直流電壓和電流的測(cè)量第一頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第1節(jié)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)是磁電系儀表的核心，只要在其基礎(chǔ)上配上不同的測(cè)量線路，就能組成各種不同用途的磁電系電流表和電壓表。一、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)主要由固定的磁路系統(tǒng)和可動(dòng)的線圈兩部分組成。儀表的固定部分由永久磁鐵、極掌及圓柱形鐵心組成磁路系統(tǒng)。其作用是在極掌和鐵心之間的空氣隙中產(chǎn)生較強(qiáng)的均勻輻射磁場(chǎng)。儀表的可動(dòng)部分由饒?jiān)阡X框上的線圈、線圈兩端裝的轉(zhuǎn)軸、與轉(zhuǎn)軸相連的指針、平衡錘及游絲組成。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)中的游絲的作用：1、主要用來(lái)產(chǎn)生反作用力矩；

2、把被測(cè)電流導(dǎo)入和導(dǎo)出可動(dòng)線圈。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的阻尼力矩MZ由可動(dòng)線圈的鋁框架產(chǎn)生，其原理為：第二頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日當(dāng)鋁框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合的鋁框切割磁感線B產(chǎn)生感生電流ic，而ic在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力的作用，從而產(chǎn)生與鋁框運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁阻尼力矩，因此，能使線圈盡快停留在平衡位置上。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)中磁路系統(tǒng)有不同的結(jié)構(gòu)，可分為外磁式、內(nèi)磁式和內(nèi)外磁式。阻尼方向運(yùn)動(dòng)方向AB

