附錄 常用電工儀表簡(jiǎn)介

附錄常用電工儀表簡(jiǎn)介

附錄A常用電工指示儀表的一般知識(shí)附錄B常用指示儀表的工作原理附錄C電流、電壓的測(cè)量附錄D電功率的測(cè)量附錄E電阻的測(cè)量習(xí)題附錄A常用電工指示儀表的一般知識(shí)

機(jī)電型電工指示儀表的特點(diǎn)是將被測(cè)量變換為儀表指針的偏轉(zhuǎn)角,直接讀出被測(cè)量的值。

1.指示儀表的分類和符號(hào)

1)按被測(cè)量的種類分類指示儀表按被測(cè)量的種類分類,有電流表(又分為安培表、毫安表、微安表等)、電壓表(又分為伏特表、毫伏表等)、功率表(又分為瓦特表、千瓦表等),以及電能表、歐姆表等,如表A.1所示。

2)按工作原理分類

指示儀表按工作原理分類,主要有磁電式儀表、電磁式儀表、電動(dòng)式儀表等,如表A.2所示。

3)按被測(cè)電流種類分類

電工儀表按被測(cè)電流的種類分為直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表,如表A.3所示。

4)按準(zhǔn)確度分類

目前我國(guó)生產(chǎn)的指示儀表按準(zhǔn)確度分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七個(gè)等級(jí)。數(shù)值越大,儀表的準(zhǔn)確度越低,其中0.1、0.2級(jí)用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀表,0.5、1.0級(jí)用于實(shí)驗(yàn)室,1.5、2.5、5.0級(jí)用于一般的工程測(cè)量。儀表的準(zhǔn)確度意義及符號(hào)如表A.4所示在指示儀表的面板上,除標(biāo)注有儀表類型、電流類型、準(zhǔn)確度等級(jí)等符號(hào)外,還標(biāo)有儀表的絕緣耐壓強(qiáng)度和規(guī)定的放置符號(hào)等,如表A.5所示。2.測(cè)量誤差和量程選擇

任何儀表在測(cè)量中得到的讀數(shù)AX與被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)0之間總存在著一定的誤差。儀表的指示值與被測(cè)量實(shí)際值之差ΔA=AX-A0,稱為儀表的絕對(duì)誤差;ΔA/A0×100%稱為儀表的相對(duì)誤差。測(cè)量誤差由儀表本身存在的基本誤差(即由儀表結(jié)構(gòu)不精確造成的固有誤差)和外界因素(如溫度影響、電磁干擾、測(cè)量方法不當(dāng)、讀數(shù)不準(zhǔn)確等)引起的附加誤差兩部分組成。為了減小附加誤差,應(yīng)采取必要的措施,即正確使用儀表。在正確使用儀表的情況下,可以認(rèn)為測(cè)量誤差僅由基本誤差構(gòu)成。指示儀表的準(zhǔn)確度是指儀表在正常條件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差ΔAm與儀表的量程(滿標(biāo)值)Am之比,通常用百分?jǐn)?shù)表示,即

根據(jù)儀表的準(zhǔn)確度可以確定測(cè)量的誤差。例如在正常使用條件下,用0.5級(jí)量程為10A的電流表測(cè)量電流時(shí),可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為通常,可以認(rèn)為最大絕對(duì)誤差是不變的。如用上述儀表測(cè)量8A的電流時(shí),相對(duì)誤差為±0.05/8×100%=±0.625%。而用它來測(cè)量1A電流時(shí),則相對(duì)誤差為±0.05/1×100%=±5%。由此可知,對(duì)于一只確定的儀表,測(cè)量值越小,其測(cè)量的準(zhǔn)確性越低。因此在選用儀表的量程時(shí),希望被測(cè)量的值接近滿標(biāo)值。但要防止超出儀表滿標(biāo)值而損壞儀表,一般使被測(cè)量的值為滿標(biāo)值的2/3左右為宜。

