電路綜合實(shí)驗(yàn)課程-第1頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章電測量指示儀表2-1電測量指示儀表概述2-2磁電系測量機(jī)構(gòu)2-3磁電系電壓表、電流表2-4電磁系電壓表、電流表2-5電動系電壓表、電流表2-6電動系功率表2-7感應(yīng)系電度表2-8數(shù)字式儀表的構(gòu)成和基本原理2-9DT-830型數(shù)字萬用表2-10MF-10型模擬萬用表第2頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1電測量指示儀表概述電測量指示儀表的組成電測量指示儀表的結(jié)構(gòu)與工作原理電測量指示儀表的主要技術(shù)特性第3頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1電測量指示儀表的組成第4頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1

電測量指示儀表的基本機(jī)構(gòu)與原理工作1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩(M)的驅(qū)動裝置；2.產(chǎn)生反作用力矩(Mα)的控制裝置；3.產(chǎn)生阻尼力矩(Mp)的阻尼裝置。第5頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1驅(qū)動裝置M=f(x，α)如圖所示的M1=kx1，M2=kx2，M3=kx3。第6頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1控制裝置Mα=D·α,M=Mα，α=(1/D)f(x)=F(x)第7頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1阻尼裝置第8頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1電測量指針式儀表的其他裝置指示裝置－－如指針式儀表的指針和刻度盤，用以指示和讀取被測量。調(diào)零器――用來在測量前將儀表的指針（可動部分）調(diào)節(jié)到零標(biāo)位置。平衡錘――平衡可動部分的機(jī)構(gòu)，使可動部分的重心落在轉(zhuǎn)軸上，否則會造成不平衡誤差。止動器――使可動部分的位置固定，避免在搬運(yùn)或移動時受到機(jī)械震動而損壞，拉絲式或吊絲式儀表在不使用時應(yīng)利用止動器使可動部分固定。外殼――保護(hù)儀表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第9頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1電測量指針式儀表的主要技術(shù)特性1．儀表靈敏度和儀表常數(shù);2．儀表誤差；3．儀表的阻尼時間(1%~4S,150mm~6S)；4．儀表的功率損耗；5．儀表的絕緣強(qiáng)度:交流50Hz，1分鐘；6．耐過負(fù)載的能力。第10頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1耐壓實(shí)驗(yàn)的部分規(guī)定儀表及附件或電網(wǎng)的額定電壓U試驗(yàn)電壓（有效值）KV符號在室溫和相對濕度為85％以下時在30°±2℃和相對濕度為95％±3％時≤40V0.50.5＞40～660V21.5＞660～1140V32＞1140～2000V53.5第11頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1對電測量指示儀表的基本要求1．誤差不超過所屬準(zhǔn)確度等級的規(guī)定；2．誤差隨時間變動要小，即穩(wěn)定性和可靠性好；3．具有適當(dāng)?shù)撵`敏度；4．功率損耗要?。?．阻尼良好；6．耐過載能力強(qiáng)；7．標(biāo)尺的分度線盡可能均勻，便于讀數(shù)。8．絕緣良好；9．機(jī)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，易于安裝或攜帶。第12頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1T19－A型電流表面板此表是T19－A型、交直流兩用電流表、電磁系測量機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)確度等級為0.5，防御外磁場能力為Ⅱ級，使用條件為A1組；絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓為2kV，使用時要水平放置。第13頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1儀表工作原理的圖形符號名稱符號名稱符號磁電系儀表電動系儀表磁電系比率表電動系比率表電磁系儀表感應(yīng)系儀表電磁系比率表靜電系儀表整流式儀表熱電式儀表第14頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1電流種類的符號名稱符號名稱符號直流交流（單相）交直流三相交流第15頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1準(zhǔn)確度等級的符號名稱符號名稱符號以標(biāo)度尺上量限百分?jǐn)?shù)表示，例如1.5級1.5以指示值的百分?jǐn)?shù)表示，例如1.5級以標(biāo)度尺長度百分?jǐn)?shù)表示，例如1.5級第16頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1工作位置的符號名稱符號名稱符號標(biāo)度尺位置為垂直的標(biāo)度尺位置與水平面傾斜成一角度，例如60°標(biāo)度尺位置為水平的第17頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1絕緣強(qiáng)度的符號名稱符號名稱符號不進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓為2kV絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓為500V第18頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1端鈕、調(diào)零器的符號名稱符號名稱符號負(fù)端鈕－接地端鈕正端鈕＋與外殼聯(lián)接端鈕公共端鈕（多量限表和復(fù)用表）*與屏蔽聯(lián)接端鈕調(diào)零器第19頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1按外界條件分組的符號

名稱符號名稱符號Ⅰ級防外磁場（例如磁電系）A組儀表Ⅰ級防外電場（例如靜電系）A1組儀表Ⅱ級防外磁場及電場B組儀表Ⅲ級防外磁場及電場B1組儀表Ⅳ級防外磁場及電場C組儀表第20頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1按測試對象分組的符號名稱符號名稱符號電流表電度表電壓表頻率表有功功率表歐姆表第21頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2磁電系測量機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)：固定部分、可動部分；內(nèi)磁式、外磁式、內(nèi)外磁式、廣角度結(jié)構(gòu)；工作原理；技術(shù)特性。第22頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2外磁式結(jié)構(gòu)－固定部分固定部分由永久磁鐵、極掌圓柱形鐵芯以及磁軛（有些結(jié)構(gòu)沒有磁軛，如圖a）等組成，永久磁鐵由硬磁材料制成，鐵芯和極掌形成一個均勻的氣隙，氣隙內(nèi)的磁場是均勻的。第23頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2外磁式結(jié)構(gòu)－可動部分從圖中可以看到可動部分有可動線圈4，它是用很細(xì)的漆包銅線（直徑在0.015～0.1mm之間）繞在鋁框架上。線圈兩端用兩個半軸3和軸尖支撐在固定的寶石軸承上，與半軸相連的有兩個游絲7，指針8及平衡錘6。1.永久磁鐵；2.極掌；3.半軸；4.可動線圈；5.圓柱形鐵芯；6.平衡錘；7.游絲；8.指針；第24頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2外磁式結(jié)構(gòu)－可動部分01圖中有兩個游絲，它們的盤繞方向相反，內(nèi)端與軸固接，外端固定在支架上。在磁電系測量機(jī)構(gòu)中，游絲不但用來產(chǎn)生反作用力矩，并且起導(dǎo)流作用，即通過它們向線圈引入和導(dǎo)出電流。第25頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)1.指針；2.游絲；3.可動線圈；4.平衡錘；5.極掌；6.磁軛(導(dǎo)磁環(huán))；7.磁鐵；圖中所示為內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)。與外磁式相比最大區(qū)別在于永久磁鐵做成圓柱形，并放在可動線圈之內(nèi)，它即是磁鐵又是鐵芯。為了在工作氣隙中產(chǎn)生一個均勻磁場，磁場方向能處處與鐵芯的圓柱面垂直，在磁鐵外面壓嵌一個扇形斷面的極掌，在線圈外面加一個環(huán)狀磁軛。磁力線穿過氣隙后經(jīng)磁軛閉合。內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)的極掌和磁軛都是采用高導(dǎo)磁率的軟磁材料，磁路的漏磁少，磁感應(yīng)強(qiáng)度大，磁軛起磁屏蔽作用，所以這種結(jié)構(gòu)的防御外磁場干擾的能力強(qiáng)，整個結(jié)構(gòu)比較緊湊，成本較低。第26頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2內(nèi)外磁式結(jié)構(gòu)1.鐵芯；2.極掌；3.磁軛；4.磁極。如圖所示，這種結(jié)構(gòu)除了在可動線圈外部有由永久磁鐵做成的磁極外，在線圈內(nèi)的圓柱形鐵芯也是由永久磁鐵做成的，所以稱之為內(nèi)外磁式結(jié)構(gòu)。這種形式的特點(diǎn)是工作氣隙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比較強(qiáng)。第27頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2廣角度結(jié)構(gòu)1.永久磁鐵；2.鐵芯；3.線圈；4.指針。前面介紹的三種結(jié)構(gòu)的可動線圈有兩個邊在工作氣隙中，稱為雙邊或雙極結(jié)構(gòu)。單邊結(jié)構(gòu)由于它所具有的特殊形式，它的可動線圈可以獲得240°的全偏轉(zhuǎn)角。磁電系一般測量機(jī)構(gòu)的可動部分的全偏轉(zhuǎn)角90°～100°。為了擴(kuò)大標(biāo)尺的長度，或在同樣標(biāo)尺長度下減少儀表的尺寸，采用廣角度結(jié)構(gòu)。第28頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2工作原理－驅(qū)動與控制力矩F＝BlIWM＝F·2r

