電氣測(cè)量技術(shù)-第二章

《電工測(cè)量技術(shù)》張若愚主編中國(guó)電力出版社2007年第二章磁電系儀表第一節(jié)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)第二節(jié)磁電系儀表第三節(jié)磁電系儀表的主要技術(shù)特征第四節(jié)磁電系儀表常見(jiàn)故障及處理電工測(cè)量?jī)x表中問(wèn)世最早，用于直流電路中的測(cè)量，加上整流器后可以測(cè)量交流電路中的電壓電流等。第一節(jié)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)：利用永久磁鐵的磁場(chǎng)，對(duì)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(dòng)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(dòng)部分：動(dòng)圈、轉(zhuǎn)軸、平衡錘、游絲及指針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩：磁場(chǎng)對(duì)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(cè)量機(jī)構(gòu)(續(xù))磁電系儀表沒(méi)有專門阻尼器，阻力力矩利用繞有線圈的鋁框產(chǎn)生。當(dāng)鋁框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合的鋁框切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流ic，ic與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生阻尼力矩Me，Me方向與鋁框運(yùn)動(dòng)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(xiàng)：1.高靈敏度磁電系儀表，運(yùn)輸移動(dòng)過(guò)程中防止可動(dòng)部分?jǐn)[動(dòng)。2.磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)額定電流小，不能直接測(cè)量大電流。3.磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)只能測(cè)量直流電路。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的磁路形式：外磁式磁場(chǎng)最強(qiáng)最耗磁性材料內(nèi)磁式磁場(chǎng)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(cè)量機(jī)構(gòu)(續(xù))二、工作原理位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中的可動(dòng)線圈中有電流流過(guò)時(shí)，動(dòng)圈與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生一定大小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而使指針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，與動(dòng)圈連接在一起的游絲因動(dòng)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(dòng)力矩相等時(shí)候，活動(dòng)部分最終停留在相應(yīng)位置，而儀表的指針則在標(biāo)尺上指示出被測(cè)量的數(shù)值。研究被測(cè)電流I與偏轉(zhuǎn)角α關(guān)系：每根導(dǎo)體電磁力：f=BILN匝線圈組成的整個(gè)動(dòng)圈上的作用力：

F=NBIL作用在動(dòng)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)量機(jī)構(gòu)(續(xù))當(dāng)指針在某一平衡位置靜止時(shí)，M=Ma，α=（BAN/D)I=SIS為磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的靈敏度。由此可以看出，磁電系儀表可用于測(cè)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(guò)動(dòng)圈電流I成正比，標(biāo)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(cè)量機(jī)構(gòu)本身不能流過(guò)大電流，為了測(cè)量較大電流，擴(kuò)大量限，采用分流電阻。RC為測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻，Rdi為分流電阻。被測(cè)電流I與測(cè)量機(jī)構(gòu)電流Ic關(guān)系如上所示。當(dāng)測(cè)量機(jī)構(gòu)量限擴(kuò)大n倍時(shí)，所需分流電阻計(jì)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(gè)電測(cè)量?jī)x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(jì)磁電系直流檢流計(jì)，用來(lái)檢測(cè)微小電流的儀表，常常用來(lái)檢查電路中有無(wú)電流通過(guò)。分為指針式和光點(diǎn)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(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)圈由懸絲懸掛，懸絲的作用是用來(lái)產(chǎn)生反抗力矩和引入待檢電流。反射小鏡指示活動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)。2.技術(shù)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(yùn)動(dòng)特性、自然振蕩周期和阻尼時(shí)間4)檢流計(jì)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(shí)，被測(cè)電阻Rx與表頭指針偏轉(zhuǎn)角大小一一對(duì)應(yīng)，標(biāo)定表頭標(biāo)尺，可以直接測(cè)量電阻。2)被測(cè)電阻Rx越大，I越小，α越小。Rx=∞，I=0，表頭指針在零位；被測(cè)電阻在0~∞變化，表頭指針在滿刻度和零位之間變化，標(biāo)尺為反向刻度。工作電流與被測(cè)電阻不成正比關(guān)系，標(biāo)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(shí)，流過(guò)測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流為IC/2,儀表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時(shí)刻度值為RM。歐姆表刻度盤左半段0~RM時(shí)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(shí)際電源U端電壓會(huì)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(cè)量結(jié)果帶來(lái)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(shí)表頭指針指在歐姆標(biāo)尺上的0位。在實(shí)際測(cè)量中，每次使用歐姆表測(cè)量電阻前，首先進(jìn)行調(diào)零。3.多量限歐姆表為了適應(yīng)不同數(shù)值電阻的測(cè)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(cè)量值=標(biāo)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(cè)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(jī)：容量雖小電壓很高直流電壓兆歐表轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)電壓與手搖速度有關(guān)，可能導(dǎo)致不穩(wěn)定。但是由于比率表讀數(shù)取決于兩個(gè)動(dòng)圈電流比值，最終平衡時(shí)，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(guān)，且兆歐表的標(biāo)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(jī)開(kāi)路電壓測(cè)量范圍2）測(cè)量前的準(zhǔn)備切斷被測(cè)設(shè)備電源擦干被測(cè)物表面檢查兆歐表：開(kāi)路時(shí)無(wú)窮大；短接在0處3）注意事項(xiàng)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(cè)量機(jī)構(gòu)只能直接測(cè)直流電流。正弦交流時(shí)，與整流元