附錄B常用指示儀表的工作原理

1.指示儀表的基本結(jié)構(gòu)各種指示儀表主要由驅(qū)動(dòng)裝置、反作用裝置和阻尼裝置三部分組成。

(1)驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置是利用儀表中通過電流所產(chǎn)生的電磁作用力驅(qū)動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。常見的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理已列于表A.2中,后面將具體介紹。

(2)反作用裝置。如果僅有驅(qū)動(dòng)力矩,那么儀表的指針只能指向滿偏或停在零位,不能指示被測(cè)量的大小。要使指針能根據(jù)被測(cè)量的大小產(chǎn)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn),必須有反作用力矩與驅(qū)動(dòng)力矩相平衡。反作用力矩一般由彈簧彈力、電磁力或重力來產(chǎn)生。圖B.1是一種常見的利用螺旋彈簧(常稱為游絲)來產(chǎn)生反作用力的裝置。圖中TM表示電磁力矩,TB表示反作用力矩,其中TM由通過儀表的電流決定,TB由彈簧的轉(zhuǎn)角α決定,且在一定α范圍內(nèi),TB正比于α。當(dāng)TM>TB時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn),α加大,TB加大,直到TB=TM時(shí),指針靜止在一定位置上。

(3)阻尼裝置。由于轉(zhuǎn)動(dòng)部分有慣性,在測(cè)量時(shí),指針從零位偏轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)不會(huì)立即停止,而要在平衡位置附近振蕩一段時(shí)間,這樣讀數(shù)時(shí)間長(zhǎng)。為了讓測(cè)量時(shí)指針很快地停止在平衡位置,還需要有一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的阻尼力矩(或稱制動(dòng)力矩),圖B.2是常見的空氣阻尼裝置示意圖。裝在指針軸上的鋁制翼片置于空氣阻尼室內(nèi),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)時(shí),其動(dòng)能因克服空氣的阻力而消耗,減小了振動(dòng)的可能性。此外,還有采用液體或電磁阻尼的結(jié)構(gòu)。

指示儀表除了上述的驅(qū)動(dòng)裝置、反作用裝置和阻尼裝置外,還有指針刻度盤,以及作為保護(hù)和支承測(cè)量機(jī)構(gòu)的外殼等。

2.指示型儀表的工作原理

1)磁電式儀表磁電式儀表又稱永磁式儀表,其測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖B.3所示。

在固定的永久磁鐵的極掌與圓柱形鐵芯之間的氣隙中,放置著繞在鋁框上的可動(dòng)線圈,當(dāng)被測(cè)電流I通過可動(dòng)線圈時(shí),載流線圈與永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用,產(chǎn)生電磁力,形成驅(qū)動(dòng)力矩,帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)力矩TM與電流I成正比,即TM=K1I,其中K1是比例常數(shù),由儀表電磁參數(shù)決定。當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)時(shí),與指針轉(zhuǎn)軸相連的螺旋彈簧被扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一個(gè)反作用力矩TB,TB與指針的偏轉(zhuǎn)角α成正比,即TB=K2α,其中K2是由彈簧剛度決定的常數(shù)。

當(dāng)TB=TM時(shí),指針靜止在一定位置上,于是

由上式可見,磁電式儀表的指針偏轉(zhuǎn)角是與線圈中的電流成正比的,因此可在刻度盤上均勻刻度,根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角就可讀出被測(cè)電量的大小。當(dāng)線圈中電流為零時(shí),指針應(yīng)指在零位。若不為零,可調(diào)整調(diào)零螺絲改變螺旋彈簧的變形量來調(diào)整。這類儀表的阻尼力矩是由放置線圈的鋁框產(chǎn)生的。由于鋁框相當(dāng)于一個(gè)閉合線圈,當(dāng)它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),將切割永久磁鐵的磁力線,在鋁框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,這個(gè)電流在磁場(chǎng)中受到的力與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,形成制動(dòng)力矩,這是一種電磁阻尼裝置。

如果給磁電式儀表的線圈中通以交流電,則因電流的方向不斷變化,使得線圈受到的平均電磁力矩TM=0,指針就不會(huì)偏轉(zhuǎn),所以磁電式儀表只能用來測(cè)量直流。