＝2BlrWI

＝BSWIMα＝Dα，M＝Mα，BSWI＝Dα，第29頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2阻尼力矩磁電系測量機(jī)構(gòu)中的阻尼力矩由兩部分產(chǎn)生：一部分是由可動線圈框架產(chǎn)生；另一部分由可動線圈和外電路組成閉合電路時產(chǎn)生。第30頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月三、技術(shù)特性1．靈敏度、準(zhǔn)確度和表耗功率磁電系測量機(jī)構(gòu)采用永久磁鐵，且工作氣隙少，所以氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B比較強(qiáng)。

靈敏度高，測量機(jī)構(gòu)消耗功率小。

2．刻度特性：其刻度特性是均勻的。

3．使用范圍磁電系測量機(jī)構(gòu)只能測量直流。如果將交流電流通過可動線圈，在電流方向變化時，轉(zhuǎn)動力矩的方向也會隨之變化。如果電流變化的頻率小于可動部分的固有頻率，指針（可動部分）將會隨電流變化而左右搖擺。如果電流變化的頻率高于可動部分的固有頻率，可動部分跟不上轉(zhuǎn)動力矩的快速變化，它的偏轉(zhuǎn)只能由轉(zhuǎn)動力矩在一周期內(nèi)的平均值決定，靈敏度與B成正比，第31頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－23．使用范圍－01如果將正弦變化電流通過可動線圈時，線圈所受到的轉(zhuǎn)動力矩的平均值為由于正弦電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩在一周期內(nèi)的平均值為零，可動部分將停止在原處不動，指針不能指示被測量。所以磁電系測量機(jī)構(gòu)不能直接測量交流電量。如果用磁電系測量機(jī)構(gòu)測量某些非正弦周期量，例如半波整流的電流i，如圖所示，儀表指示此電流的平均值，即是它的直流分量I第32頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－2耐過載能力由于通過可動線圈的電流需要依靠游絲引導(dǎo)，游絲的電阻較大，當(dāng)通過的電流較大時，會使游絲因發(fā)熱而改變彈性，引起測量誤差。如果通過的電流太大，會燒壞游絲。所以，磁電系測量機(jī)構(gòu)耐過載能力較低。第33頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3磁電系電流表和電壓表一、磁電系電流表從磁電系測量機(jī)構(gòu)的工作原理可以得知，磁電系測量機(jī)構(gòu)可以直接測量電流。若將測量機(jī)構(gòu)的標(biāo)尺以電流分度，就形成電流表。在電路中，電流表用一個圓圈表示。圓圈內(nèi)標(biāo)出電流單位，微安表，用表示，毫安表用表示，安培表用表示。電流表應(yīng)串聯(lián)接入電路。由于被測電流要通過游絲和可動線圈，所以，測量機(jī)構(gòu)直接測量電流的最大值只能限制在幾十微安和幾十毫安之間。也就是說，測量機(jī)構(gòu)只限于構(gòu)成微安表和小量限的毫安表。圖中是這種儀表的測量電路，其中RW為游絲（或張絲）的電阻，Rg為可動線圈的電阻，儀表的總電阻為R0＝2RW＋Rg。第34頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3一、磁電系電流表－01為了測量大電流，將已知電阻RS與測量機(jī)構(gòu)的測量電路并聯(lián)，如圖所示。RS起分流作用，稱為分流電阻或分流器。設(shè)被測電流為I，通過測量機(jī)構(gòu)的電流為I0，通過分流器的電流IS＝I－I0，可以得出系數(shù)n，就是測量機(jī)構(gòu)并聯(lián)分流器RS后，電流量限擴(kuò)大的倍數(shù)，稱為分流系數(shù)。

第35頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月在這里，通過測量機(jī)構(gòu)的電流即為I0

2－3一、磁電系電流表－02，則測量機(jī)構(gòu)的可動部分的穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角α與被測電流I成正比，故可在標(biāo)尺上直接以并聯(lián)電流I分度。這樣，磁電系測量機(jī)構(gòu)與相應(yīng)的分流器并聯(lián)后就可以組成一種測量較大電流的安培表。對于一個磁電系測量機(jī)構(gòu)，其內(nèi)阻R0和允許通過的最大電流I0是一定的，如果想利用此測量機(jī)構(gòu)組成一個測量大電流的安培表，可以根據(jù)電流量限擴(kuò)大倍數(shù)n配置一個分流器。根據(jù)前式推導(dǎo)出分流器電阻RS與n的關(guān)系式為第36頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3一、磁電系電流表－例2-1例2－1有一個磁電系測量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻R0＝200Ω，滿刻度電流(即最大允許電流)I0＝500μA?，F(xiàn)欲將此測量機(jī)構(gòu)做成一個量限為1A的電流表，求應(yīng)并聯(lián)的分流器電阻值。解：先求量限擴(kuò)大倍數(shù)n分流器電阻第37頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3一、磁電系電流表－多量限電流表有些電流表做成多量限式，如圖所示。當(dāng)被測電流I＝I1時，量限擴(kuò)大倍數(shù)為n1=I1/I0，測量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻為R0，分流器電阻為當(dāng)被測電流I＝I2時，量限擴(kuò)大倍數(shù)為n2=I2/I0，測量機(jī)構(gòu)支路電阻為R0＋RS1，分流器電阻為第38頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3一、磁電系電流表－分流器分流器是用錳銅材料制成，錳銅的電阻溫度系數(shù)很小。分流器分兩類，一類是內(nèi)附分流器，通過較小的電流，放在表殼內(nèi)部。另一類是外附分流器，通過較大的電流，放在表殼的外部。量限在30A以上的電流表采用外附分流器。30A以上的分流器的電阻RS遠(yuǎn)小于測量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻R0，電流表的總電阻為當(dāng)被測電流I通過電流表時，電流表兩端的電壓U＝IR≈IRS這就是說，對于測量大電流的電流表，可以近似地認(rèn)為被測電流全部通過分流器，分流器兩端的電壓值反映被測電流值，而表內(nèi)的測量機(jī)構(gòu)相當(dāng)于一個測量分流器的端電壓的電壓表。所以，可以認(rèn)為大電流電流表是由一個小量限電壓表和相應(yīng)的分流器組成。第39頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3一、磁電系電流表－外附分流器外附分流器又分為專用和定值兩種。專用分流器只與和它一起校準(zhǔn)過的儀表配合使用，定值分流器按國家標(biāo)準(zhǔn)GB776－76規(guī)定，在額定電流下，分流器的電位端鈕間的額定電壓值有30、45、75、100、150、300mV等6種。一個測量機(jī)構(gòu)的電壓量限與一個定值分流器的額定電壓相同時，兩者配合使用，即可構(gòu)成一個測量大電流的電流表。例如，某分流器額定電流值為100A，分流器兩端的額定電壓為100mV，分流器的電阻為1mΩ，若選一個電壓量限為100mV的電壓表和該分流器配合測量電流，則電壓表的100mV刻度處表示100A，在50mV刻度處表示50A，電壓表的標(biāo)尺可以用電流分度，這樣就構(gòu)成一個量限為100A的電流表。外附定值分流器，例如75mV的符號為第40頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3二、磁電系電壓表－偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算磁電系測量機(jī)構(gòu)同樣可以用來測量電壓，方法是把它并聯(lián)地接到被測電壓U兩點(diǎn)之間，如圖所示，流過測量機(jī)構(gòu)的電流為代入偏轉(zhuǎn)角公式，得出測量機(jī)構(gòu)可動部分的穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角為其中，SU是測量機(jī)構(gòu)的電壓靈敏度。此式說明測量機(jī)構(gòu)可動部分的穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角α與被測電壓U成正比，故可以在標(biāo)尺上直接以被測電壓U分度。這樣，測量機(jī)構(gòu)就成為電壓表。由于可動線圈允許通過的電流很小，故測量機(jī)構(gòu)直接測量的電壓值較小，只能做成毫伏表。第41頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3二、磁電系電壓表－擴(kuò)大量程為了測量較高的電壓，測量機(jī)構(gòu)必須串聯(lián)電阻，如圖所示。串聯(lián)電阻Rd，起分壓作用，稱為分壓電阻或附加電阻。，m為測量機(jī)構(gòu)串聯(lián)附加電阻Rd后，電壓量限擴(kuò)大的倍數(shù)，也稱為分壓系數(shù)。對于一個磁電系測量機(jī)構(gòu)，其內(nèi)阻R0和允許通過的最大電流I0是確定的，其端電壓U0也隨之確定，U0=R0I0。如果想利用此測量機(jī)構(gòu)組成一個測量量限較高的電壓表，可以根據(jù)電壓量限擴(kuò)大倍數(shù)m配置一個附加電阻。根據(jù)前式推導(dǎo)出附加電阻Rd與m的關(guān)系式為第42頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3二、磁電系電壓表－例2－2例2－2有一個磁電系測量機(jī)構(gòu)的內(nèi)阻R0＝200Ω，滿刻度電流I0＝500μA，現(xiàn)欲將此測量機(jī)構(gòu)做成一個電壓量限為100V的電壓表，求應(yīng)串聯(lián)的附加電阻之電阻值。解：先求測量機(jī)構(gòu)的電壓降電壓量限擴(kuò)大倍數(shù)附加電阻第43頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3二、磁電系電壓表－電壓靈敏度電壓表的內(nèi)阻RV包括測量機(jī)構(gòu)的電阻R0和附加電阻Rd，即RV=R0＋Rd。電壓表的量限愈高，RV愈大，即電壓表的內(nèi)阻RV與電壓量限有關(guān)。為便于比較，常用內(nèi)阻每伏多少歐姆表示，即Ω/V。這是電壓表的重要參數(shù)，如果每伏歐姆數(shù)用表示，即表示，即－－又稱為電壓靈敏度。例2－2中，電壓靈敏度為多量限電壓表的測量電路如圖所示，Rd1、Rd2和Rd3為附加電阻。第44頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3二、磁電系電壓表－附加電阻附加電阻也是由錳銅材料制成，附加電阻也有內(nèi)附附加電阻和外附附加電阻之分。量限低于600V的電壓表采用內(nèi)附附加電阻，即附加電阻裝在儀表內(nèi)部。外附附加電阻有專用的和定值的兩種。專用附加電阻只能與和它一起校準(zhǔn)過的儀表配合使用，而定值附加電阻可以用于額定電流不超過它的額定電流的任何儀表。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB776－76規(guī)定，定值附加電阻的額定電流，在額定電壓下規(guī)定為0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、5.0、7.5、15、30及60mA。外附定值附加電阻器，例如7.5mA，其符號為第45頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－3二、磁電系電壓表－多量限電壓表電流表電路利用磁電系測量機(jī)構(gòu)可以做成電壓電流兩用的多量限伏安表，如圖所示是一個具體儀表的測量電路，圖中注明了各量限所配置的電阻值。第46頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－4電磁系測量機(jī)構(gòu)、

