文档介绍：第3章常用电子仪器仪表的使用
常用电工指示仪表
电工指示仪表又称机电式仪表,其特点是依靠仪表指针的机械运动来实现被测量的测量。它的基本工作原理是把被测电量或非电量变换成仪表可动部分的偏转角,。
电工指示仪表的类型很多,常见类型如表3-1-1。
表3-1-1 电工指示仪表的类型
分类方法
类型
被测量的特征
电流表、电压表、欧姆表、功率表、相位表、电度表
仪表工作原理
磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系、静电系
被测量性质
直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表
仪表准确度等级
、、、、、、、、、、
磁电系仪表
磁电系仪表主要用于直流电流和电压的测量,与整流器配合之后,也可用于交流电流和电压的测量。其优点是:准确度和灵敏度高、功耗小、刻度均匀等。缺点是:过载能力差。该仪表主要由磁电系测量机构和测量线路组成。

磁电系仪表测量机构主要由固定部分和可动部分组成,如图3-1-1。固定部分由马蹄形永久磁铁、极掌和圆柱形铁心等组成表头的磁路系统。固定于表壳上的圆柱形铁心处于两极掌之间,并与两极掌形成辐射均匀的环形磁场。可动部分由绕在矩形铝框架上的可动线圈、与铝框相连的两个半轴以及固定在半轴上的指针、游丝等组成。整个可动部分经两半轴支承在轴承上,线圈则位于环形磁场中。
当电流经游丝流入可动线圈后,通电线圈在永久磁铁的磁场中受到电磁力,产生电磁转矩,使可动线圈发生偏转,转矩∝。同时与可动线圈固定在一起的游丝因动圈的偏转而发生变形,从而产生反作用力矩,与指针的偏转角成正比,即∝。
当=时,可动部分将不再转动而停留在平衡位置,此时偏转角与输入电流的关系为α∝I。
如果在仪表盘上直接按电流值刻度,则仪表标尺上的刻度是均匀等份的,而且指针偏转方向与电流方向有关。当电流反向时,可动线圈的偏转也随之反向。
如果可动线圈通入交流电,在电流方向变化时转矩的方向也随之变化。若电流变化的频率小于可动部分的固有振动频率,指针将会随电流方向的变化而左右摆动;若电流变化的频率高于可动部分的固有振动频率,指针偏转角将与一个周期内转矩的平均值有关。由于一个周期内的平均驱动转矩为零,所以指针将停留在零位不动。可见,磁电系仪表只能直接
测量直流电,而不能测量交流电。若要测量交流电,则必须配上整流装置构成整流系仪表。

磁电系仪表可直接作为电流表使用。但由于被测电流要流过截面积极细、允许流过很小电流(<1mA)的游丝和可动线圈,所以最大量程只能是微安或毫安级。为了扩大量程,可在测量机构上并联低值电阻即分流器,如图3-1-2所示。此时流过表头的电流只是被测电流的一部分,两者的关系是。多量程电流表由几个不同阻值的分流器构成,并通过量程转换开关分别与表头并联。需要扩大的量程越大,分流器的电阻越小。图3-1-2中,仪表的量程分别为<<<。
测量时,电流表应串联在被测电路中,否则将烧坏电流表。接线时,电流应从表的“+”端流入,“-”端流出。使用时,应根据被测电流的大小选择合适的量程,~2倍。

磁电系表头串联高值电阻即分压器后可制成直流电压表,如图3-1-3所示。由图可知,由于与被测电压成正比,因此表头指针偏转角可直接指示被测电压大小,并按扩大量程后的电压值做出表盘刻度。需要扩大的量程越大,分压器的电阻应越大。多量程电压表由不同阻值的分压器构成,并通过量程转换开关分别与表头串联。图3-1-3中,仪表量程为<<<。
电压表的内阻越大,对被测电路的影响越小。电压表各量程内阻与相应量程的比值称为内阻常数。它是电压表的一个重要参数,常被标注在表盘上。如表盘标注内阻为500Ω/V,则对应250V量程,其实际内阻为125kΩ。
测量时,电压表必须并联在被测电路两端,且表的“+”端接高电位,“-”端接低电位。

电磁系仪表主要用于交流(工频)电路电流、电压的测量。其测量机构主要有排斥型和吸入型。两者的工作原理都是利用磁化后的铁片被排斥或吸入而产生转矩的。现以排斥型为例介绍磁电系仪表的结构和工作原理。

电磁系仪表测量机构如图3-1-4所示。当被测电流流过固定线圈时,处于该线圈中的固定铁片A1和活动铁片A2同时被磁化,在两铁片之间产生切线方向的排斥力而形成转矩,使活动铁片A2带动指针偏转,偏转角的大小与被测电流成正比。驱动转矩则与被测电流的平方成正比,即。
活动铁片A2带动指针旋转时,游丝被拉紧,产生反作用力矩,与偏转角成正比,即
当驱动转矩与反作用力矩相等时,指针停止转