电工仪表及测量(磁电系万用表)精.ppt

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1、电工仪表及测量电工仪表及测量(磁电系磁电系万用表万用表)第1页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表 用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。当采用特殊结构时，可制成检流计。磁量，例如温度，压力等。当

2、采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应用。用。第2页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表结构组成结构组成1结构：磁电系仪表根据磁路形式的结构：磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为不同，分为外磁式外磁式，内磁式内磁式和和内外磁内外磁结合式结合式三种结构。三种结构。n外磁式测量机构如图，由于永久磁铁放在可动线圈

3、之外，所以称为外磁式。n整个结构为两大部分，即固定部 分和可动部分。分和可动部分。n固定部分由永久磁铁、极掌和固定在支架上的圆柱形铁心构成。第3页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表结构组成结构组成2n磁铁由硬磁材料做成；而极掌与铁心则用导磁很高的软磁材料做成。铁心放在极掌之间，并与极掌形成一个磁场均匀的环形气隙。n可动部分由绕在铝框架上的可动线圈、线圈两端的两个半轴、与转轴相连的指针、平衡锤以及游丝所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙之中。第4页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表工作原理（定性）工作原理（定性）当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩当可动

4、线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。使线圈转动。反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上，个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流动时，闭合

5、的铝架切磁力线产生感应电流e e，这个涡流与磁场相，这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩互作用产生一个电磁阻尼力矩a a，显然阻尼力矩的方向与铝框架运，显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。第5页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表内磁式结构组成内磁式结构组成内磁式的测量机构如图，与外磁式相比最大区别在于内磁式的测量机构如图，与外磁式相比最大区别在于永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是

6、磁铁又永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，以形成工作气隙的磁场。以形成工作气隙的磁场。第6页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表电磁阻尼、内磁结构电磁阻尼、内磁结构第7页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表产生转动力矩

7、示意图产生转动力矩示意图第8页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表内磁式结构特点内磁式结构特点采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种比较先进的结构。以与外磁式相比，是一

8、种比较先进的结构。内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如张丝结构，例如3636型的直流表。型的直流表。内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。似。第9页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表工作原理

9、（定量分析工作原理（定量分析）电磁驱动力电磁驱动力 M=2IBLNr=IBSN B工作气隙中磁场的磁感应强度；L线圈有效边长；I通过线圈的电流；N线圈的匝数；S线圈有效面积=2Lr。游丝阻力矩游丝阻力矩=D D 游丝反作用力矩系数，线圈偏转角。第10页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表工作原理（定量分析）工作原理（定量分析）偏转角偏转角：SI 电流灵敏度=灵敏度SI由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流成正比。图第11页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表表头参数表头参数满偏电流满偏电流（表头量程）表头量程）Ig一般几十A几十mA表头内阻

10、表头内阻Rg(线圈线圈+游丝直流电阻）游丝直流电阻）一般几十欧 几百欧注意：注意：表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，否则会表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，否则会烧毁表头线圈。烧毁表头线圈。第12页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表技术特性技术特性n准确度高n灵敏度高n刻度均匀n功耗小n过载能力小n只能测量直流：第13页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表为何不能测交流为何不能测交流如果可动线圈通入交流电，转矩的方向也会随之变化。如果可动线圈通入交流电，转矩的方向也会随之变化。如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将会随电流变化左右

11、摇摆。如果电流变化的频率高于可动会随电流变化左右摇摆。如果电流变化的频率高于可动部分的固有频率，指针偏转角将与一个周期内的转矩平部分的固有频率，指针偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原处不动，所以磁电系仪表不能用于测就是指针将停在原处不动，所以磁电系仪表不能用于测量交流，只有配上整流器组成整流系仪表后才能用于交量交流，只有配上整流器组成整流系仪表后才能用于交流测量。流测量。第14页，本讲稿共94页磁电系电流表磁电系电流表磁电系测量机构的指针偏转角磁电系测量机构的指针偏转角与流过动圈的电流成与