電磁系電流表和電壓表電磁系測量機(jī)構(gòu)；工作原理；電磁系電流表；電磁系電壓表；電磁系儀表的技術(shù)特點(diǎn)。第47頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4電磁系測量機(jī)構(gòu)構(gòu)機(jī)形式：吸引型；推斥型；吸引－推斥型。防御外磁場結(jié)構(gòu)：磁屏蔽；無定位。第48頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－吸引型結(jié)構(gòu)示意圖1.固定線圈；2.動鐵片；3.指針；4.扇形鋁片；5.游絲；6.永久磁鐵；7.磁屏蔽。吸引型電磁系測量機(jī)構(gòu)如圖所示，固定部分是一個扁形線圈，可動部分有轉(zhuǎn)軸、動鐵片、游絲、指針及阻尼翼片（圖中沒有畫出）等。第49頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－吸引型工作原理圖動鐵片（普通用硅鋼片，準(zhǔn)確度較高的儀表用坡莫合金）偏心地固定在轉(zhuǎn)軸上，可以在固定線圈的狹縫中轉(zhuǎn)動。當(dāng)電流通過固定線圈時，在線圈周圍存在磁場，磁場使動鐵片磁化。動鐵片被吸入狹縫，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在電磁系測量機(jī)構(gòu)中沒有可動線圈，游絲不需起引導(dǎo)電流的作用。當(dāng)作用在可動部分的轉(zhuǎn)動力矩M與游絲產(chǎn)生的反作用力矩Mα相平衡時，指針就穩(wěn)定在某一位置上。指針偏轉(zhuǎn)角的大小反映通過固定線圈電流的數(shù)值。當(dāng)通過線圈中的電流方向改變時，磁場的極性改變。被磁化的動鐵片的極性也隨之改變。動鐵片恒受吸引力作用，轉(zhuǎn)動力矩的方向不會改變，這種測量機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用在交流電路中。阻尼裝置有空氣阻尼器和磁感應(yīng)阻尼器。由于固定線圈的磁場較弱，阻尼磁鐵必須用軟磁材料屏蔽起來。第50頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－推斥型結(jié)構(gòu)示意圖1.固定線圈；2.定鐵片；3.動鐵片；4.游絲；5.指針；6.空氣阻尼器；如圖所示，固定部分是一個圓形線圈和一片固定在線圈內(nèi)壁的靜鐵片?？蓜硬糠种饕考且黄潭ㄔ谵D(zhuǎn)軸上的動鐵片。當(dāng)電流通過線圈時，線圈周圍存在磁場，使動鐵片和靜鐵片同時磁化，各形成N～S極，被極化兩鐵片相近端是同極性的，因而產(chǎn)生推斥力，使活動部分轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩與游絲產(chǎn)生的反作用力矩相等時，指針就穩(wěn)定在平衡位置上。第51頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－推斥型結(jié)構(gòu)鐵片磁化情況也就是說，可動部分的偏轉(zhuǎn)方向不隨固定線圈中的電流方向改變而改變。所以，推斥型電磁系機(jī)構(gòu)同樣也可以測量交流電。當(dāng)通過固定線圈的電流方向改變時，磁場方向隨之改變。被磁化的動靜鐵片的極性也同時改變，因此，兩鐵片仍然互相推斥，轉(zhuǎn)動方向保持不變，如圖所示。第52頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－吸引－推斥型結(jié)構(gòu)示意圖如圖(a)所示，動鐵片被同極性磁化的靜鐵片2推斥，而同時被靜鐵片1和3吸引。圖(b)中A和B是動鐵片的起始位置和終止位置，這種測量機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩比較大，可做成具有240°角標(biāo)尺的廣角度儀表。第53頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－防外磁場裝置－磁屏蔽電磁系測量機(jī)構(gòu)的磁場是由載流的固定線圈建立的，整個磁路系統(tǒng)幾乎沒有鐵磁材料，磁阻很大，磁場很弱，外磁場對測量結(jié)果的影響很大，僅是地磁的影響，就可以造成1％的誤差。為了防御外磁場的影響。通常采用以下兩種辦法：磁屏蔽和無定位結(jié)構(gòu)。磁屏蔽就是將測量機(jī)構(gòu)置于用硅鋼片做成的圓筒形屏蔽罩里面。由于屏蔽罩的導(dǎo)磁率比空氣要高得多，外磁場的磁通將集中地沿著屏蔽罩通過，只有很少部分進(jìn)入導(dǎo)屏蔽罩內(nèi)部的空間。為了更好地屏蔽，在準(zhǔn)確度較高的儀表中會采用雙層屏蔽，如圖所示。用兩層厚度為h的屏蔽罩比用一層厚度為2h的屏蔽罩效果好。第54頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4一、電磁系測量機(jī)構(gòu)－防外磁場裝置－無定位結(jié)構(gòu)無定位結(jié)構(gòu)具有兩套結(jié)構(gòu)完全相同但產(chǎn)生的磁場方向相反的固定線圈和動鐵片，如圖所示。當(dāng)線圈內(nèi)通過同一電流時，兩可動鐵片均被吸入線圈的狹縫內(nèi)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩方向一致，故兩轉(zhuǎn)矩相加。如果將無定位結(jié)構(gòu)放在均勻磁場中，不管外磁場的方向如何，當(dāng)一個線圈的磁場被加強(qiáng)時，另一個線圈的磁場就必定會得到相同程度的消弱。因此，外磁場的作用自相抵消；這樣，對可動部分的偏轉(zhuǎn)沒有影響。因?yàn)闊o定位結(jié)構(gòu)不論放置位置如何，外磁場的影響總要被消弱。所以，稱這種結(jié)構(gòu)為無定位結(jié)構(gòu)。第55頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4二、工作原理－01上述的各種測量機(jī)構(gòu)，它們的工作原理都是基于利用通電流線圈的磁場能量，通電流線圈的磁場能量為轉(zhuǎn)動力矩為測量機(jī)構(gòu)的反作用力矩由游絲或張絲產(chǎn)生，其反作用力矩等于Mα＝Dα當(dāng)M＝Mα?xí)r，得第56頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4二、工作原理－02可動部分的穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角為從式中可知：1.可動部分偏轉(zhuǎn)角與固定線圈中的電流的平方成比例；2.線圈的自感L隨動鐵片的轉(zhuǎn)動而變化，可動部分偏轉(zhuǎn)角α還與dL/dα成比例。因此，電磁系測量機(jī)構(gòu)的標(biāo)尺不是均勻的。如果dL/dα等于常量，標(biāo)尺具有平方律特性，刻度就會是前密后疏，這樣的標(biāo)尺給讀數(shù)帶來不便。適當(dāng)選擇鐵芯形狀和它對線圈的相對位置，盡量使dL/dα在電流小時，具有較大的值，在電流大時相應(yīng)的有較小值，可以在一定程度上改善標(biāo)尺的特性，使標(biāo)尺從量限的20～25％開始，基本上是均勻的。第57頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4二、工作原理－03如果在電磁系測量機(jī)構(gòu)的固定線圈中通入交流i，則轉(zhuǎn)矩將隨時間變化，但它的符號總是正的，轉(zhuǎn)矩的瞬時值為由于可動部分具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，它的偏轉(zhuǎn)來不及隨轉(zhuǎn)矩的瞬時值改變，而是決定于轉(zhuǎn)矩在一個周期內(nèi)的平均值是交流電流i的有效值I的平方，所以第58頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4二、工作原理－04當(dāng)可動部分平衡時，其偏轉(zhuǎn)角為此式說明，當(dāng)電磁系測量機(jī)構(gòu)在交流下工作時，可動部分的偏轉(zhuǎn)角決定于電流有效值的平方；同時也說明了電磁系測量機(jī)構(gòu)即可測量直流量，也可測量交流量。第59頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4三、電磁系電流表

