電氣測(cè)量技術(shù)第二章電氣測(cè)量概述

2.1電工指示儀表的基本原理及組成2.2電工指示儀表的分類、標(biāo)志和型號(hào)

2.3電工指示儀表的誤差和準(zhǔn)確度

2.4對(duì)電工指示儀表的主要技術(shù)要求

2.5電工測(cè)量?jī)x表-直讀式儀表

2.6電工儀表的選擇與校驗(yàn)

2.5電工測(cè)量?jī)x表-直讀式儀表1.直讀式儀表的基本原理首先，直讀式儀表主要是利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與通入的電流之間存在一定的關(guān)系：

（2-1）其次，為了使儀表可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角與被測(cè)量成一定比例，還必須有一個(gè)與偏轉(zhuǎn)角成比例的阻轉(zhuǎn)矩TC與轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T相平衡，即：

T=TC（2-2）這樣才能使儀表可動(dòng)部分平衡在一定位置，從而反映出被測(cè)量的大小。

2.5電工測(cè)量?jī)x表-直讀式儀表此外，儀表的可動(dòng)部分由于慣性的關(guān)系，當(dāng)儀表開(kāi)始通電或被測(cè)量發(fā)生變化時(shí)，不能馬上達(dá)到平衡，而要在平衡位置附近經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的振蕩才能靜止下來(lái)。為了使儀表的可動(dòng)部分迅速靜止在平衡位置，以縮短測(cè)量時(shí)間，還需要有一個(gè)能產(chǎn)生制動(dòng)力（阻尼力t）的裝置，這就是阻尼器。阻尼器只在指針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中才起作用。綜上所述，通常的直讀式儀表中主要由三部分組成：產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的部分、產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩的部分和阻尼器。2.電工測(cè)量?jī)x表的分類根據(jù)直讀式儀表的工作原理，可將其分為磁電式、電磁式和電動(dòng)式等幾種類型。下面以磁電式儀表為例介紹其基本結(jié)構(gòu)、工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)：2.5.1磁電式儀表1）磁電式儀表的結(jié)構(gòu)磁電式儀表表頭結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，由固定部分和可動(dòng)部分組成。固定部分包括1馬蹄形永久磁鐵、2極掌NS和3圓柱形鐵芯等；可動(dòng)部分包括4鋁框及線圈、5指針、6游絲、7螺旋彈簧等，它們均固定在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上。線圈兩端分別與上下兩個(gè)6游絲相連。游絲用來(lái)產(chǎn)生反作用力矩，同時(shí)又把電流引入可動(dòng)線圈。圖2-3磁電式儀表

1.馬蹄形永久磁鐵2.極掌NS3.圓柱形鐵芯4.線圈5.指針6.OO,游絲7.螺旋彈簧

2）磁電式儀表的工作原理當(dāng)線圈通有電流I時(shí)，由于與空氣隙中磁場(chǎng)的相互作用，線圈的兩個(gè)有效邊受到大小相等、方向相反的力，如圖2-4所示，其方向由左手定則確定，其大小為：

（2-3）式中B空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

L線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度；

N線圈的匝數(shù)。如果線圈的寬度為b，則線圈所受的轉(zhuǎn)矩為（2-4）式中k1是一個(gè)比例常數(shù)，。在這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下，線圈和指針開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)螺旋彈簧被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩。彈簧的阻轉(zhuǎn)矩與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即（2-5）圖2-4磁電式儀表的轉(zhuǎn)矩當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與彈簧的阻轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡時(shí)，可動(dòng)部分便停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，T=TC，即：

（2-6）由上式可知，指針偏轉(zhuǎn)角與流過(guò)線圈的電流成正比，據(jù)此可在標(biāo)度尺上作均勻刻度。當(dāng)線圈中無(wú)電流時(shí)，指針應(yīng)指在零位，如果不在零位，應(yīng)進(jìn)行校正使其指零。磁電式儀表的阻尼作用是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)線圈通有電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鋁框切割永久磁鐵的磁通，在鋁框內(nèi)感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流再與永久磁鐵的磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力，于是儀表的可動(dòng)部分就受到阻尼作用，迅速靜止在平衡位置。

3）磁電式儀表的主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)準(zhǔn)確度高?？梢赃_(dá)到0.5～0.1級(jí)。因永久磁鐵的磁場(chǎng)很強(qiáng)，氣隙又小，磁路近于閉合，可動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，因此由摩擦、溫度及外磁場(chǎng)的影響引起的誤差相對(duì)較小。

靈敏度高。測(cè)量機(jī)構(gòu)的內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)，使很小的電流產(chǎn)生足夠大的力矩，因此磁電式測(cè)量機(jī)構(gòu)靈敏度較高，可做成低量限的儀表，如微安表、指零表和檢流表。功耗小。為了使可動(dòng)線圈輕巧靈敏，動(dòng)圈的線徑小，允許流過(guò)的電流小，儀表本身消耗的功率也小?？潭染鶆?。測(cè)量機(jī)構(gòu)指針偏轉(zhuǎn)角與被測(cè)電流的大小成正比，因此儀表刻度是均勻的。缺點(diǎn)過(guò)載能力小。因?yàn)楸粶y(cè)電流要通過(guò)游絲和可動(dòng)線圈，而游絲和可動(dòng)線圈