12、流过动圈的电流成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级的电流细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级的电流表。若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采表。若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采取措施，使被测量通过测量电路改变成测量机构所取措施，使被测量通过测量电路改变成测量机构所能接受的小电流。通常采用分流器达到此目的。能接受的小电流。通常采用分流器达到此目的。第15页，本讲稿共94页单量程扩程磁电系电流表单量程扩程磁电系电流表单量程电流表单量程电流表nn=I/Ig；n=(Rg+Rs)/Rs Rs 分流电阻

13、分流电阻 Rg 表头内阻表头内阻 n扩程倍数（分流系数）扩程倍数（分流系数）第16页，本讲稿共94页磁电系电流表磁电系电流表扩程扩程2【例例 2-1】由一只磁电系表头，满偏电流为由一只磁电系表头，满偏电流为500A，内阻为，内阻为500，现在要把它制成限量为，现在要把它制成限量为1A的电流表，问应选阻值为多少的分流电阻？的电流表，问应选阻值为多少的分流电阻？解：分流系数为解：分流系数为由式（由式（2-7）可以得出分流电阻为）可以得出分流电阻为第17页，本讲稿共94页多量程扩程磁电系电流表多量程扩程磁电系电流表开路式开路式多量限电流表的分流可以有两种连接方法，一种是开路多量限电流表的分流可以有两

14、种连接方法，一种是开路连接方式，另一种是闭路连接方式，如图。连接方式，另一种是闭路连接方式，如图。开路连接方式：开路连接方式：n优点是各量限具有独立的分流电阻，互不干扰，调整方便。n但它存在严重的缺点，因为开关接触电阻包含在分流电阻支路，使仪表的误差增大，甚至会因开关接触不良引起电流过大而损坏表头，所以开路连接方式实际上是不采用的。第18页，本讲稿共94页多量程扩程磁电系电流表多量程扩程磁电系电流表原理图原理图第19页，本讲稿共94页多量程扩程磁电系电流表多量程扩程磁电系电流表闭路式闭路式闭路连接方式闭路连接方式n实用的多量限电流表的分流器都采用闭路连接方式，在这种电路中，对应每个量限在仪表外

15、壳上有一个接线柱。在一些多用仪表（如万用表）中也有用转换开关切换量限的。它们的接触电阻对分流关系没有影响，即对电流表的误差没有影响，也不会使表头过载。n但这种电路中，任何一个分流电阻的阻值发生变化时，都会影响其它量限，所以调整和修理比较麻烦。第20页，本讲稿共94页磁电系电流表磁电系电流表外附分流器外附分流器1附着分流器电流的增大，分流器的功率损耗也要加附着分流器电流的增大，分流器的功率损耗也要加大，相应就要加大尺寸。一般电流不大的可做成内大，相应就要加大尺寸。一般电流不大的可做成内附式，直接装在仪表内部。电流大的，做成单独装附式，直接装在仪表内部。电流大的，做成单独装置，称为外附式，如图置，

16、称为外附式，如图第21页，本讲稿共94页磁电系电流表磁电系电流表外附分流器外附分流器2从图可以看出，分流器有两对接头，一对叫电流接头，与负从图可以看出，分流器有两对接头，一对叫电流接头，与负载串联，另一对在内侧，叫做电位接头，与测量机构并联。载串联，另一对在内侧，叫做电位接头，与测量机构并联。这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减少接触这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减少接触电阻对测量误差的影响。电阻对测量误差的影响。外附分流器上一般不标明电阻值，而标明外附分流器上一般不标明电阻值，而标明“额定电流额定电流”和和“额额定电压定电压”。额定电流是指电流表量限扩大后的最大电流值

17、；额。额定电流是指电流表量限扩大后的最大电流值；额定电压是指当分流器工作在额定电流下，分流器电位端钮两端定电压是指当分流器工作在额定电流下，分流器电位端钮两端的电压值。常用规格有的电压值。常用规格有mv和和mv两种。两种。特殊要求外附分流器特殊要求外附分流器60mV 50mV 100mV等各种规格。等各种规格。第22页，本讲稿共94页磁电系电流表磁电系电流表外附分流器标准外附分流器标准外附分流器外附分流器.GB/T7676.1-1998直接作用模拟指示直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第一部分：定义和通用要求电测量仪表及其附件第一部分：定义和通用要求.JB/T9288-1999外附分流器外附分