－01根據(jù)前兩式可知，電磁系測量機(jī)構(gòu)可以直接測量電流。由于被測電流不經(jīng)過可動部分，只通過固定線圈。所以，電流表的線路很簡單，改變電流量限不用分流器，只需根據(jù)電流量限的大小決定固定線圈導(dǎo)線的線徑和匝數(shù)。為了產(chǎn)生足夠大的磁場和轉(zhuǎn)動力矩，要求磁勢在200～300安匝。這就是說，大電流量限的固定線圈的導(dǎo)線粗，匝數(shù)少；小電流量限的固定線圈的導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多，這樣就會使電流表的內(nèi)阻增大。電磁系電流表的量限系列是從幾十毫安到幾百安培。量限在30安培以下的電流表采用不同線徑的銅線繞制固定線圈，量限在30～300安培的電流表用扁銅帶繞制固定線圈。大于300安培以上的電流表為了使固定線圈不致于太熱，采用電流互感器擴(kuò)大電流表的量限。電流互感器負(fù)端的額定電流是5A，但電流表的表盤標(biāo)尺不是以5A，而是以大電流的數(shù)值刻度，如500A，而在表盤上注明“I1/I2=500/5”。當(dāng)使用大量限電流表時，要注意表盤上的符號說明，避免發(fā)生用小量限電流表直接測量大電流而燒壞儀表。第60頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4三、電磁系電流表－

02多量限電流表多量限電流表的量限變換是采用分段線圈的方法，即把固定線圈做成兩段或四段，如圖所示。利用轉(zhuǎn)換開關(guān)、插頭或端鈕的換接，將各段線圈組成串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)，從而獲得1：2雙量限或1：2：4三量限，如1/2A或0.5/1/2A。第61頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電磁系電壓表這樣，可以認(rèn)為電壓測量電路為純電阻電路，則電路總電阻RV=R0＋Rd1＋Rd2。測量電壓時，將電磁系電壓表與被測電路并聯(lián)，設(shè)被測電壓為U，流過測量電路的電流為電磁系電壓表的測量電路也很簡單，它是由固定線圈和附加電阻串聯(lián)組成，如圖所示。由于固定線圈的電感較少，只考慮線圈電阻R0。此式說明，電磁系電壓表可動部分的偏轉(zhuǎn)角α反映被測電壓U的大小。如果被測電壓是交流量，式中的U將是被測交流電壓的有效值。電磁系電壓表是可以測量交直流電壓的。，第62頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電磁系電壓表－內(nèi)阻與電壓靈敏度前面已經(jīng)提到，為了獲得足夠大的轉(zhuǎn)動力矩，電磁系測量機(jī)構(gòu)的磁勢要保持200～300安匝。如果電壓表的電流I很小，則固定線圈的匝數(shù)很多，且導(dǎo)線的線徑很小，使得固定線圈的電阻很大。而繞制固定線圈所用的銅線的電阻溫度系數(shù)約為0.4%/℃、電阻受溫度變化的影響很大。附加電阻的材料是錳銅，其電阻溫度系數(shù)約為0.001%/℃。為了減少電壓表測量電路的溫度誤差，固定線圈的電阻R0和附加電阻Rd應(yīng)保持一定的比例關(guān)系。這就是說，固定線圈的匝數(shù)不宜過多。減少線圈的匝數(shù)的另一個好處是可以減小因忽略線圈電感而帶來的頻率附加誤差。對固定線圈匝數(shù)的限制，也就是要求電壓表的電流不能太小。電壓表的電流不能小，其內(nèi)阻就不可能很大。電磁系電壓表的滿偏轉(zhuǎn)電流與電壓表的量限有關(guān)，量限愈低，滿偏轉(zhuǎn)電流愈大。電壓量限在數(shù)百伏時，滿偏轉(zhuǎn)電流為30mA，內(nèi)阻為33.3Ω/V；電壓量限在15～30V時，滿偏轉(zhuǎn)電流可達(dá)100～200mA，內(nèi)阻只有10Ω/V～5Ω/V。多量限電壓表采用分段式附加電阻，如圖所示。第63頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－4五、電磁系儀表的技術(shù)特性－01

1．結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。

2．耐過載能力強(qiáng)，因?yàn)楸粶y電流不通過游絲和可動部分。

3．交直流兩用。測量非正弦交流量時，讀數(shù)是非正弦量的有效值。由于測量機(jī)構(gòu)中含有鐵片，當(dāng)測量直流時，鐵片存在磁滯現(xiàn)象。而測量交流時，鐵片也有渦流影響。鐵片采用高導(dǎo)磁率和低矯頑磁力的材料如坡莫合金，可以大大降低鐵磁材料(鐵片)帶來的誤差。

4．由于用以建立磁場的安匝數(shù)需達(dá)到一定的要求，電路表的固定線圈匝數(shù)不能太少，使得電流表內(nèi)阻較大，內(nèi)部壓降約從幾十到幾百毫伏。當(dāng)作為電壓表時，由于通過線圈的電流不能太小，從而使得電壓表的內(nèi)阻不高，大約在每伏幾十歐到百余歐。第64頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－4五、電磁系儀表的技術(shù)特性－02

5．測量機(jī)構(gòu)消耗功率較大。

6．電磁系測量機(jī)構(gòu)的磁場較弱，即使采取了防御外磁場的措施，其受外磁場的影響還遠(yuǎn)較磁電系儀表嚴(yán)重。

7．由于固定線圈的匝數(shù)較多，感抗將隨頻率變化而變化。對電壓表帶來頻率附加誤差。由于電磁系儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、便于制造、工作可靠、抗過載能力強(qiáng)、交直流兩用、以及成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。第65頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5電動系測量機(jī)構(gòu)、