磁電式儀表的特點(diǎn)是永久磁鐵可以用磁性很強(qiáng)的材料制造,線圈可以做得很小,故準(zhǔn)確度高,耗能小,不易受到外界磁場(chǎng)的干擾,刻度均勻。因此主要用于直流電流、電壓的測(cè)量和作為指針式萬用表的表頭。2)電磁式儀表

電磁式儀表也被稱為動(dòng)鐵式或鐵葉片式儀表。按其結(jié)構(gòu)形式可分為吸引型、排斥型和吸引—排斥型三種。

圖B.4繪出了圓線圈排斥型電磁式儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)示意圖。其固定部分包括線圈1和固定在線圈內(nèi)壁的軟鐵片2,可動(dòng)部分包括固定在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)鐵片3及指針4等。當(dāng)線圈中流過電流時(shí),定、動(dòng)鐵片均被電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁化,它們同一側(cè)磁化的極性是相同的,互相排斥,從而推動(dòng)動(dòng)鐵片位移,帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。由于定、動(dòng)鐵片被磁化的程度都近似正比于線圈中的電流,因而兩鐵片間的排斥力大小正比于線圈中電流的平方,同時(shí)由于動(dòng)鐵片的轉(zhuǎn)動(dòng),使動(dòng)、定鐵片之間的位置有所變化,磁場(chǎng)分布也變化,于是驅(qū)動(dòng)力矩TM還與鐵片的轉(zhuǎn)角α有關(guān),即

式中,K1為由線圈結(jié)構(gòu)尺寸、鐵片形狀尺寸、鐵片材料等決定的一個(gè)常數(shù);I是流過線圈的電流;f(α)是偏轉(zhuǎn)角α的函數(shù),一般情況下,α越大,f(α)越小。和磁電式儀表一樣,反作用力矩TB=K2α,也由螺旋彈簧產(chǎn)生。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩與反作用力矩相平衡時(shí),TB=TM,故有

電磁式儀表不但可以用來測(cè)量直流電,同時(shí)也可以用來測(cè)量交流電。因?yàn)殡娏鞣较蜃兓瘯r(shí),兩鐵片的磁化極性同時(shí)反向,相互作用力的方向不變,如圖B.4(b)所示。當(dāng)通過線圈的電流為i=2Isinωt時(shí),由于可動(dòng)部分的慣性,它靜止時(shí)的平衡位置決定于瞬時(shí)力矩在一個(gè)周期內(nèi)的平均值,稱為平均轉(zhuǎn)矩TMav,而f(α)只與α的大小有關(guān),與時(shí)間無關(guān),于是

此式說明用電磁式儀表測(cè)量交流電時(shí),儀表所指示的值與交流電流有效值的平方有關(guān)。

可見,電磁式測(cè)量機(jī)構(gòu)可以測(cè)量直流,也可以測(cè)量交流(正弦的和非正弦的),測(cè)量交流時(shí)儀表刻度指示的是有效值。由于它的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與電流的平方成正比,又和偏轉(zhuǎn)角有關(guān),僅從轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比來考慮,儀表的刻度是不均勻的,前密后疏。

電磁式儀表的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,交、直流兩用,且電流只通過固定線圈,故過載能力強(qiáng)。不足的是刻度不均勻,又因儀表本身的磁場(chǎng)較弱,易受外界磁場(chǎng)影響,測(cè)量交流電時(shí),還受鐵片中磁滯和渦流的影響,故準(zhǔn)確度不高。3)電動(dòng)式儀表

