第二章 电测量指示仪表

α= SI( KICP’)
应用最广
（α与平均值相关，但按有效值刻度）
电磁系列： α= KI2（dL/dα）
（α与有效值I的平方相关，测的是有效值，交直流 均可） 简单，价廉，过载能力强，可靠，交直流两用，需屏蔽。
200A/600V
电动系列： α= KII1I2 cosφ→α= KII2
（α与I1，I2有效值的乘积相关，与I1，I2的相位余弦 cosφ相关，测的是同频率交流有效值）
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(二)测量机构的工作原理
测量机构的作用:将与被测量呈一定函数关系的被测 量转化为角位移，并能指示被测量的大小.
它包括四部分:
1.驱动装置
作用:在测量机构中接受中间量,并使活动部分产生 转动力矩.(M表示）
它由磁路系统,可动线圈或铁磁元件组成.
2.控制装置
作用:在机构中,对活动部分产生反作用力矩.
3.电流表的构成
将电动系测量机构中的定圈和动圈串联或并联，
并且配置一定的分流电阻。
双量限：串联接法改成并联接法。
4.特点:
交、直流两用，在交流指示仪表中准确度较高，
频率范围宽，除能测量电流、电压外，还能测量功
2020/4率/11 、功率因数等。功耗大。
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直流：α= KII1I2
(二)仪表的灵敏度和常数
1. 灵敏度的定义
仪表指针的偏转 被测量的变化
S=L/ x = m（分格）/x
2.常数
C = 1/S 仪表常数愈小,对被测量分辨力愈强
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第二节 磁电系仪表
一. 用途:测直流电压,电流,电量与非电量.
二. 磁电系测量机构的工作原理
同极性端
* * PW
电流 线圈
电流线圈、电压线圈 的同极性端必须接在 电压的同一极性上。
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电压 线圈
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第五节 感应系仪表
一. 优点
转动力矩最大，测电能及功率
二. 工作原理
交变磁通→感应流→转动力矩
i1→φ1→ie1（φ2）→ T1 （左→右） →φ1 ’ →ie1 ’（φ2）
动圈每一纵向边受到的力:F=BEWl
动圈受电磁力矩为: M=BIWS(S=ld)
游丝受反作用力矩： Mα =Dα
当仪表的指针平衡时：M = Mα
可得：
α=BWSI/D
反作用力矩系数
令BWS/D=SI，则 α= SII
由于铝框,动圈(在铝框上)本身偏转时，切割磁
力线，产生感应电流，进而产生阻尼力矩.
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三.感应系电度表
1.结构与原理
Tav KI I 1m 2m cos
电磁铁A的线圈导线粗，匝数少，与负载串联，故
为负载电流 i1 I1m sin(t )
电磁铁B的线圈导线细，匝数多，与负载并联，故负载电 压在线圈中的电流为
i2
Um XL
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在时间T内所做的功：
P =（KT/KP）ω = Sω
PT = TSω Tω为在时间T内转过的圈数n
W = Sn（铝盘转过的圈数n就是电能）
C = 1/S = n/W（电度表常数：圈数/度）
1度电：1KW·h（千瓦·小时）
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个毫伏级电压经过表头,再使表头标尺按实际电
压刻度.
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五.磁电系欧姆表
1.工作原理
通过测量机构活动部分偏转大小来反映被测 电阻值,故必须将被测电流转化为电阻,所以在 测量线路中，既有被测电阻，还要有电源。
I=U/(Rg+R+Rx)
当U,R一定时,Rx与I对应,只要表头标尺按阻 值刻度,就可测出被测电阻(R起限流作用).
基于以上结构,检流计的灵敏度大大提高,可测 微小量.
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第三节
电磁系列仪表
1.主要构成:
固定线圈，可动铁片。
2.工作原理:
圆线圈排斥式:给线圈通电后,二铁片被磁化,产
生排斥力;
扁线圈吸入式:给线圈通电后,动铁片被磁化,产
生吸力。
3.特点:
KI 2 dL d
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二 . 指示仪表的主要技术特性
( 一 )指示仪表的误差和准确度
1.误差:常用最大引用误差γm表示.定义为: γm = （Δm/Am）*100% K = γm
2.准确度:要注意选择等级K合适的
仪表,更要注意根据被测量Ax选量限合适的仪表
最好使Ax>=2Am/3.
有效值
简单，价廉，利用测量机构本身即可测
200A电流，过载能力强，可靠，交直流两
2020/4/11 用，应用广泛。需屏蔽。
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第四节
电动系仪表
1.主要构成:
由固定线圈（匝数多，粗，增强磁场）、活动
线圈组成（匝数少，细，灵活）
2.工作原理:
利用载流导线间电动力作用而产生转动力矩。
sin(t
90)
I2m
sin(t
90)
转动力矩
Tav
KIU XL
cos
K pUI
cos
KpP
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制动力矩：永久磁铁4的磁场 铝盘中的感应电流（与ω成正比）
二者相互作用所产生 MT = KTω （KT为永久磁铁有关的力矩系数）
铝盘转数n与被测电能的关系P： 当MT = Tav时，铝盘稳定转动 故有：KPP = KTω P =（KT/KP）ω = Sω
最常用方法是在表头上并接分流器. 注意:再测电阻时,每换一档,都要调零.