電動系電流表和電壓表電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理；電動系電流表；電動系電壓表；電動系儀表的技術(shù)特性。第66頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5一、電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理－結(jié)構(gòu)示意圖1.固定線圈；2.可動線圈；3.指針；4.游絲；5.阻尼翼片；6.阻尼盒。電動系測量機(jī)構(gòu)是利用載流線圈間有電磁力相互作用的原理工作，電動系測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。固定部分是固定線圈、固定線圈通常分成兩個并列的線圈，在空間位置上分開一定的距離，其目的是使固定線圈的磁場均勻。兩固定線圈可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)?？蓜硬糠钟锌蓜泳€圈、指針、游絲、阻尼翼片等。這些部件都固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸處于兩固定線圈的縫隙之間?？蓜泳€圈可以在固定線圈內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。兩游絲既起產(chǎn)生反作用力矩的作用，又起引導(dǎo)電流的作用。阻尼力矩由空氣阻尼裝置產(chǎn)生。線圈形狀有圓形和扁形兩種。第67頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5一、電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理－工作原理圖當(dāng)固定線圈中的電路為I1，在線圈中建立磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在可動線圈通以電流I2時，將在磁場B中受到電磁力F的作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩。如圖所示?？蓜硬糠衷谵D(zhuǎn)動力矩與游絲所產(chǎn)生的反作用力矩互相平衡時停止，可動部分穩(wěn)定在某一偏轉(zhuǎn)角處。如果電流I1的方向和I2的方向同時改變，如圖所示，電磁力F的方向不會改變，可動線圈所受到的轉(zhuǎn)動力矩方向也不會改變。所以，電動系測量機(jī)構(gòu)不但可以測量直流量，也可以測量交流量。第68頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5一、電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理－工作原理－01當(dāng)固定線圈中的電流是I1，可動線圈中的電流是I2，它們所組成的系統(tǒng)能量為式中L1和L2分別是固定線圈和可動線圈的自感系數(shù)；M12固定線圈和可動線圈之間的互感系數(shù)。轉(zhuǎn)動力矩為當(dāng)可動線圈在固定線圈內(nèi)轉(zhuǎn)動時，兩線圈之間的互感系數(shù)發(fā)生變化，而各線圈的自感系數(shù)L1和L2保持不變，既dL1/dα=0和dL2/dα=0，則上式為第69頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5一、電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理－工作原理－02此式說明，電動系測量機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩正比于兩線圈中的電流，以及它們之間的互感對偏轉(zhuǎn)角的導(dǎo)數(shù)三者的乘積。當(dāng)轉(zhuǎn)矩M和游絲的反作用力矩Mα相等時，可動部分平衡，有穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角為從兩式看出，當(dāng)電流I1和I2的方向同時改變時，轉(zhuǎn)動力矩方向保持不變，可動部分的偏轉(zhuǎn)不受影響。因此，這種機(jī)構(gòu)即可測量直流量，又可測量交流量。當(dāng)線圈通入交流電流時，作用于可動部分的瞬時轉(zhuǎn)矩為第70頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月式中，i1和i2——固定線圈和可動線圈中電流的瞬時值。由于可動部分具有較大的慣量，來不及跟隨轉(zhuǎn)矩瞬時值變化，因此它的偏轉(zhuǎn)決定于轉(zhuǎn)矩在一個周期內(nèi)的平均值Mav2-5一、電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理－工作原理－03如果電流i1和i2按正弦變化，分別為，則平均轉(zhuǎn)矩為式中，I1和I2是電流i1和i2的有效值；ψ是i1和i2的相位差角。當(dāng)可動部分受到的平均轉(zhuǎn)矩等于反作用力矩時，可動部分的穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角為第71頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5一、電動系測量機(jī)構(gòu)和工作原理－無定位結(jié)構(gòu)電動系測量機(jī)構(gòu)的內(nèi)部磁場很弱，為了防止外磁場的干擾，所采取的措施和電磁系測量機(jī)構(gòu)相同，就是磁屏蔽和無定位結(jié)構(gòu)。電動系無定位測量機(jī)構(gòu)示意圖如圖所示。兩組完全相同的驅(qū)動元件，其中兩組固定線圈中的電流方向，使它們產(chǎn)生的磁場在空間方向相反；兩組可動線圈固接在同一根轉(zhuǎn)軸上。它們所產(chǎn)生的磁場在空間方向也相反。這樣，在外界均勻磁場的作用下，兩組元件中的一組磁場將加強(qiáng)，而另一組必然在相同程度上減弱。它們所產(chǎn)生的合成轉(zhuǎn)矩將基本不變。第72頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5二、電動系電流表－01將固定線圈和可動線圈串聯(lián)起來就構(gòu)成電動系電流表，如圖(a)所示。此時I1＝I2＝I，ψ＝0，cosψ＝1。從前式得出由式可知，可動部分的偏轉(zhuǎn)角與被測電流的平方有關(guān)，標(biāo)尺的刻度是不均勻的。為得到均勻刻度，可以用dM12/dα來補(bǔ)償。dM12/dα和線圈結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果適當(dāng)選擇線圈的尺寸，可以得到基本上是均勻的刻度。