ic

ic

Fe

Fe（左手定則）（右手定則）第三頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理M=MfM=NBSIMf=DNBSI=D線圈匝數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度線圈所包圍面積線圈中通入電流可動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)角（指針偏轉(zhuǎn)角）游絲的反作用系數(shù)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的靈敏度，表示單位被測(cè)量（電流）所對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角。結(jié)論：磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)可動(dòng)部分的穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)角與通過(guò)線圈的電流成正比。因此，可以用偏轉(zhuǎn)角的大小來(lái)衡量被測(cè)電流的大小，并由指針在標(biāo)度尺上直接顯示被測(cè)電流的數(shù)值。第四頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、磁電系儀表的特點(diǎn)1、準(zhǔn)確度高、靈敏度高；2、功率消耗??；3、刻度均勻；4、過(guò)載能力小；5、只能測(cè)量直流。原因：由于永久磁鐵的極性是固定不變的，所以只有在線圈中通入直流電流時(shí)，儀表的可動(dòng)部分才能產(chǎn)生穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)。如果在線圈中通入交流電流，則產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也是交變的，可動(dòng)部分由于慣性作用而來(lái)不及偏轉(zhuǎn)，儀表指針只能在零位附近抖動(dòng)或不動(dòng)。所以，磁電系儀表只能直接測(cè)量直流。要想測(cè)量交流電流，只有配用整流器后才能使用。第五頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第2節(jié)磁電系直流電流表目前使用的直流電流表和直流電壓表,大部分都是采用磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)配合適當(dāng)?shù)臏y(cè)量線路組成的.一、磁電系電流表1、磁電系電流表的組成在磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)中，由于可動(dòng)線圈的導(dǎo)線很細(xì)，而且電流還有經(jīng)過(guò)游絲，所以允許通過(guò)的電流很小，約幾微安到幾百微安。要測(cè)量較大的電流，必須加接分流電阻。因此，磁電系電流表實(shí)際上是由磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)與分流電阻并聯(lián)組成的。第六頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日流過(guò)測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流為整理上式得設(shè)為電流量程擴(kuò)大倍數(shù)（n），則由上式可得要使電流表量程擴(kuò)大n倍，所并聯(lián)的分流電阻RA應(yīng)為測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻RC的1/(n-1)?？梢?jiàn)，對(duì)于同一測(cè)量機(jī)構(gòu)，只要配上不同的分流電阻，就能制成不同量程的電流表。一般情況下，RA比RC小得多，故被測(cè)電流IX的絕大部分要經(jīng)分流電阻分流，實(shí)際通過(guò)測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流IC只是IX的很小一部分。同時(shí)，當(dāng)RC與RA數(shù)值一定時(shí)，IX與IC之比也是一定的。因此，只要將電流表標(biāo)度尺的刻度放大IX/IC倍，就能用儀表指針的偏轉(zhuǎn)角來(lái)直接反映被測(cè)電流的數(shù)值。第七頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日例1有一只內(nèi)阻為200Ω、滿刻度電流為500μA的磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要將其改制成量程為1A的直流電流表，求應(yīng)并聯(lián)多大的分流電阻？若需利用該測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量100A的電流，應(yīng)選用何種規(guī)格的外附分流器？解：先求電流量程擴(kuò)大倍數(shù)再求應(yīng)并聯(lián)的分流電阻為若用此表測(cè)量100A的電流，選用分流器時(shí)，應(yīng)考慮測(cè)量機(jī)構(gòu)滿偏時(shí)的電壓，即所以應(yīng)選用“100A，100mV”的外附分流器。第八頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、分流電阻分流電阻一般采用電阻率較大、電阻溫度系數(shù)很小的錳銅制成?？紤]到分流電阻的散熱和安裝尺寸，當(dāng)被測(cè)電流小于30A時(shí)，分流電阻可以安裝在電流表的內(nèi)部，稱為內(nèi)附分流器；當(dāng)被測(cè)電流超過(guò)30A時(shí)，分流電阻一般安裝在電流表的外部，稱為外附分流器。外附分流器上一般不標(biāo)明電阻值，而是標(biāo)明額定電壓（指分流器工作在額定電流時(shí)兩個(gè)電位端鈕間的電壓）和額定電流值（指電流表量程擴(kuò)大后的最大電流值）。目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外附分流器在通入額定電流時(shí)，對(duì)應(yīng)的額定電壓為30mV,45mV,75mV,100mV,150mV和300mV共六種規(guī)格。若測(cè)量機(jī)構(gòu)與分流器相連，當(dāng)測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流量程與內(nèi)阻RC的乘積與分流器的額定電壓相等時(shí)，測(cè)量機(jī)構(gòu)與外附分流器連接后，其量程就等于分流器的額定電流。第九頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、多量程直流電流表多量程直流電流表一般采用并聯(lián)不同阻值分流電阻的方法來(lái)擴(kuò)大電流量程。按照分流電阻與測(cè)量機(jī)構(gòu)連接方式不同分為開(kāi)路式和閉路式兩種形式。-開(kāi)路式分流電路閉路式分流電路優(yōu)點(diǎn)：各量程間相互獨(dú)立、互不影響。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的接觸電阻包含在分流電路中，可能引起較大的測(cè)量誤差。特別是當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸頭接觸不良，導(dǎo)致分流電路斷開(kāi)時(shí)，被測(cè)電流將全部流過(guò)測(cè)量機(jī)構(gòu)使之燒毀。缺點(diǎn)：各個(gè)量程之間相互影響，計(jì)算分流電阻較復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的接觸電阻處在被測(cè)電路中，對(duì)分流準(zhǔn)確度沒(méi)有影響。尤其當(dāng)觸頭接觸不良時(shí)，保證不會(huì)燒毀測(cè)量機(jī)構(gòu)。第十頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日例2：如圖所示兩個(gè)量程的電流表中，已知表頭滿偏電流為500μA，內(nèi)阻為300Ω，量程I1=10mA，量程I2=1mA，求分流電阻R1和R2的阻值。解：對(duì)量程I1擋的電流量程擴(kuò)大倍數(shù)為再求應(yīng)并聯(lián)的分流電阻為同理對(duì)量程I2擋的電流量程擴(kuò)大倍數(shù)為再求應(yīng)并聯(lián)的分流電阻為解（1）、（2）所組成的方程組可得第十一頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、磁電系電壓表問(wèn)題引出：根據(jù)歐姆定律可知，一只內(nèi)阻為RC、滿刻度電流為IC的磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，本身就是一只量程為UC=ICRC的電流表，只是其電壓量程很小。如果需要測(cè)量更高的電壓，就必須擴(kuò)大其電壓量程。根據(jù)串聯(lián)電阻具有分壓作用的原理，擴(kuò)大電壓量程的方法就是給測(cè)量機(jī)構(gòu)串聯(lián)一只分壓電阻RV，可見(jiàn)，磁電系直流電壓表是由磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)與分壓電阻串聯(lián)組成的。

-++-第3節(jié)磁電系直流電壓表第十二頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日

-++-設(shè)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的額定電壓為串聯(lián)適當(dāng)分壓電阻RV后，可使電壓量程擴(kuò)大為U。此時(shí)，通過(guò)測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流仍為IC，且IC與被測(cè)電壓U成正比。所以，可以用儀表指針偏轉(zhuǎn)角的大小來(lái)反映被測(cè)電壓的數(shù)值。若令m=U/UC為電壓量程擴(kuò)大倍數(shù)，則整理得結(jié)論：要使電壓表量程擴(kuò)大m倍，需要串連的分壓電阻是測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)阻RC的（m-1)倍。第十三頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日例3:一只內(nèi)阻為500Ω、滿刻度電流為100μA的磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，要改制成50V量程的直流電壓表，應(yīng)串聯(lián)多大的分壓電阻？該電壓表的總內(nèi)阻是多少？解：先求出測(cè)量機(jī)構(gòu)的額定電壓為再求出電壓量程擴(kuò)大倍數(shù)為應(yīng)串聯(lián)的分壓電阻為該電壓表的總電阻為第十四頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日