一般低于一般为2wk.baidu.com5级
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六.带整流器的磁电系仪表
与前面仪表的区别:
测量机构与整流元件配合,可以测交流量. 但所测的交流量为有效值。
一般为1.5级 其它与前面相似,结合书本自学.
四.多量限磁电系电压表
1.说明: 由于流过表头的Ig(满偏电流)很小，Rg( 内阻)也不大,所以Ug为毫伏级,故需配上一定的 测量线路,达到扩大量限的目的.
m1=U1/Ug=(Rg+R1)/Rg
Rf1=(m1-1)Rg 同理可求:R2,R3。可计算各附加电阻值
2.总结: 电压表是将一被测的较大电压转化成一
交流：α= KII1I2 cosφ（必须同频率）
α= KII2
5.电压表的构成
将电动系测量机构中的定圈和动圈串联 并且配置一定的附加电阻。
α= KVU2
6.功率表的构成
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6.功率表的构成
P= UI cosφ∝（ α ） I1 ∝I， I2∝U （I2 = U/RV） α= KP UI cosφ
i2→φ2→ie2（φ1）→T2 （右→左） T = T1 - T2 Tav = KIm1Im2 cosφ
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结论： Tav KI I 1m 2m cos
平均转矩Tav与i1、i2的有效值及cosφ相关。 i1，i2的相位差：ψ= 90 -φ 如 ψ= 0 则Tav为零 如 ψ= 90 则Tav为最大 如i1，i2为直流，则Tav为零 故只可构成测量交流量的仪表
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第二章 电测量指示仪表
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
仪表的概论 磁电系仪表 电磁系仪表 电动系仪表 感应系仪表
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学习时应注意的问题
Ø学习重点: 各种仪表的结构及工作原理 Ø学习目的: 通过对仪表的了解可以选择,应用仪表 Ø学习方法:理论联系实际 ,讲解与自学结合
说明: 当Rx为无穷时,I=0.
当Rx=0时,表头指针满偏
满流： Ig=U/(Rg+R)=U/R0
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中值电阻：R0=R+Rg
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2.欧姆表倍率 多档欧姆表产生原因:测不同电阻时,共用一条
标度尺,表笔短接时,Ig应相同.如书中例题. 3.欧姆表的调零
感应系列：测电能
2转02动0/力4/1矩1 最大，测电能及功率，只可测交流
交、直流两用，准确度较高，还能 测量功率、电功子信率息因与数电等气。工功程耗系大。
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作业：P62 1、6 思考：
磁电系列、电磁系列、电动系列与感应系列 各自的特点
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三.多量限磁电系电流表 由于测量机构允许通过的电流小，为了
测量较大的电流必须配上一定的测量线
路--分流器。
电流表是将一被测的较大电流转化成 一个较小的电流,流过表头,再使电流表表 头标尺按实际刻度.
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七.兆欧表
1.作用:
专门用来检查和测量电气设备或供电线路的绝 缘.
2.组成:
比率型磁电系测量机构与手摇发电机.
3.工作原理： α = F（I1/I2 )(两动圈电流之比)
由于 I1/I2 = Rv/(Rc+Rx)， Rv与Rc为定值 故 α = F[ Rv/(Rc+Rx)]
只与被测Rx有关,故可测电阻.
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欧姆表：1Ω～0.1M 兆欧表：0.1M以上
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八.磁电系检流计
1.作用:
测微小电流,电压与暂短的脉冲电压
2.与一般仪表在结构上的区别:
(1)采用悬丝或张丝悬挂动圈. (2)采用光指示读数装置 (3)动圈无框架
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第一节 仪表的概 论 一 .仪表的组成及原理
（一）仪表的组成框图
被测量
中间量
测量线路
测量机构 偏转角
测量线路的作用:
由于测量结构中允通过的电流较流较小,故必须
通过一定电路将被测量转化为测量机构能接受的中 间量
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它由弹性元件—游丝或张丝组成.
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反作用力矩公式:Mα=Dα D为反作用力矩系数, α为偏转角. 当M = Mα时，轴受力平衡，指针稳定.
3.阻尼装置 作用：产生阻尼力矩(Mp表示).使活动部分较快稳
定.只影想动态特性,对结果无影响. 公式：Mp =-P(dα/dt)(P为阻尼力矩系数） 通常阻尼装置处于临界状态，使活动部件达到稳 定偏转时间最短。 4.指示装置 组成：指示器与标度盘 作用：显示处理后的结果。
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第六节 电测量指示仪表
一.性能比较 二.仪表的选择
根据要求，注意性价比。 种类、准确度、量程的选择 内阻的选择（100倍） 仪表配套装置的选择 仪表工作条件的选择
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总
结
磁电系列： α= SIICP 测的是平均值 带整流器的磁电系列：（K为2.22或1.11）