區(qū)的措施第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))1.磁電系檢流計結構動圈由懸絲懸掛，懸絲的作用是用來產(chǎn)生反抗力矩和引入待檢電流。反射小鏡指示活動部分的偏轉(zhuǎn)。2.技術特性：1)靈敏度S=Δα/ΔI=α/I分格/安培2)電流常數(shù)C=1/S=I/α安培/分格3)運動特性、自然振蕩周期和阻尼時間4)檢流計的正確使用第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))四、歐姆表1.工作原理1)端電壓U保持不變時，被測電阻Rx與表頭指針偏轉(zhuǎn)角大小一一對應，標定表頭標尺，可以直接測量電阻。2)被測電阻Rx越大，I越小，α越小。Rx=∞，I=0，表頭指針在零位；被測電阻在0~∞變化，表頭指針在滿刻度和零位之間變化，標尺為反向刻度。工作電流與被測電阻不成正比關系，標尺刻度不均勻。3)歐姆表總內(nèi)阻RM=Rc+R,RM稱為中值電阻，Rx=RM時，流過測量機構的電流為IC/2,儀表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時刻度值為RM。歐姆表刻度盤左半段0~RM時的電阻值刻度甚密，為了便于讀數(shù)，選用合適量限歐姆表，使指針偏轉(zhuǎn)到易讀數(shù)的中段。第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))2.零歐姆調(diào)節(jié)器實際電源U端電壓會逐漸降低，使表頭電流減小，即使Rx=0,表頭指針不在滿偏刻度，給測量結果帶來誤差。為消除該誤差，引入零歐姆調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器Rp，調(diào)節(jié)Rp，使Rx=0時表頭指針指在歐姆標尺上的0位。在實際測量中，每次使用歐姆表測量電阻前，首先進行調(diào)零。3.多量限歐姆表為了適應不同數(shù)值電阻的測量，歐姆表常常制成多量限。如：R×1，R×10，R×100，R×1k，R×10k，電阻測量值=標尺讀數(shù)×電阻倍數(shù)第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))五、兆歐表兆歐表又稱搖表，主要用于測量絕緣電阻。絕緣性能越好，絕緣電阻越大，絕緣電阻單位一般是MΩ。兆歐表有兩部分組成：

磁電系比率表手搖發(fā)電機：容量雖小電壓很高直流電壓兆歐表轉(zhuǎn)動力矩和反抗力矩均由電磁力產(chǎn)生。第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))手搖發(fā)電機電壓與手搖速度有關，可能導致不穩(wěn)定。但是由于比率表讀數(shù)取決于兩個動圈電流比值，最終平衡時，儀表指針偏轉(zhuǎn)角不變。兆歐表最終的指針偏轉(zhuǎn)角與Rx有關，且兆歐表的標尺刻度也是反向刻度，且不均勻。第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))兆歐表的使用1）選擇額定電壓：手搖發(fā)電機開路電壓測量范圍2）測量前的準備切斷被測設備電源擦干被測物表面檢查兆歐表：開路時無窮大；短接在0處3）注意事項接線方法L,E,G接線柱搖速額定轉(zhuǎn)速120r.min-1讀數(shù)第二節(jié)磁電系儀表(續(xù))六、整流系儀表磁電系測量機構只能直接測直流電流。正弦交流時，與整流元