電動(dòng)式儀表又稱為動(dòng)圈式儀表,其測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖B.5所示。電動(dòng)式儀表主要由固定線圈和可動(dòng)線圈構(gòu)成。固定線圈分兩部分繞在框架上,以產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)?？蓜?dòng)線圈安裝在轉(zhuǎn)軸上,它可以在固定線圈內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)圈的電流由游絲引入。當(dāng)固定線圈通入電流I1時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng),由于線圈中沒有鐵磁性物質(zhì),其磁感應(yīng)強(qiáng)度B正比于電流I1,此時(shí)若在可動(dòng)線圈中通入電流I2,則動(dòng)圈在I1的磁場(chǎng)中受到作用力,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩TM=K1I1I2。隨著動(dòng)圈的轉(zhuǎn)動(dòng),螺旋彈簧產(chǎn)生反作用力矩TB=K2α。當(dāng)兩個(gè)力矩相平衡時(shí),有

可見,電動(dòng)式儀表指針的偏轉(zhuǎn)角α和兩線圈電流之乘積成正比,如果電流I1、I2的方向同時(shí)改變,則驅(qū)動(dòng)力矩的方向不變,故電動(dòng)式儀表既可以測(cè)量直流,也可以測(cè)量交流。即設(shè)通入兩個(gè)線圈的電流分別為i1=2I1sinωt和i2=2I2sin(ωt+φ),則平均力矩為

上式中I1、I2是交流電i1、i2的有效值,φ是i1、i2之間的相位差。若I1與流過負(fù)載的電流成正比,I2與加在負(fù)載上的電壓成正比,則用電動(dòng)式儀表可以測(cè)量直流電、交流電的功率。電動(dòng)式儀表的特點(diǎn)是:交、直流兩用(可測(cè)電壓、電流、電功率等),且沒有磁滯和渦流的影響,所以準(zhǔn)確度較高。不足的是易受到外界磁場(chǎng)的干擾;動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)到不同位置時(shí),它在定圈磁場(chǎng)中受到的力不同,所以刻度不均勻,另外動(dòng)圈的過載能力不強(qiáng),制造成本較高。

附錄C電流、電壓的測(cè)量

1.電流的測(cè)量

測(cè)量電流時(shí)應(yīng)把電流表串接在被測(cè)電路中,為了使電流表的串入不影響電路原有的工作狀態(tài),電流表的內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)小于電路的負(fù)載電阻。一般電流表的內(nèi)阻越小越好,因此,使用時(shí)絕不允許將電流表并接于負(fù)載兩端,否則會(huì)損壞儀表。

1)直流電流的測(cè)量測(cè)量

直流電流一般用磁電式儀表。這種儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)只能通過幾微安到幾十毫安的電流,因此在被測(cè)電流大于測(cè)量機(jī)構(gòu)的允許電流時(shí),就需要在表頭兩端并接一個(gè)稱為分流器的低值電阻RA,如圖C.6所示。

圖C.6中R0為表頭測(cè)量機(jī)構(gòu)的總電阻,I0為表頭量程,I

為被測(cè)電流,RA為分流器(一般由錳銅絲或錳銅條制成)。由圖示電路可知

有些電流表是多量程的,它具有多種阻值的分流器。例如實(shí)驗(yàn)室常用的CA19A型5A、10A雙量程電流表的內(nèi)部電路如圖C.7所示,它的分流電阻為RA1或RA1+RA2。使用直流電流表還應(yīng)注意電流表的極性不可接反。標(biāo)有“+”號(hào)的接電流流入端,標(biāo)有“-”號(hào)的接電流流出端。如果接反會(huì)使表針反轉(zhuǎn),甚至打彎。

2)交流電流的測(cè)量測(cè)量交流電流一般

使用電磁式儀表,當(dāng)要求測(cè)量較精確時(shí)應(yīng)采

用電動(dòng)式儀表。由于儀表的線圈是感性的,

一般不采用并聯(lián)分流器的方法來擴(kuò)大量程,

常用的方法有兩種,一種是采用改變固定線圈

的接法,另一種是采用電流互感器。圖C.8為TA型5A、10A雙量程電流表的內(nèi)部接線圖,串聯(lián)接法時(shí)為5A擋,并聯(lián)為10A擋。