18、流器.GB 4793.1-1995测量、控制和试验室用设备的安全要求测量、控制和试验室用设备的安全要求 第第一部分：通用要求一部分：通用要求 第23页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿温度补偿1磁电系电流表受温度影响较大。为了保证准确度，设计时应在测磁电系电流表受温度影响较大。为了保证准确度，设计时应在测量线路上采取补偿措施，以以减少温度引起的附加误差。量线路上采取补偿措施，以以减少温度引起的附加误差。（）温度升高后游丝变软，弹性减弱，使偏转角增大。一般（）温度升高后游丝变软，弹性减弱，使偏转角增大。一般每升高每升高时，仪表的指示值约增大时，仪表的指示值约增大.3.4。（）温度升高使

19、永久磁铁磁性减弱，转动力矩变小，则偏转（）温度升高使永久磁铁磁性减弱，转动力矩变小，则偏转角变小。一般每升高角变小。一般每升高，仪表指示约减小，仪表指示约减小.2.3。（）动圈电阻随温度变化。一般温度每升高（）动圈电阻随温度变化。一般温度每升高，铜的电阻要增大，铜的电阻要增大，仪表指示减小。，仪表指示减小。第24页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿温度补偿2由上可见（）和（）所引起的误差符号相反，其结由上可见（）和（）所引起的误差符号相反，其结果为，温度每升高果为，温度每升高10只引起只引起.1左右的温度负误左右的温度负误差。（）很大，所以必须采取补偿措施。差。（）很大，所以必须采取

20、补偿措施。对于没有分流器的磁电系电流表，即小量程电流表，流过对于没有分流器的磁电系电流表，即小量程电流表，流过测量机构的电流即为被测电流，与温度无关。测量机构的电流即为被测电流，与温度无关。但对有分流器的仪表则不然，温度变化引起的动圈但对有分流器的仪表则不然，温度变化引起的动圈电阻的变化将引起电流分配的变化，常采用以下几电阻的变化将引起电流分配的变化，常采用以下几种补偿方法。种补偿方法。第25页，本讲稿共94页一些金属材料的电阻温度系数一些金属材料的电阻温度系数第26页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿（串联补偿）温度补偿（串联补偿）在线圈支路中串一个锰铜电阻如图所示。在线圈支路中串

21、一个锰铜电阻如图所示。Rt为锰铜电阻，温度系数较小，且为锰铜电阻，温度系数较小，且Rt的值比的值比Rc大，故大，故Rc的变化不的变化不会使这条支路总电阻产生大的变化，电流分配将因而基本不变，从而会使这条支路总电阻产生大的变化，电流分配将因而基本不变，从而起到了补偿作用，这种方法称为串联补偿。起到了补偿作用，这种方法称为串联补偿。经分析可得，经分析可得，Rc变化引起的相对误差变化引起的相对误差 为：为：动圈铜电阻温度系数动圈铜电阻温度系数4%/10 第27页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿（串联补偿）温度补偿（串联补偿）因此温度补偿电阻为：因此温度补偿电阻为：式中式中Rg测量机构的铜

22、电阻（包括动圈和游丝的电阻）。测量机构的铜电阻（包括动圈和游丝的电阻）。测量机构的铜电阻的温度系数测量机构的铜电阻的温度系数；t t温度变化温度变化允许的温度误差。它按仪表使用条件的分允许的温度误差。它按仪表使用条件的分类组别不同而不同。类组别不同而不同。第28页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿（串联补偿）温度补偿（串联补偿）例如，要求温度变化例如，要求温度变化时仪表的温度误差为时仪表的温度误差为（这实际是指，（这实际是指，t t 若包括符号，则应说是仪若包括符号，则应说是仪表的温度误差），根据这个要求，计算出表的温度误差），根据这个要求，计算出从式中可以看到，若要求仪表准确度愈高