圖(a)所示的電流表只能用來測量0.5A以下的電流，因?yàn)楸粶y電流要通過游絲，而且可動線圈的導(dǎo)線很細(xì)。如果測量0.5A以上的電流，通常是將可動線圈和固定線圈并聯(lián)，如圖(b)所示。和可動線圈串聯(lián)的附加電阻R是用來限制流過可動線圈的電流，使I2不超過游絲允許通過的電流值。第73頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5二、電動系電流表－多量限電流表與電磁系測量機(jī)構(gòu)相同，為了使測量機(jī)構(gòu)有足夠的安匝數(shù)，當(dāng)被測電流一定時，要求線圈有足夠匝數(shù)。這就使得內(nèi)阻和消耗功率都增大，一般電動系電流表內(nèi)阻比電磁系還大。通常電動系電流表做成雙量限的，如圖所示，在圖(a)中，可動線圈與一個固定線圈并聯(lián)。為使另一個固定線圈處于相同的條件，它也并聯(lián)一個電阻R2，圖(a)為串聯(lián)電路，測量電流為I。若將串聯(lián)電路接為圖(b)所示的并聯(lián)電路，即兩個固定線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)。這時在每一個線圈中的電流仍保持不變，但總電流卻加了一倍，這樣就可以得到1：2的兩個量限。第74頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5三、電動系電壓表-01電動系電壓表的測量電路是由可動線圈與固定線圈相互串聯(lián)，并且聯(lián)接附加電阻而成，如圖所示，通過線圈的電流IV為式中，U是被測電壓；ZV是電壓表測量電路的阻抗。代入前式有當(dāng)被測電壓為直流電壓時，上式中的ZV換以RV即可。同樣也可以用dM12/dα來改善刻度特性，使之接近均勻。第75頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5三、電動系電壓表-02電動系電壓表和電磁系電壓表一樣，既要保證線圈能產(chǎn)生足夠的磁化力，又要盡量減少匝數(shù)，以減小溫度誤差和頻率誤差。所以，流過線圈的電流IV不能太小，使得電動系電壓表消耗功率不小，而內(nèi)阻卻比較小。電動系電壓表內(nèi)阻通常是每伏只有幾十歐，全偏轉(zhuǎn)電流達(dá)幾十毫安。有些電壓表為了適應(yīng)較寬頻率范圍的測量，采用并聯(lián)電容C的辦法，如圖所示。圖中R是溫度補(bǔ)償電阻，由溫度系數(shù)很小的錳銅絲制成。電動系電壓表的量限可從幾十伏到1千伏。常用多量限電壓表有75/150/300伏及150/300/600伏等。第76頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5四、電動系儀表的技術(shù)特性1．準(zhǔn)確度高，可達(dá)0.1級，這是應(yīng)為儀表內(nèi)都沒有鐵磁物質(zhì)。2．可以交直流兩用，測量非正弦交流量時，讀數(shù)是非正弦的有效值。3．組成多種測量線路和電動系測量機(jī)構(gòu)配合，可以做成電流表、電壓表、功率表、頻率表和相位表。4．電動系測量機(jī)構(gòu)的磁場較弱，儀表的讀數(shù)易受外界磁場的影響。5．儀表本身消耗的功率比較大，和電磁系儀表相同。它的電流表內(nèi)阻比較大，而電壓表內(nèi)阻比較小。6．耐過載能力低，因?yàn)榭蓜泳€圈中的電流需由游絲引導(dǎo)，如果過載，游絲易變形或燒毀。7．電流表和電壓表的刻度不均勻。第77頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6電動系功率表測量原理；多量限功率表；功率表的接線方法；功率表的讀數(shù)方法；功率表量限的正確選擇；低功率因數(shù)功率表；第78頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6電動系功率表－測量原理-01直流電路中的有功功率為P＝UI，單相交流電路中的有功功率為P＝UIcosφ。顯然，用來測量負(fù)載功率的功率表要能反映負(fù)載的端電壓和通過負(fù)載的電流的乘積關(guān)系以及它們的相位關(guān)系。根據(jù)電動系儀表工作原理公式可知，電動系測量機(jī)構(gòu)可以滿足要求?，F(xiàn)在電工測量所用的指針式功率表幾乎全是電動系測量機(jī)構(gòu)。電動系功率表的原理圖如圖所示。電動系測量機(jī)構(gòu)中的固定線圈象電流表那樣串聯(lián)接入負(fù)載電路，流經(jīng)固定線圈的電流I1就是負(fù)載電流I，即I1＝I。電動系測量機(jī)構(gòu)的可動線圈與附加電阻串聯(lián)，然后象電壓表那樣與負(fù)載兩端并聯(lián)?；顒泳€圈與附加電阻串聯(lián)的總電阻為RV，那么，流過活動線圈的電流I2為第79頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6電動系功率表－測量原理-02為使可動部分的偏轉(zhuǎn)角與被測功率成正比，要求固定線圈與可動線圈之間的互感系數(shù)對偏轉(zhuǎn)角的導(dǎo)數(shù)dM12/dα為常數(shù)。當(dāng)測量直流功率時，根據(jù)前式得出當(dāng)測量交流功率時，由于可動線圈的感抗較小，而串聯(lián)的的附加電阻較大，可以認(rèn)為可動線圈支路是電阻性的。電流I2正比于負(fù)載電壓U，并且與負(fù)載電壓U同相位。因此，可動線圈和固定線圈電流之間的相位差角ψ就是負(fù)載電壓U和負(fù)載電流I之間的相位差角φ，如圖所示。根據(jù)前式所示由此可見，電動系功率表既可用來測量直流功率，也可以用來測量交流功率，并且可用同一刻度。第80頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6電動系功率表－多量限功率表功率表多被做成多量限的，一般有兩個電流量限和兩個或三個電壓量限。電流的兩個量限是由兩個固定線圈用串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式實(shí)現(xiàn)。圖(a)和(b)表示兩個固定線圈串聯(lián)，電流量限為I。圖(c)和(d)表示兩個固定線圈并聯(lián)，電流量限為2I。功率表的多種電壓量限是靠可動線圈串聯(lián)不同的附加電阻達(dá)到的，如圖所示。第81頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6三、功率表的接線方法-01正確接線由于功率表的固定線圈是與負(fù)載串聯(lián)的，所以又稱之為“串聯(lián)線圈”或“電流線圈”；它的可動線圈和附加電阻象電壓表那樣接線，所以又稱之為“并聯(lián)線圈”或“電壓線圈”。功率表和測量電路聯(lián)接時有四個接線端鈕，其中一對是固定線圈(電流線圈)的接線端鈕，另一對是可動線圈(電壓線圈)的接線端鈕。電動系儀表的轉(zhuǎn)矩方向和固定線圈及可動線圈的電流方向有關(guān)，為使指針作正方向偏轉(zhuǎn)，制造廠分別給一個電流線圈端鈕和一個電壓線圈端鈕標(biāo)有“*”號(或“±號”)作特殊標(biāo)記，規(guī)定電流線圈和電壓線圈中的電流必須從“*”號(或“±”號)端流入。功率表的正確接線如圖所示。第82頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6三、功率表的接線方法-02正確接線功率表的正確接線必須遵守：1．帶“*”號（或“±”號）的電流線圈端鈕必須接至電源端，另一電流線圈端鈕則接至負(fù)載端。電流線圈是串聯(lián)接入電路中的；2．帶“*”號（或“±”號）的電壓線圈端鈕必須接至電流線圈端鈕中的任一個，而另一個電壓線圈端鈕則接到負(fù)載的另一端，功率表的電壓線圈電路是并聯(lián)接入電路中的。第83頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6三、功率表的接線方法-錯誤接線如圖是幾種錯誤接線，(a)圖中不論按實(shí)線或虛線接法都是錯誤的，因?yàn)槎际且粋€線圈電流從“*”號端流入，而另一個線圈電流卻從“*”號端流出。指針反轉(zhuǎn)，不但無法讀得讀數(shù)，而且會把指針打彎，這是不容許的。對于圖(b)，從電流的流向看，指針不會反轉(zhuǎn)，但由于與電壓線圈串聯(lián)的附加電阻Rd的電阻值比電壓線圈的電阻值大得多，電壓U幾乎全部降落在附加電阻Rd上，而使電流線圈和電壓線圈之間的電位差很大。由于電場力的作用，將引起附加誤差，并有可能發(fā)生絕緣被擊穿的危險。(c)圖不但方向接錯，Rd的位置也是接錯的。第84頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6三、功率表的接線方法-轉(zhuǎn)換開關(guān)如果功率表的接線是正確的，但發(fā)現(xiàn)指針反轉(zhuǎn)，表明此時負(fù)載端實(shí)際上含有電源，向外輸出功率，應(yīng)將電流端鈕換接(不應(yīng)將電壓端鈕換接)使指針正轉(zhuǎn)一讀取數(shù)值。在測量三相功率時，由于相位關(guān)系，指針也會反轉(zhuǎn)。在有些儀表(如D1－W和D34－W)中，裝有一個電壓線圈的“轉(zhuǎn)換開關(guān)”，如圖所示。當(dāng)發(fā)現(xiàn)指針反轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動“轉(zhuǎn)換開關(guān)”，使電壓線圈反接，從而改變電壓線圈中電流I的方向，使功率表在出現(xiàn)反方向偏轉(zhuǎn)的情況下得以正轉(zhuǎn)，從而可以取得讀數(shù)。此時的讀數(shù)應(yīng)為負(fù)值。請注意，轉(zhuǎn)動“轉(zhuǎn)換開關(guān)”只改變電壓線圈的接法，沒有改變電壓線圈和附加電阻Rd的相對位置。第85頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6四、功率表的讀數(shù)方法-分格常數(shù)-01實(shí)驗(yàn)室用的功率表由于一般是多量限的，故功率表的標(biāo)尺只有分格數(shù)，而并不表明瓦數(shù)。功率表的串聯(lián)電路(固定線圈)規(guī)定了“額定電流”值。例如5/10安，也就是串聯(lián)電路的電流量限；功率表的并聯(lián)電路規(guī)定了“額定電壓”值，例如150/300/600伏，也就是并聯(lián)電路的電壓量限。功率表標(biāo)尺的滿刻度的瓦數(shù)相當(dāng)于額定電壓與額定電流的乘積(規(guī)定額定的功率因數(shù)cosφ＝1)。例如，一只多量限的功率表，其標(biāo)尺的分格數(shù)為150格，當(dāng)選用電壓量限為300V和電流量限為5A時，滿刻度值的功率P＝300×5＝1500W，標(biāo)尺上的每一分格所代表的瓦特?cái)?shù)等于1500瓦/150格＝10瓦/格。當(dāng)選用不同的電流量限和電壓量限時，標(biāo)尺上的每一分格所代表的瓦特?cái)?shù)是不相同的。標(biāo)尺每一分格所代表的瓦特?cái)?shù)稱為“功率表的分格常數(shù)”，用C(瓦/格)表示。在一般的功率表中，制造廠附有表格，標(biāo)明了功率表在不同電流、電壓量限下的分格常數(shù)，以供查用。如果功率表沒有給出分格常數(shù)表格。我們可以按下式計(jì)算功率表分格常數(shù)C：第86頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6四、功率表的讀數(shù)方法-分格常數(shù)-02上式中，Ue是功率表的電壓額定值(電壓量限)；Ie是功率表的電流額定值(電流量限)；αm是功率表標(biāo)尺的滿刻度的分格數(shù)。例如，有一個多量限的功率表，其標(biāo)尺有150分格，當(dāng)選用額定電壓為300伏，額定電流為10安去進(jìn)行測量，則，相應(yīng)的分格常數(shù)C應(yīng)為：應(yīng)用功率表測量時，根據(jù)指針指示的格數(shù)α乘上功率表相應(yīng)的分格常數(shù)，就可以得出被測功率的數(shù)值，即P＝C·α(瓦)。式中：P是被測功率的瓦數(shù)(瓦)；C是功率表的分格常數(shù)(瓦/格)；α是指針指示的格數(shù)(格)。例如，用上述的功率表去測量功率時，指針指示(偏轉(zhuǎn))為70分格，那么，被測功率的數(shù)值P為：P＝Cα＝20瓦/格×70＝1400瓦。當(dāng)應(yīng)用多量限功率表測量時，不但要記錄下功率表的標(biāo)尺讀數(shù)(分格數(shù))，而且要記錄下我們所選用的電壓額定值(電壓量限)和電流額定值(電流量限)，以及標(biāo)尺的滿刻度分格數(shù)αm，以便計(jì)算(或查表)功率表的分格常數(shù)，而最后取得測量結(jié)果。第87頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6五、功率表量限的正確選擇功率表量限的選擇實(shí)際上就是要正確選擇功率表中的電壓量限和電流量限，務(wù)必使電壓量限能承受負(fù)載電壓，而使電流量限能容許通過負(fù)載電流。這樣，測量功率的量限就自然足夠了。例如，有一感性負(fù)載，其額定功率P＝800瓦，電壓是220伏，功率因數(shù)cosα＝0.8，現(xiàn)需要用功率表去測量它的功率，問應(yīng)如何選擇量限？解：因負(fù)載電壓為220V，故功率表的電壓量限應(yīng)為250伏或300伏，負(fù)載的額定電流I可以算出：故功率表的電流量限可選為5A。一般功率表允許在過載20％以內(nèi)的條件下長期運(yùn)行。例如300伏，5安的功率表可以在360伏，6安范圍內(nèi)長期工作，為了安全使用功率表，最好同時用電流表和電壓表監(jiān)視負(fù)載電流和電壓，以免使功率表過載。第88頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表低功率因數(shù)功率表是用來測量功率因數(shù)低的交流電路中的功率的，也可以用來測量交直流電路中的小功率。交流電路的功率P＝UIcosφ，當(dāng)cosφ很小時，相應(yīng)的功率數(shù)值也很小，如用普通功率表測量，其偏轉(zhuǎn)角亦小。因?yàn)槠胀üβ时硎前搭~定電壓Ue、額定電流Ie及額定功率因數(shù)cosφe＝1的情況下刻度的，如果用這樣的表測量低功率因數(shù)負(fù)載的功率，例如，功率因數(shù)0.2，外加電壓和電流達(dá)到額定，由于P＝UeIecosφ＝0.2UeIe，所以，儀表指針只能偏轉(zhuǎn)到刻度的20％，不便于讀數(shù)，而且由于轉(zhuǎn)動力矩很小，其他因素就可能產(chǎn)生很大影響。例如功率表本身的功率損耗、功率表的角誤差。表中軸承和軸尖之間的摩擦等都會給用普通功率表測量小功率帶來不容許的誤差。低功率因數(shù)功率表適應(yīng)低功率因數(shù)狀態(tài)下功率的測量。以下介紹的幾種結(jié)構(gòu)，各自采取了特殊的減小誤差的措施。第89頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表-應(yīng)用補(bǔ)償線圈在正確接線圖中給出兩種功率表接線方法，這兩種方法都存在儀表本身的功率損耗。圖(b)中，功率表的電流線圈電流等于負(fù)載電流加上功率表電壓線圈支路中的電流，從而使功率表讀數(shù)中多了電壓線圈支路中的功率損耗U2/RV。當(dāng)被測功率很小時，此功率損耗帶來的影響就不可忽略，如果用普通功率表測量，應(yīng)從功率表讀數(shù)中減去這部分表耗功率。圖示的補(bǔ)償線圈式低功率因數(shù)功率表，正是根據(jù)這個原理制成的。在電壓線圈支路中串聯(lián)了一個補(bǔ)償線圈D；補(bǔ)償線圈的匝數(shù)和結(jié)構(gòu)與電流線圈相同，但繞向相反地繞在電流線圈上。由于通過補(bǔ)償線圈的電流等于電壓線圈支路中的電流，而補(bǔ)償線圈所建立的磁場的方向和電流線圈所建立的磁場方向相反，將抵消部分的電流線圈所形成的磁場，抵消部分相當(dāng)于電壓線圈支路電流I2所形成的功耗，這就等于從功率表的讀數(shù)中自動減去電壓線圈支路的功率。由于補(bǔ)償原理的限制，這種低功率因數(shù)功率表的接線只適用于圖(b)所示的接線方式，即電壓線圈支路只能接在負(fù)載端而不能接在電源端。第90頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表-應(yīng)用補(bǔ)償電容-01在討論功率表測量單相交流功率的原理時，由于功率表的電壓線圈支路中的附加電阻很大，便忽略了電壓線圈的感抗，認(rèn)為該支路的電壓與電流同相位。如圖所示，實(shí)際上，電壓線圈總是含有感抗，電壓線圈中的電流比其端電壓滯后一個相位角θ，θ也叫做角誤差。如果θ≠0，則如果U與I的相位差為φ，則I2與I1的相位差ψ＝φ－θ，代入前式式中，αθ是有θ時功率表指針偏轉(zhuǎn)角。由此得出由于存在角誤差θ，使功率表指針偏轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的相對誤差為第91頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表-應(yīng)用補(bǔ)償電容-02上式說明功率因數(shù)愈低，tgφ愈大，由角誤差引起相對誤差γθ愈大，這就說明普通功率表測量低功率因數(shù)功率是會有很大誤差的。圖示為帶補(bǔ)償電容的低功率因數(shù)功率表，在附加電阻Rd上并聯(lián)一個電容C，從而使電壓線圈支路成為一個純電阻性電路，即θ＝0，消除誤差γθ。圖中與可動線圈及部分附加電阻并聯(lián)的電阻Rt是一個錳銅電阻，起溫度補(bǔ)償作用，使功率表的溫度誤差能降低到容許的界線。