2.電壓的測(cè)量

測(cè)量電壓時(shí)應(yīng)將電壓表并接于被測(cè)電路兩端。為了使電壓表并入不影響電路原來的工作狀態(tài),要求電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻。若測(cè)量機(jī)構(gòu)的電阻本身不大,則應(yīng)在電壓表內(nèi)部串接有一個(gè)叫做附加電阻的Rv。

1)直流電壓的測(cè)量

直流電壓的測(cè)量一般使用磁電式儀表。若電壓表的量程大于被測(cè)電壓,可直接測(cè)量;若電壓表的量程小于被測(cè)電壓,應(yīng)在表頭中串入附加電阻Rv,如圖C.9所示。圖中R0為電壓表表頭內(nèi)阻,U為被測(cè)電壓,U0為表頭量程,由電路可知

對(duì)于多量程的電壓表,內(nèi)部備有可供選擇的多種附加電阻。圖C.10為一個(gè)三量程電壓表的內(nèi)部電路。

2)交流電壓的測(cè)量

測(cè)量交流電壓一般使用電磁式儀表,其表頭內(nèi)的固定線圈是用細(xì)導(dǎo)線繞成的,匝數(shù)很多,電阻值很大,電感的影響可以忽略,因此常用像磁電式電壓表那樣串聯(lián)附加電阻Rv來擴(kuò)大量程。測(cè)量600V以上的交流電壓時(shí),為了安全,一般采用電壓互感器將電壓降低進(jìn)行測(cè)量。

附錄D電功率的測(cè)量

電功率與電路中的電壓、電流和功率因數(shù)有關(guān),所以功率表必須有兩個(gè)線圈,一個(gè)反映電壓,一個(gè)反映電流。功率表通常由電動(dòng)式儀表制成。由于固定的線圈導(dǎo)線可以做得很粗,匝數(shù)少,宜于串接在被測(cè)電路中,稱為電流線圈;可動(dòng)線圈導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多,并串接有一定的附加電阻,一般并接在負(fù)載上,稱為電壓線圈。使用功率表時(shí),電流、電壓都不允許超過電流、電壓線圈的量程,像電動(dòng)式電流表、電壓表一樣,通過改變固定線圈的串、并聯(lián)來改變電流線圈的量程,通過改變串接在可動(dòng)線圈的附加電阻來改變電壓線圈的量程。功率表內(nèi)部接線和符號(hào)如圖D.11所示。1.直流電功率的測(cè)量

直流電功率可以用電壓表和電流表間接測(cè)量,也可以用功率表直接測(cè)量。功率表的接法如圖D.11所示,電流線圈與負(fù)載串聯(lián),電壓線圈與負(fù)載并聯(lián),不能接錯(cuò),使用中還要注意電流線圈和電壓線圈的始端標(biāo)記“*”或“±”,應(yīng)把標(biāo)有“*”或“±”的始端接在電源的同一側(cè),否則指針將反轉(zhuǎn)。

由電動(dòng)式儀表的原理知,指針偏轉(zhuǎn)角α與兩個(gè)線圈的電流乘積成正比,功率表電流線圈的電流就是負(fù)載電流I,通過電壓線圈的電流I1與負(fù)載電壓U成正比,因此功率表的指針偏轉(zhuǎn)角α與電壓電流的乘積UI成正比,即與負(fù)載電功率成正比。實(shí)際使用的功率表是多量程的,它只有一條標(biāo)尺刻度,并標(biāo)注了分格數(shù)αm,功率表每一格所代表的瓦數(shù)稱為分格常數(shù)C,可按下式計(jì)算:

式中,Um為功率表的電壓量程,Im為電流量程,αm為表盤的滿刻度格數(shù)。測(cè)量時(shí)若指針偏轉(zhuǎn)α格,則被測(cè)功率為P=Cα。