23、，则从式中可以看到，若要求仪表准确度愈高，则RtRt就愈大，就愈大，而而RtRt太大又会使动圈支路的电流减小，因此要求表头灵敏太大又会使动圈支路的电流减小，因此要求表头灵敏度很高。所以，这种简单串联温度补偿的办法，不宜用于度很高。所以，这种简单串联温度补偿的办法，不宜用于高精度仪表中高精度仪表中.对于准确度高的仪表，可以采用如下图所示串并联补偿电对于准确度高的仪表，可以采用如下图所示串并联补偿电路。路。第29页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿（串并联补偿）温度补偿（串并联补偿）第30页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表温度补偿（串并联补偿）温度补偿（串并联补偿）图中，图中，Rg和

24、和R3为铜电阻；为铜电阻；R1、R 2为锰铜电阻；为锰铜电阻；Rs是分流器；是分流器；也用锰铜制成。当温度升高时，也用锰铜制成。当温度升高时，R3和和Rg均增大较多，导致均增大较多，导致Ig下降下降I2也下降，结点也下降，结点c、d之间的电压之间的电压Ucd下降，而下降，而b、c点之间的电压点之间的电压Ubc上升，因此流过线圈的电流上升，因此流过线圈的电流Ig又上升，从而补偿了刚才的又上升，从而补偿了刚才的下降。同时由于下降。同时由于3是铜电阻，故这个支路电阻上升慢，是铜电阻，故这个支路电阻上升慢，I3和和Ig的分配关系将变化，的分配关系将变化，Ig会增加，于是又补偿了一部分会增加，于是又补偿

25、了一部分Ig的下降。的下降。串并联温度补偿电路，在仪表中应用较普遍，缺点是消耗功率大。近串并联温度补偿电路，在仪表中应用较普遍，缺点是消耗功率大。近年来开始用半导体热敏电阻进行温度补偿，功耗小，仪表内阻小，电年来开始用半导体热敏电阻进行温度补偿，功耗小，仪表内阻小，电路亦简单。路亦简单。第31页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表使用使用电流表应与负载串联电流表应与负载串联电压表应与负载并联电压表应与负载并联第32页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表调整调整 仪表经过长期的使用后，会发生阻值名化、磁性减弱等元件仪表经过长期的使用后，会发生阻值名化、磁性减弱等元件参数的变化以及轴尖、轴承磨损，

26、张丝参数的变化以及轴尖、轴承磨损，张丝(游丝游丝)弹性疲劳等现弹性疲劳等现象，都会给测量带来误差。象，都会给测量带来误差。当仪表通过核定发现超差时，应对其进行误差调整。在调整前应当仪表通过核定发现超差时，应对其进行误差调整。在调整前应先对仪表产生误差的主要原因进行综合分析，然后确定调整方法。先对仪表产生误差的主要原因进行综合分析，然后确定调整方法。下面介绍几种经常采用的调整方法。下面介绍几种经常采用的调整方法。平伤调整：平伤调整：在仪表使用巾，由于过载而受到冲击，指针变形期间在仪表使用巾，由于过载而受到冲击，指针变形期间距离太大，转动部分发生变形等都会造成转动部分重心与转轴不重合，距离太大，转

27、动部分发生变形等都会造成转动部分重心与转轴不重合，从而产牛附加力矩，使仪表转动部分不再平衡，引起不平衡误差的增从而产牛附加力矩，使仪表转动部分不再平衡，引起不平衡误差的增大。这时可进行平衡调整以减小不平衡误差。大。这时可进行平衡调整以减小不平衡误差。n调整时，先调零位平乎衡，再调满度平衡。第33页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表调整调整磁分路的调整：磁分路的调整：n利用磁分路进行调整。采用此种方法，对各档的误差影响一致，并且不会影响线路的温度补偿，且调整方便。调整时，根据误差的大小，分别移动细调或粗调分磁片。但因粗调分磁片对仪表刺度的线性度有影响，所以尽量调细调分磁片。n若仪表误差的线性度

28、差，可能是由于铁芯安装不正或张丝扭曲等机械部分的原因造成的，因此、应消除故障后，再进行磁分路的调整。n当通过调整磁分路片后，仪表灵敏度仍然很低，且张丝力矩符合要求，则应对仪表磁铁进行充磁。第34页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表调整调整轴承与轴尖间的间隙调整：轴承与轴尖间的间隙调整：对于轴承轴尖式结构的仪表，轴承与轴尖间的间隙过小会使仪表产生对于轴承轴尖式结构的仪表，轴承与轴尖间的间隙过小会使仪表产生变差，若间隙过大，会使指针上下抖动。变差，若间隙过大，会使指针上下抖动。张丝张力的调整：张丝张力的调整：对于张丝结构的仪表，旋转空心螺丝，将张丝拉紧些或放松。对于张丝结构的仪表，旋转空心螺丝，