D34－W型低功率因數(shù)功率表就是應(yīng)用補(bǔ)償電容的。第92頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表-帶光標(biāo)指示的張絲結(jié)構(gòu)的表在低功率因數(shù)情況下，功率表可動部分的轉(zhuǎn)矩很小，這時摩擦力矩的影響不可忽視。在一些低功率因數(shù)功率表中采用帶光標(biāo)指示器的張絲結(jié)構(gòu)。也就是用金屬張絲把可動部分吊起來，張絲上裝有小鏡子，從光源出發(fā)的光，由小鏡反射到標(biāo)尺上面讀數(shù)。這種結(jié)構(gòu)避免了軸尖與軸承間的摩擦，而且張絲的反作用力矩比游絲小得多。提高儀表靈敏度，可以在低功率因數(shù)條件下測量功率。D5－W低功率因數(shù)功率表就是這樣結(jié)構(gòu)的儀表。第93頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表-額定功率因數(shù)低功率因數(shù)功率表的接線和使用方法和普通功率表相同。低功率因數(shù)功率表的額定功率因數(shù)有兩種，即cosφe=0.1及cosφe=0.2，低功率因數(shù)功率表滿偏轉(zhuǎn)的條件是電壓等于額定電壓Ue，電流等于額定電流Ie，功率因數(shù)等于額定功率因數(shù)cosφe，功率表的分格常數(shù)為已知功率表指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)α以后，可求得被測功率為P＝C·α

低功率因數(shù)功率表的表盤上表明額定功率因數(shù)cosφe

。請注意，額定功率因數(shù)cosφe并非測量時負(fù)載功率因數(shù)。第94頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2-6六、低功率因數(shù)功率表-例2-3例2－3用一個cosφe＝0.2，電壓量限為300V，電流量限為5A的具有150分格的低功率因數(shù)功率表測量某一負(fù)載所消耗的功率，得到讀數(shù)為80分格，問該負(fù)載所消耗的功率為多少？若此時測得負(fù)載的電壓U＝250V，負(fù)載電流I＝4A，問該負(fù)載的實(shí)際功率因數(shù)等于多少？解：此低功率因數(shù)功率表的分格常數(shù)為負(fù)載所消耗的功率為

P＝C·α＝2×80＝160瓦負(fù)載的實(shí)際功率因數(shù)為

cosφ＝P/UI=160/(250×4)=0.16第95頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7感應(yīng)系電度表交流單相電度表結(jié)構(gòu)；交流單相電度表工作原理；電度表的正確使用。第96頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7感應(yīng)系電度表電度表用于測量發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能或負(fù)載消耗的電能。電能W可用下式表示式中P——電功率。由上式可以看出，電度表與功率表不同之處，它不僅要能反映功率的大小，而且還要能反映出電能隨時間增長積累的總和?；谶@樣的要求，使電度表具有不同于上述儀表的特殊結(jié)構(gòu)。電度表的特殊結(jié)構(gòu)在于：它有旋轉(zhuǎn)角不受限制的可動部分，可動部分每轉(zhuǎn)一周與被測電能成正比。它的指示器不能采用指針和標(biāo)尺的形式，而是采用能隨時反映電能積累的總數(shù)值的計(jì)算機(jī)構(gòu)。第97頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7感應(yīng)系電度表－單相電度表結(jié)構(gòu)立體圖電壓元件；2.電流元件；3.渦輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)；4.轉(zhuǎn)軸；5.鋁盤；6.永久磁鐵；第98頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7一、交流單相電度表結(jié)構(gòu)-01

交流單相電度表是屬于感應(yīng)系儀表。感應(yīng)系儀表是利用固定部分所產(chǎn)生的交流磁場與由此磁場在可動部分的導(dǎo)體中所感應(yīng)的電流之間的作用力而構(gòu)成的。

A.串聯(lián)電磁鐵；B.并聯(lián)電磁鐵；D.鋁制圓盤；M.永久磁鐵；E.磁軛；1.轉(zhuǎn)軸；2.蝸桿；3.串聯(lián)線圈；4.并聯(lián)線圈。第99頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)系交流單相電度表有射線型和切線型兩種。圖(a)是射線型，(b)圖是切線型。所謂切線型是兩個鐵芯都放在與圓盤半徑垂直，并與穿過圓盤的磁通軌跡相符合的同一平面上，而射線型是其中一個鐵芯的平面與磁通軌跡相垂直。2－7一、交流單相電度表結(jié)構(gòu)-02第100頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7一、交流單相電度表結(jié)構(gòu)-主要組成部分-01

1．串聯(lián)電磁鐵A：它是由U字形鐵芯和繞在鐵芯上的兩個互相串聯(lián)的線圈組成。線圈由匝數(shù)較少而截面較大的粗絕緣導(dǎo)線繞成，鐵芯是由硅鋼片疊合而成，線圈與負(fù)載串聯(lián)，所以稱之為串聯(lián)線圈或電流線圈。

