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类型电气测量ch2-2.ppt

  • 上传人:fmgc7290
  • 文档编号:9899613
  • 上传时间:2019-09-17
  • 格式:PPT
  • 页数:46
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    电气测量ch2-2.ppt
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    1、第二章 电流与电压的测量,重点,掌握磁电系、电磁系、电动系仪表的原理以及用它测量电压、电流的方法。这三种仪表不仅可以用来测量电压、电流,在配置变换电路后,还可以测量其它电磁量或非电量,是从事电气技术的人员应具备的仪表知识的最基本内容。掌握电压表和电流表的附属装置,包括分流器、附加电阻、互感器的结构原理及其计算方法,这是测量电压和电流必须掌握的技术。掌握万用表、检流计和电位差计的基本原理。万用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。,六、磁电系电流表及其扩程方法,直接测量的电流只能是微安或毫安级。 扩程方法如下:,分析各自特点,例,有一磁电系测量机构,满偏电

    2、流为200A,可动线圈内阻为300,求若要把,满刻度电流扩大到0.5A,应并联多大分流器电阻?,0.12,外附分流器 参数为额定电流和额定电压。 额定电压表示与分流器配套的电流表量限与内阻的乘积。,例,原来量程为1A,内阻为0.1的电流表,如果要扩程到100A,就要选用额定电压为100mV,额定电流为100A的分流器。,七、磁电系电压表及其扩程方法,直接测量的电压不超过毫伏级。 扩程方法如下:,例,有一磁电系测量机构,满偏电流为200A,可动线圈内阻为300,要改装成60V量程的电压表,应接多大的附加电阻?,299.7k,在相同的电压量程下,/V数越大的电压表,内阻越大,消耗功率越小,对被测电

    3、路工作状态影响也最小。,某多量限磁电系电流表的分流电路如图所示。已知150mA档时的总分流电阻为4,15mA档时表头支路的总电阻为5960。问表头的满偏电流是多少?量限为15mA时的总分流电阻是多少?,练习:,练习:,八、磁电系欧姆表,随电池输出电压下降,逐渐增大调零电阻。,分压式调零,中心值电阻。,“有效”读数范围。,多量程欧姆表:共用标尺,各档中心值是十倍关系。,欧姆调零。,补偿电池输出电压的下降。,补充:数字万用表的欧姆档原理之一,为待测电阻。,接入待测电阻后,数字万用表输出恒定电流,测量 求得阻值。,优点:,测量值与阻值成线性关系。,指针式万用表黑表笔为正极,红表笔为负极。内部黑表笔连

    4、接到了1.5V电池的正极。数字万用表的红表笔为正极,黑表笔为负极。内部红表笔连接到了9V电池的正极。,问:万用表转换开关旋到欧姆档时,红、黑表笔哪个的电势高?,第三节 磁电系检流计,一、结构检流计是一种具有极高灵敏度的电流表,为提高检流计的灵敏度,动圈采用无骨架结构,减少厚度,既减轻动圈重量,又缩短磁路的工作气隙。使气隙中的磁感应强度增大。可动部分不用轴和轴承的支撑方式,改用张丝或吊丝悬挂动圈,以消除因轴尖所产生的摩擦,使之可在很小的力矩下都能工作。对非便携式的检流计,还可以用光标代替指针。,光标指示和指针指示的示意图,光标式,指针式,二、可动部分的运动方程检流计的可动线圈通电后产生力矩为M,

    5、并在M 作用下绕轴运动,根据牛顿第二定律,力矩M 随时要与阻力矩、阻尼力矩以及惯性力矩相平衡,或用转角的运动方程表示为。,三、动圈从静止至稳定过程 根据阻尼大小,可动部分的运动状态可能出现过阻尼、欠阻尼和临界阻尼等三种形式。,稳定后动圈的转角,曲线1:欠阻尼状态;曲线2:过阻尼状态;曲线3:临界阻尼状态,四、检流计的参数,外临界电阻:检流计外电路的等效电阻。,使用时,应选择合适的外临界电阻,使检流计工作在临界阻尼或微欠阻尼状态。,注意:,禁止用万用表欧姆档、电桥测量检流计内阻。,(整流电路 + 磁电系表头)波形因数,波形因数:周期量的有效值与平均值之比,其中平均值是指周期量的绝对值的平均值。,