29、将张丝拉紧些或放松。可动部分位移调整：可动部分位移调整：磁电系仪表的可动部分固定在支架上，是不允许有活动余地的，磁电系仪表的可动部分固定在支架上，是不允许有活动余地的，可动部分的动圈与铁芯间的间隙应均匀。可动部分的动圈与铁芯间的间隙应均匀。第35页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表调整调整 如可动部分的铁芯靠近如可动部分的铁芯靠近N极时，可出现正误差，铁芯靠极时，可出现正误差，铁芯靠近永久磁铁的前面部分时，会出现负误差。当可动部分近永久磁铁的前面部分时，会出现负误差。当可动部分固定支架倾斜时，会改变空气间隙磁通分布，因而会改固定支架倾斜时，会改变空气间隙磁通分布，因而会改变刻度特性变刻度特性

30、.电阻的调整电阻的调整:调整电阻阻值时，应对温度补偿线路中的电阻慎重分调整电阻阻值时，应对温度补偿线路中的电阻慎重分析析.第36页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表检流计检流计磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用于测量极微小的电磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用于测量极微小的电流或电压。检流计的标尺不注明电流或电压数值，所以一流或电压。检流计的标尺不注明电流或电压数值，所以一般只用来检测电流的有无，例如作为电桥或电位差计的指般只用来检测电流的有无，例如作为电桥或电位差计的指零仪。如需要读出被测量数值，应在实验前测定它的仪表零仪。如需要读出被测量数值，应在实验前测定它的仪表常数。常数。磁电系检流

31、计分为动圈式（磁铁固定、线圈可动）和磁电系检流计分为动圈式（磁铁固定、线圈可动）和动磁式（永久磁铁可动，线圈绕在固定的铁心上）两动磁式（永久磁铁可动，线圈绕在固定的铁心上）两种。种。其结构如图，为磁铁。动圈由吊丝悬挂，吊丝既其结构如图，为磁铁。动圈由吊丝悬挂，吊丝既作为支撑，也产生反作用力矩和引导电流。金属丝仅作为支撑，也产生反作用力矩和引导电流。金属丝仅起引导电流作用，不产生反作用力矩。起引导电流作用，不产生反作用力矩。第37页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表检流计结构原理示意图检流计结构原理示意图第38页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表检流计检流计磁电系检流计的重要特征是灵敏度高，

32、在结构上与普通磁电系指示磁电系检流计的重要特征是灵敏度高，在结构上与普通磁电系指示仪表的区别在于：仪表的区别在于：n采用无骨架动圈，以便尽量缩小磁路的工作气隙；n用张丝或吊丝，以消除摩擦误差；n采用光反射的指示装置，进一步提高检流计的灵敏度和改善活动部分的运动特性。动圈偏转角为时，反射光束与人射光束之间夹角为；n检流计灵敏度第39页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表动态特性动态特性可动部分运动方程可动部分运动方程M=KI 称为阻尼系数称为阻尼系数 第40页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表动态特性分析动态特性分析从微分方程理论可知，动态特性可能有三种情况。从微分方程理论可知，动态特性可能有

33、三种情况。n若可动线圈所接的外电阻很大，阻尼力矩很小，则可动部分将做衰减的周期运动，指针将在平衡位置来回摆动，需要经过一定时间t0才能稳定下来。这种情况称欠阻尼状态，其运动情况见下图曲线。n若可动线圈所接的外电阻很小，阻尼力矩很大，则可动部分不经振荡缓慢地进入平衡位置，到达平衡位置的时间仍较长，这种情况称为过阻尼状态，其运动情况见曲线。n如可动线圈所接的外电阻适中，阻尼力矩不太大，则可动部分既能不振荡地进入平衡位置，所需时ta最短，这种状态称为临界阻尼状态。其运动情况如曲线所示。第41页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表动态特性图动态特性图第42页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表检流计的