分壓電阻一般應(yīng)采用電阻率大、電阻溫度系數(shù)小的錳銅絲饒制而成。分壓電阻也分為內(nèi)附式和外附式兩種。通常量程低于600V時(shí)可采用內(nèi)附式的，以便安裝在表殼內(nèi)部；量程高于600V時(shí)，應(yīng)采用外附式的。外附式分壓電阻是單獨(dú)制造的，并且要與儀表配套使用。第十五頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、多量程直流電壓表共用式分壓電路優(yōu)點(diǎn)：高量程分壓電阻共用了低量程分壓電阻，節(jié)約了材料。缺點(diǎn)：一旦低量程分壓電阻損壞，則高量程電壓檔就不能使用。第十六頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電壓靈敏度的概念電壓表各量程內(nèi)阻與相應(yīng)電壓量程的比值為一常數(shù)，單位為“Ω/V”。電壓靈敏度的作用1、表示電壓表指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度時(shí)取自被測(cè)電路的電流值；2、能方便地計(jì)算出該電壓表各量程的內(nèi)阻。例如：500型萬(wàn)用表直流電壓的電壓靈敏度為20KΩ/V。它表示測(cè)量直流電壓，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度時(shí)，取自被測(cè)電路的電流為1V/20000Ω=50μA，在10V檔時(shí)電壓表內(nèi)阻為10×20000=200KΩ。電壓靈敏度的意義電壓靈敏度越高，相同量程下電壓表的內(nèi)阻越大，取用被測(cè)電路的電流越小，對(duì)被測(cè)電路的影響越小，測(cè)量準(zhǔn)確度也越高。第十七頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日本章小結(jié)1、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)是利用永久磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)載流線圈產(chǎn)生作用力的原理制造的。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)主要是由永久磁鐵、圓柱形鐵心、可動(dòng)線圈、游絲、指針等部件組成。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的指針偏轉(zhuǎn)角與通過(guò)動(dòng)圈的電流成正比，即2、由磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)構(gòu)成的儀表可直接用以測(cè)量直流電壓和電流。擴(kuò)大磁電系電流表的量程的方法是將分流器（電阻器）與動(dòng)圈并聯(lián)，通過(guò)求取電流量程擴(kuò)大倍數(shù)來(lái)求分流電阻的阻值。即3、擴(kuò)大磁電系電壓表量程的方法是將附加電阻與動(dòng)圈串聯(lián)，通過(guò)求取電壓量程擴(kuò)大倍數(shù)來(lái)求分壓電阻的阻值。即第十八頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日4、磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)：刻度均勻、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、消耗功率小、受外界磁場(chǎng)影響小等。磁電式儀表的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高、過(guò)載能力小，而且只能測(cè)量直流，不能測(cè)量交流。使用注意事項(xiàng)：電表接入電路時(shí)要注意極性，否則指針?lè)创驎?huì)損壞電表。通常磁電式儀表的接線柱旁均標(biāo)有

+、－記號(hào)，以防接錯(cuò)。第十九頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日

本章習(xí)題1、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)指針的偏轉(zhuǎn)角與

成正比。A.通過(guò)動(dòng)圈的電流；B.通過(guò)動(dòng)圈的電流的平方；C.動(dòng)圈兩端所加的電壓。2、當(dāng)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的指針停留在某一刻度時(shí)，不存在

。A.轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；B.反作用力矩；C.阻尼力矩。3、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的鋁框斷裂時(shí)，不存在

。A.轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；B.反作用力矩；C.阻尼力矩。4、磁電系指示儀表中的游絲或張絲的作用是產(chǎn)生

。A.轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；B.反作用力矩；C.阻尼力矩。第二十頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日5、電流表應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)，電壓表應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)。如果兩者接反，試問(wèn)有何后果？6、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)為何不能直接用來(lái)測(cè)量交流？7、有一只磁電系表頭，其滿刻度電流為1mA，內(nèi)阻為45Ω，若將其做成量程為100mA的直流毫安表，求分流電阻。8、有一只磁電系表頭，其滿刻度電流為1mA，內(nèi)阻為45Ω，若將其做成100mA和200mA的雙量程毫安表，試分別畫出采用開(kāi)路式和閉路式分流電路的儀表電路，并求出分流電阻。9、有一磁電系表頭，內(nèi)阻為150Ω，額定內(nèi)阻壓降為45mV，欲改為量程15