    6、波形因数=有效值/绝对平均值,正弦波,有效值,平均值,波形因数=,补充:整流系仪表,全波整流:,半波整流:,整流系仪表,按有效值刻度。,第四节 电磁系仪表,电磁系仪表用于测量交流电压与交流电流。 它具有结构简单、过载能力强、造价低廉以及交直流两用等一系列优点。,一、电磁系测量机构的结构和工作原理,有吸引型、推斥型和吸引推斥型三种。,1、吸引型电磁系测量机构,2、排斥型电磁系测量机构,磁化后的铁片同极相斥,推动转轴转动。电流方向改变时,转轴偏转方向不变,故可测交流。,3、吸引推斥型电磁系测量机构,两组铁心分别位于轴心相对两侧。,偏转角增加时,同极之间的推斥力逐渐减弱,但相异极性之间存在吸引力,而

    7、且吸引力逐渐加强。指针因推斥力和吸引力的共同作用而构成了转动力矩。,常用于交流广角度仪表,因为它的转动力矩大,而且不会因为偏转角增加而影响转动力矩。,这种结构由于铁心增多,所以磁滞误差增大。,转动力矩是由通入被测电流的线圈对铁片的吸引力产生的。线圈的磁场能量为:,线圈对铁心的作用力矩为:,注意:自感L取决于回路形状、匝数和磁介质。,作用力矩(转动力矩):,电磁系测量机构的读数方程,表明: 在直流的情况下,电磁系测量机构可动部分的偏转角,与电流的平方成比例。 由于线圈的自感L会随着可动铁心偏转而发生变化,则可动部分偏转角还与 成比例。,反作用力矩:,平衡时:,磁感应阻尼。阻尼翼片切割永久磁铁的磁

    8、场B,使翼片中形成涡流,涡流与磁场B相互作用形成阻尼力矩。 因电磁系仪表的测量线圈磁场很弱,故阻尼磁铁必须用软磁材料屏蔽起来。,阻尼力矩:,二、电磁系测量机构的技术性能,1、使用范围,电磁系仪表既可用于测量直流,也可以用于测量交流。因为可动铁心受力方向与线圈电流方向无关,线圈电流方向改变时,线圈磁极性和铁心磁极性同时改变而保持受力方向不变。,设线圈电流为:,测量直流和测量交流的表达式完全相同。所以电磁系仪表也可以测量直流量和交流量的有效值。,2、刻度特性,如果 为常数,刻度具有平方律特性,即刻度前半部分较密,后半部分较疏。,刻度不均匀。,如果 不是常数,刻度与其变化有关,适当选择铁心形状,调节

    9、铁心与线圈的相对位置,使其补偿平方律的缺点,使刻度比较均匀。,基本测量值是电流的有效值。,3、防干扰性能,(1)线圈磁场的工作气隙大,磁场相对比较弱,受外磁场影响比较明显。,磁屏蔽。将测量机构装在导磁良好的屏蔽罩内。,为防止外磁场干扰,常采用的措施:,双层屏蔽,无定位结构。,测量机构分成两部分且反向串联。当线圈通电时,两线圈产生的磁场方向相反,但作用力矩相加。,不论仪表放置位置如何,外磁场对两部分的作用可互相抵消,故名无定位结构。,三、电磁系电流表,可直接作为电流表使用。将固定线圈与被测电路串联,就能测量该电路的电流。,电磁系仪表的磁路大部分以空气为介质,磁阻大,需要有足够的磁势(安匝数),才

    10、能产生足够的磁感应强度,从而产生足够的转动力矩。,低量限的电流表,需要较多的匝数。,增大线圈的电感和分布电容,引起较大的频率误差。,低量限只能做到毫安级。,高量限的电流表,可以减少匝数,但要加粗线径,以防发热。,交流有趋肤效应,用空心或多股导线。,大电流导线位于仪表附近,产生的强磁场将引起仪表的误差。,最大量限为200A-300A。,多量限的电流表。把固定线圈分段,通过改变几段的串并联关系改变量程。,交流电流表可再用电流互感器扩大量程。,?为什么不能并联并联电阻改变量程。,四、电磁系电压表,线圈串联附加电阻,构成电压表。,扩大量程采用改变串联附加电阻的办法。,交流电压表可再采用电压互感器。,磁电系电压表:几千欧-几百千欧/V,电磁系电压表:几十欧/V,电磁系电压表的附加电阻比较小,所以内阻较小。,为什么电磁系电压表的内阻小?,

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