2.單相交流電功率的測(cè)量

由電動(dòng)式儀表測(cè)量交流時(shí)的原理可知,其指針的偏轉(zhuǎn)角α不但正比于兩個(gè)線圈電流有效值的乘積,而且正比于兩電流相位差的余弦。功率表的電壓線圈本身電阻大,又串接有較大的附加電阻,其線圈感抗與電阻相比可以忽略不計(jì),故可以認(rèn)為電壓線圈的電流與負(fù)載電壓同相,而流過電流線圈的電流即為負(fù)載電流。流過兩個(gè)線圈電流的相位差近似等于負(fù)載的功率因數(shù)角,所以電動(dòng)式儀表指針的偏轉(zhuǎn)角與交流電的有功功率成正比。

電動(dòng)式功率表既可以測(cè)量直流電功率,也可以測(cè)量交流電功率,而且接線和讀數(shù)方法完全相同。圖D.12所示為實(shí)驗(yàn)室使用的115型多量程單相功率表內(nèi)部接線圖,從圖中可見,儀表的電壓量程為125V、250V和500V三擋,電流量程為5A和10A兩擋。連接時(shí)應(yīng)注意標(biāo)有“±”的接線端應(yīng)接在電源的同一側(cè)及電流、電壓量程的選擇。

3.三相功率的測(cè)量

對(duì)于三相功率的測(cè)量要分為對(duì)稱三相負(fù)載和不對(duì)稱三相負(fù)載來說明。三相對(duì)稱負(fù)載,可用一只功率表測(cè)出其中一相的功率,再乘以3就是三相總功率,這種方法叫一表法。三相不對(duì)稱的三相四線制電路中,可用三只單相功率表分別測(cè)出各相的功率,三相功率等于各功率表讀數(shù)之和,這種方法叫三表法。

在三相三線制電路中,無論負(fù)載對(duì)稱與否,負(fù)載為星形或三角形連接,常用兩表法測(cè)量三相總功率,如圖D.13所示。

為了分析方便,我們?nèi)∪嘭?fù)載作星形連接為例加以說明。圖D.14是兩表法測(cè)三相負(fù)載(星形接法)功率的電路原理圖。

由于三相瞬時(shí)功率為則三相功率的平均值(即有功功率)為

當(dāng)uUW、uVW、iU、iV都是正弦量時(shí),上式的平均值為式中,UUW、UVW為線圈電壓的有效值,IU、IV為線圈電流的有效值,φ1為UUW與IU的相位差,φ2為UVW與IV的相位差。分析圖D.14所示兩功率表的接法可知,第一只功率表的測(cè)量值為P1=UUWIUcosφ1,第二只功率表的測(cè)量值為P2=UVWIVcosφ2。

三相電路總的有功功率P等于兩表讀數(shù)之和,即P=P1+P2。使用兩表法可以測(cè)量三相電路總功率,但要注意接線,凡是有標(biāo)注“*”或“±”號(hào)的接線柱應(yīng)接在電源或負(fù)載的同一側(cè),這種接法叫正接,總功率為兩表功率之和。實(shí)際負(fù)載中,功率因數(shù)較低時(shí),線電壓與線電流的相位差可能大于90°,其中一只功率表的指針會(huì)反偏,這時(shí),應(yīng)將電流線圈反接才能正常讀數(shù),總功率應(yīng)為正接功率表的讀數(shù)與反接功率表的讀數(shù)之差。

實(shí)際的儀表中有一種三相功率表,它實(shí)質(zhì)上是由兩套儀表元件裝在同一只表中,且兩個(gè)動(dòng)圈裝在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成的,如D33W型三相功率表。用這種儀表可以直接測(cè)量三相電路的功率。

附錄E電阻的測(cè)量

測(cè)量電阻的方法有間接法、歐姆表法、電橋法等。所謂間接法,就是用電壓表和電流表分別測(cè)出電阻上的電壓、電流,由歐姆定律計(jì)算出電阻值,也稱為伏安法。電橋法是將被測(cè)電阻接入電橋電路中,與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較,當(dāng)電橋平衡時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電阻的值就是被測(cè)電阻的值。這里僅介紹歐姆表法。