34、参数检流计的参数内阻内阻Rg外临界电阻外临界电阻电流常数振荡周期电流常数振荡周期阻尼时间阻尼时间第43页，本讲稿共94页磁电系仪表磁电系仪表正确使用正确使用使用时要轻拿轻放，以防吊丝振断。使用时要轻拿轻放，以防吊丝振断。使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调好水平。好水平。在被测量的大致范围未知时，测量时要记住配用一个万用分流在被测量的大致范围未知时，测量时要记住配用一个万用分流器或串一个大保护电阻。器或串一个大保护电阻。不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计线圈不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计

35、线圈 必须根据检流计名牌上注明的外临界电阻值，接上相应电必须根据检流计名牌上注明的外临界电阻值，接上相应电阻，使检流计工作在临界阻尼或微欠阻尼状态，保证检流阻，使检流计工作在临界阻尼或微欠阻尼状态，保证检流计阻尼时间最短，以便迅速读数。计阻尼时间最短，以便迅速读数。第44页，本讲稿共94页第45页，本讲稿共94页磁电系电压表磁电系电压表基本电路基本电路磁电系测量机构的偏转角磁电系测量机构的偏转角与流过它的电流成正比。由于测量机与流过它的电流成正比。由于测量机构的内阻构的内阻R cR c固定，根据固定，根据=IR=IR，也与也与U U成正比，即成正比，即SUSU测量机构电压灵敏度。测量机构电压灵

36、敏度。故磁电系测量机构同时也是一个最简单的电压表。直接测量时只能测故磁电系测量机构同时也是一个最简单的电压表。直接测量时只能测量较低的电压（不超过量较低的电压（不超过mvmv级）。此外，由于线圈内阻级）。此外，由于线圈内阻RcRc受温度的受温度的影响较大，在被测电压为定值时偏转角影响较大，在被测电压为定值时偏转角将随温度而变，影响将随温度而变，影响准确度。准确度。由于以上原因，磁电系测量机构不能直接用作电压表。由于以上原因，磁电系测量机构不能直接用作电压表。第46页，本讲稿共94页磁电系电压表磁电系电压表扩程方法扩程方法 串联附加电阻的办法，如图串联附加电阻的办法，如图附加电阻由锰铜或其它电阻

37、温度系数小的材料制成。附加电阻由锰铜或其它电阻温度系数小的材料制成。第47页，本讲稿共94页磁电系电压表磁电系电压表扩程扩程附加电阻也有内附式和外附式两种，附加电阻大，意味着功耗越小。附加电阻也有内附式和外附式两种，附加电阻大，意味着功耗越小。小功耗的附加电阻一般都做成内附式，多量程电压表可以把附加电小功耗的附加电阻一般都做成内附式，多量程电压表可以把附加电阻做成分段式。有时附加电阻也称为倍压器。阻做成分段式。有时附加电阻也称为倍压器。例：有一磁电系测量机构，其满偏电流为例：有一磁电系测量机构，其满偏电流为200A，内阻为，内阻为300，欲改成欲改成60量程的电压表，应接多大附加电阻。量程的电

38、压表，应接多大附加电阻。解：解：第48页，本讲稿共94页磁电系电压表参数磁电系电压表参数电压表内阻越大，对被测电路的影响越小，测量误差越电压表内阻越大，对被测电路的影响越小，测量误差越小。小。电压表各量程内阻与相应电压量程的比值是一个常电压表各量程内阻与相应电压量程的比值是一个常数，单位为数，单位为“/V，此值常标注于刻度盘上。是电，此值常标注于刻度盘上。是电压表的重要参数，其值越大越好压表的重要参数，其值越大越好第49页，本讲稿共94页万用表（万用表（Multimeter)万用电表又叫繁用表或多用表，它具有多种用万用电表又叫繁用表或多用表，它具有多种用途、多种量程、携带方便等一系列优点，是电