2．并聯(lián)電磁鐵B，它是由鐵芯及繞在它上面的線圈組成，線圈與負(fù)載并聯(lián)，所以被稱為并聯(lián)線圈或電壓線圈。線圈由匝數(shù)較多的細(xì)絕緣導(dǎo)線繞成，鐵芯也是由硅鋼片疊合而成。

3．可動圓盤D：它是鋁制圓盤，固接在轉(zhuǎn)軸上，處于兩個電磁鐵磁極間的氣隙中。上述三個元件屬于驅(qū)動元件。當(dāng)兩個線圈通電流時，就有三個交變磁通穿過鋁盤。鋁盤在磁通作用下感應(yīng)渦流，并與磁通相互作用產(chǎn)生電磁力，推動鋁盤旋轉(zhuǎn)。第101頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．制動元件：由永久磁鐵M及磁軛E組成。在鋁盤轉(zhuǎn)動時，由永久磁鐵和鋁盤共同作用產(chǎn)生制動力矩（類似指示儀表中的反作用力矩），使鋁盤轉(zhuǎn)速與測量對象的功率成正比，從而使電度表能反映出測量對象的電能。

5．計(jì)算機(jī)構(gòu)：用來計(jì)算電度表鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)電能的測量和積算。它包括安裝在轉(zhuǎn)軸上的蝸桿，渦輪及計(jì)數(shù)器——齒輪和字輪。當(dāng)鋁盤轉(zhuǎn)動時，通過蝸桿、渦輪及齒輪等傳動機(jī)構(gòu)，最后使字輪轉(zhuǎn)動。從計(jì)數(shù)器窗口可以直接顯示出鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)。實(shí)際上，電度表計(jì)數(shù)器顯示的不是盤轉(zhuǎn)數(shù)而是直接顯示出測量對象的電能的“度”數(shù)，即“千瓦小時”數(shù)。

6．其他部分：軸承、支架、接線盒以及有關(guān)的調(diào)節(jié)裝置，如輕負(fù)載調(diào)整、相角調(diào)整。溫度補(bǔ)償?shù)取?－7一、交流單相電度表結(jié)構(gòu)-主要組成部分-02第102頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理-磁通分布圖第103頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理-磁通分布說明電度表的接線方法與功率表相同，如圖所示。當(dāng)電壓線圈接上交流電壓后，產(chǎn)生交變磁通，一部分是穿過鋁盤的磁通，稱之為工作磁通。一部分是不穿過鋁盤而自行閉合的磁通，稱之為非工作磁通。電流線圈通入電流，產(chǎn)生交變磁通，兩次穿過鋁盤。分別標(biāo)以和。三個交變磁通(穿過鋁盤)所處的空間不同，而且相位也不相同，因此，它們形成移進(jìn)磁場。移進(jìn)磁場的移進(jìn)方向是從相位超前的磁通位置移向相位滯后的磁通位置。交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤中分別感應(yīng)出渦流，磁通和渦流之間相互作用產(chǎn)生電磁力矩，驅(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向和移進(jìn)磁場方向相同。第104頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-01電度表理想情況下的相量圖設(shè)測量對象為感性負(fù)載，其功率因數(shù)角為φ。電壓線圈的感抗大，可忽略線圈的電阻，則電壓線圈的電流IU滯后電壓U90°。又因?yàn)殡妷弘姶盆F磁路氣隙很大，鐵芯不飽和，鐵芯損耗較小，可忽略不計(jì)，這樣，就可以認(rèn)為磁通ΦU與IU同相位。第105頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-02

ΦU在鋁盤內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢EeU在相位上比ΦU滯后90°。EeU在鋁盤內(nèi)產(chǎn)生渦流IeU，忽略鋁盤的電抗，可認(rèn)為IeU與EeU同相位。同理認(rèn)為磁通ΦI與I同相位，鋁盤中的感應(yīng)電勢EeI在相位上比ΦI滯后90°，鋁盤中的渦流IeI與EeI同相位。ΦI與ΦU相位差為ψ，若以ΦI的相位為參考，相量圖如圖所示，ΦI、ΦU、IeI、IeU的瞬時值為第106頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-03為分析方便，規(guī)定Φ'I、ΦU自下而上穿過鋁盤為正方向，標(biāo)以符號“●”；Φ"I的正方向?yàn)樽陨隙?，?biāo)以符號“×”。各感應(yīng)渦流的正方向按右螺旋定則依據(jù)磁通的正方向推得，如圖所示。第107頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-04圖(a)表示渦流ieI與磁通ΦU互相作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩mt1。根據(jù)左手定則，得出轉(zhuǎn)矩mt1的方向?yàn)槟鏁r針方向，mt1的表達(dá)式為mt1=k1?φu?ieI式中k1是比例系數(shù)。圖(b)表示渦流ieU與磁通Φ'I、Φ"I互相作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩mt2。根據(jù)左手定則得出轉(zhuǎn)矩mt2的方向是順時針方向，mt2表達(dá)式為mt2=k2?φI?ieU式中k2是比例系數(shù)。

ΦU與ieU、ΦI與ieI的相位差為90°，它們所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的平均值為零，所以，不必討論。作用在鋁盤上總的瞬時轉(zhuǎn)矩為mt=mt1－mt2第108頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月由于ieI是由φI感應(yīng)產(chǎn)生的，因此，ieI=K'φI；而ieU是由φU感應(yīng)產(chǎn)生的，因此ieU=K"φU。因此有

2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-05式中，ΦU、ΦI為交流磁通φU和φI的有效值。上二式表明鋁盤所受的瞬時轉(zhuǎn)矩是脈動轉(zhuǎn)矩，其中有恒定分量K1?ΦU?ΦI?sinψ、K1?ΦU?ΦI?sinψ及二倍于電源頻率的交流分量K1?ΦU?ΦI?sin(2ωt-ψ)、K2?ΦU?ΦI?sin(2ωt-ψ)。由于鋁盤轉(zhuǎn)動慣量大，它的偏轉(zhuǎn)決定于轉(zhuǎn)矩在一個交流周期內(nèi)的平均值，而平均轉(zhuǎn)矩顯然決定于恒定分量第109頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-06作用在鋁盤上總的平均轉(zhuǎn)矩為式中，K＝K1＋K2。此式表明，鋁盤所受總轉(zhuǎn)矩不僅與磁通ΦU、ΦI有關(guān)，且必須保證ΦU、ΦI不同相位，即ψ≠0，否則鋁盤不能轉(zhuǎn)動。假定電度表是在理想情況下工作，即認(rèn)為電壓電磁鐵和電流電磁鐵的磁路不飽和以及無損耗，則ΦU正比于IU，IU又與U成正比，有ΦU≡U。ΦI正比于負(fù)載電流I，即ΦI≡I，由相量圖可知第110頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—轉(zhuǎn)動力矩-07則有上式表明，鋁盤平均轉(zhuǎn)矩與負(fù)載功率成正比。在這里，平均轉(zhuǎn)矩與負(fù)載功率成正比的條件是ψ＝90°－φ。如果該條件不能滿足，則該式不能成立。實(shí)際上，由于鐵芯總是存在損耗，IU與ΦU，I與ΦI不可能同相位，又由于電壓線圈電阻的存在，U與IU的相位差也略小于90°。為了保證作用于鋁盤上的平均轉(zhuǎn)矩正比于負(fù)載功率，在電度表中設(shè)有相位調(diào)節(jié)裝置，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使ψ＝90°－φ。第111頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—制動力矩-01如果鋁盤僅在轉(zhuǎn)動力矩作用下，將越轉(zhuǎn)越快，為求平衡還必須有一方向相反的力矩，這個力矩稱為制動力矩。制動元件是永久磁鐵M。當(dāng)鋁盤在永久磁鐵M的兩極之間轉(zhuǎn)動時，鋁盤切割永久磁鐵的磁通ΦM，感應(yīng)產(chǎn)生渦流IM，IM與ΦM相互作用，產(chǎn)生電磁力矩，此電磁力矩方向與轉(zhuǎn)動力矩方向相反，如圖所示，起反對可動部分運(yùn)動的作用，稱之為制動力矩，它可以表達(dá)為第112頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7二、交流單相電度表工作原理—制動力矩-02渦流IM與鋁盤切割ΦM的速度有關(guān)，設(shè)鋁盤轉(zhuǎn)動的速度為ω，則代入制動力矩公式有式中，。上式表明，當(dāng)ΦM不變時，制動力矩MT與鋁盤轉(zhuǎn)速ω成正比。鋁盤在轉(zhuǎn)動力矩作用下，轉(zhuǎn)速不斷增加，鋁盤越轉(zhuǎn)越快。另一方面，由于鋁盤轉(zhuǎn)速加大，制動力矩MT也隨之加大，當(dāng)M＝MT時，即作用在鋁盤上的轉(zhuǎn)動力矩與制動力矩達(dá)到平衡，