1.歐姆表的基本原理

歐姆表是測(cè)量電阻的指示儀表,通常用磁電式測(cè)量機(jī)構(gòu)構(gòu)成表頭。其基本電路如圖E.15所示。圖中U為直流電源(一般是干電池),r是串聯(lián)電阻,r0為表頭內(nèi)阻,RX為被測(cè)電阻,當(dāng)RX接入電路后,通過表頭的電流IC為

其中,R0=r+r0叫歐姆表的內(nèi)阻。

可見,當(dāng)U一定時(shí),IC隨著RX而變化。當(dāng)

RX開路時(shí),IC=0,指針不偏轉(zhuǎn),所以歐姆

表標(biāo)尺的最左端應(yīng)指示為“∞”;當(dāng)RX=0即a、b間短路時(shí),IC為最大。適當(dāng)選擇R0的數(shù)值,使表頭電流正好等于滿偏電流,標(biāo)尺刻度的最右端應(yīng)為0Ω。由知,IC與RX間不是線性關(guān)系,所以歐姆表的刻度是不均勻的。

2.歐姆表的零歐姆調(diào)整器

由歐姆表的工作原理可知,電源電壓變化將影響測(cè)量結(jié)果,歐姆表一般用干電池供電,其電池電壓及內(nèi)阻都很不穩(wěn)定,因此用上述原理制成的歐姆表都設(shè)有零歐姆調(diào)整器,使用歐姆表時(shí)首先必須調(diào)零。

廣泛采用的零歐姆調(diào)零電路有兩種:一種是串聯(lián)調(diào)零電路,另一種是分壓調(diào)零電路。

(1)串聯(lián)調(diào)零電路如圖E.16所示,用來調(diào)零的可調(diào)電阻r2與表頭串聯(lián),電源電壓降低時(shí),總電流I1減小,表頭電流會(huì)減小。若此時(shí)減小r2,使表頭支路的電阻減小,電流加大,從而使RX=0時(shí),仍能使表頭電流IC為滿偏電流。如MF10、MF14、MF30、MF47等萬用表都采用這種調(diào)零電路。

(2)分壓調(diào)零(或平衡調(diào)零)電路如圖E.17所示,調(diào)零電位器r2的一部分電阻串入分流電路,另一部分串入表頭電路。電壓U降低時(shí),調(diào)整r2滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng),于是串入表頭的電阻減小,而串入分流電路的電阻增加,表頭支路的電流IC增加,使RX=0時(shí),表頭電流IC為滿偏電流,從而抵消了電源電壓U下降的影響。如MF9、MF18、500型等萬用表都使用這種調(diào)零電路。

3.歐姆表的中心電阻及電阻倍率的擴(kuò)大歐姆表中心電阻是指歐姆表標(biāo)尺中心所指示的電阻值。在圖E.15所示的基本電路中,當(dāng)RX=R0時(shí),(I0為表頭滿偏電流),此時(shí)指針正好指在刻度尺的中心,所以歐姆表的中心電阻等于它的內(nèi)阻。實(shí)際的儀表都采用了調(diào)零電路。如圖E.16所示,其等效內(nèi)阻是從a、b兩端看進(jìn)去的總電阻。顯然,調(diào)節(jié)r2時(shí),等效內(nèi)阻是變化的,但一般取r1很大,即r1?r2+r0、r1?rfj,所以調(diào)整r2時(shí)對(duì)等效內(nèi)阻的影響很小。特別是平衡調(diào)零電路,在調(diào)節(jié)r2時(shí),等效內(nèi)阻幾乎不變,使調(diào)零后的測(cè)量誤差更小歐姆表的刻度尺是不均勻的。設(shè)計(jì)儀表時(shí),基本誤差較小的范圍局限在刻度尺的中心部分。盡管標(biāo)尺刻度可從0到∞,但實(shí)際使用時(shí),若偏離中心刻度太遠(yuǎn),誤差就會(huì)很大。因此,歐姆表一般都做成不同倍率的形式。

歐姆表的電阻倍率是十進(jìn)位的,有×1、×10、×100、×1k以及×10k等幾種。如MF47型萬用表