39、途、多种量程、携带方便等一系列优点，是电工、电子测量中最常用的工具、在电气维修和工、电子测量中最常用的工具、在电气维修和调试工作中被广泛应用。调试工作中被广泛应用。一般万用表可以测量直流电流、直流电压、交一般万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和直流电阻、音频电平等电量。有的万流电压和直流电阻、音频电平等电量。有的万用表还可以测量交流电流、电容、电感以及晶用表还可以测量交流电流、电容、电感以及晶体管体管值、频率等参量。值、频率等参量。第50页，本讲稿共94页万用表万用表外观图外观图万用表有指针式和数字式。指针式万用表是以表头为核心部件的多万用表有指针式和数字式。指针式万用表是以表头为核心

40、部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。数字式多用表的测量功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。数字式多用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便，有些还带有语值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便，有些还带有语音提示功能。音提示功能。第51页，本讲稿共94页万用表万用表面板面板第52页，本讲稿共94页MF50 万用表万用表量程量程直流电压直流电压 有有2.5V 10V 250V 1000V2.5V 10V 250V 1000V五个量程挡位。五个量程挡位。交流电压交流电压 有有10V 50V 250V 1000V10V 50V 250V 1000V四个量程挡位。四个

41、量程挡位。直流电压直流电压 有有2.5mA 25mA 250mA2.5mA 25mA 250mA三个常用档位，及三个常用档位，及100A100A，2.5A2.5A两个扩展量程档位。两个扩展量程档位。电阻电阻 有有1 10 100 1K 10K1 10 100 1K 10K五个倍率挡位。五个倍率挡位。hFE hFE 测量三极管直流放大倍数的专用挡位。测量三极管直流放大倍数的专用挡位。第53页，本讲稿共94页500型万用表型万用表测量机构测量机构万用表由测量机构（习惯上称表头）、测量电路和转换万用表由测量机构（习惯上称表头）、测量电路和转换开关组成。面板上装有转换开关、电阻测量档的调零旋开关组成。

42、面板上装有转换开关、电阻测量档的调零旋钮以及接线柱或插孔等。钮以及接线柱或插孔等。500型万用表的外型，型万用表的外型，500型万用表的电路图。从电路型万用表的电路图。从电路图上可以看出当转换开关位于不同位置时，组成不同图上可以看出当转换开关位于不同位置时，组成不同的测量电路，即可测量不同的电量。转换开关多采用的测量电路，即可测量不同的电量。转换开关多采用多刀多掷开关，左面开关多刀多掷开关，左面开关1是二层三刀十二掷开关，是二层三刀十二掷开关，共十二个档位，右面开关共十二个档位，右面开关K2，是二层二刀十二掷，也有，是二层二刀十二掷，也有十二个掷位。下面分别介绍当开关位于不同档位时，所组十二个

43、掷位。下面分别介绍当开关位于不同档位时，所组成的电路形式及其特点。成的电路形式及其特点。第54页，本讲稿共94页500型万用表原理总图型万用表原理总图第55页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电流测量电路直流电流测量电路第56页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电流测量原理直流电流测量原理采用闭路式分流器来改变电流的量程。这种分流器的特点采用闭路式分流器来改变电流的量程。这种分流器的特点是整个闭合电路的电阻不变，分流器电阻减少的同时，表是整个闭合电路的电阻不变，分流器电阻减少的同时，表头支路的电阻增大了。这种形式的分流器与开路式相比较，头支路的电阻增大了。这种形式的分流器与开路

44、式相比较，更适合于万用表。因为万用表转换开关经常转动，接触不更适合于万用表。因为万用表转换开关经常转动，接触不好，对于开路式分流器来讲就会造成分流器断开，表头损好，对于开路式分流器来讲就会造成分流器断开，表头损坏。而在闭路式的分流器中，接触不好只不过该档电路不坏。而在闭路式的分流器中，接触不好只不过该档电路不通，而不会造成表头的损坏。通，而不会造成表头的损坏。第57页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电流测量原理直流电流测量原理当转换开关置于不同档位时，该档的电流量程，即满偏电流值可按当转换开关置于不同档位时，该档的电流量程，即满偏电流值可按下式计算。下式计算。式中：式中：I电流量程表

45、头满偏时被测电路电流；电流量程表头满偏时被测电路电流；Ic表头满偏电流；表头满偏电流；Rsh该量程的分流电阻；该量程的分流电阻；Rc该量程的表头支路总电阻。该量程的表头支路总电阻。第58页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电流测量原理直流电流测量原理例如开关置于右边第二档，该档的分流器电阻例如开关置于右边第二档，该档的分流器电阻sh=675sh=67567.567.56 61.51.5750750；表头支路的总电阻为；表头支路的总电阻为2.252.2512122.52.51 10.250.2518k18k；表头满偏电流为；表头满偏电流为40A40A；可求得该档量程为；可求得该档量程为m

46、 m。计算式中。计算式中2.5k2.5k为表头内阻，式中为表头内阻，式中0.25k0.25k为可调电阻动触点右端的电为可调电阻动触点右端的电阻值，考虑到每一只表头的内阻都不可能完全相等，如阻值，考虑到每一只表头的内阻都不可能完全相等，如果某一表头内阻有些相差就要调可调节电阻值，使表头果某一表头内阻有些相差就要调可调节电阻值，使表头支路总电阻保持为支路总电阻保持为kk。第59页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电压测量电路直流电压测量电路第60页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电压测量原理直流电压测量原理当转换开关置于直流电压档，组成的电路如图所示，当转换开关置于直流电压档，组

47、成的电路如图所示，图中采用图中采用“共用式共用式”的附加电阻。用这种方法改变的附加电阻。用这种方法改变量程比用图所示的量程比用图所示的“单独配用式单独配用式”的附加电阻改变量的附加电阻改变量程的优点是电阻总值小，若用电阻丝绕制，可以节省材程的优点是电阻总值小，若用电阻丝绕制，可以节省材料。缺点是低量程电阻如烧断，高量程也不能使用。料。缺点是低量程电阻如烧断，高量程也不能使用。第61页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电压测量原理直流电压测量原理当转换开关置于不同量程的档位时，指针满偏所对应的当转换开关置于不同量程的档位时，指针满偏所对应的被测电压按下式计算：被测电压按下式计算：U=Ic

48、(Rc+Rad)式中式中:Ic等效表头的电路满偏值；等效表头的电路满偏值；Rc等效表头的内阻等效表头的内阻 Rad附加电阻。附加电阻。第62页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电压测量原理直流电压测量原理所谓等效表头是指表头与分流器所组成的电路，可以用一所谓等效表头是指表头与分流器所组成的电路，可以用一个等效电路表示，如图的表头部分，可等效成一个个等效电路表示，如图的表头部分，可等效成一个50A、内阻为内阻为k的表头。的表头。500型万用表除用转换开关获得五种不同量程的直流型万用表除用转换开关获得五种不同量程的直流电压测量档之外，还另设有一个电压测量档之外，还另设有一个2500的插孔，

49、当的插孔，当电表作为电表作为2500高压电压表使用时，附加电阻为高压电压表使用时，附加电阻为10，等效表头的电流为，等效表头的电流为250A，内阻为，内阻为.52k。第63页，本讲稿共94页500型万用表型万用表直流电压测量原理直流电压测量原理习惯上把等效表头满偏电流习惯上把等效表头满偏电流Ic的倒数称为电压灵敏度，的倒数称为电压灵敏度，500型万用表直流电压测量电路的电压灵敏度为型万用表直流电压测量电路的电压灵敏度为（注意不要与（注意不要与SU混淆）混淆）1/Ic=1/5010-6=20000*Q/V2500量程的电压灵敏度为量程的电压灵敏度为1/Ic=1/25010-6=4000*Q/V第

50、64页，本讲稿共94页500型万用表型万用表交流电压测量电路交流电压测量电路第65页，本讲稿共94页500型万用表型万用表交流电压测量原理交流电压测量原理当转换开关置于交流电压档，组成的电路如上图所示。当转换开关置于交流电压档，组成的电路如上图所示。常用整流电路有半波和全波二种，常用整流电路有半波和全波二种，500型万用表采用型万用表采用两只二极管组成半波整流电路。这种电路与只有一只两只二极管组成半波整流电路。这种电路与只有一只整流管组成的半波整流电路相比，由于负半波时整流管组成的半波整流电路相比，由于负半波时D2导通，就可以基本消除导通，就可以基本消除D1上所受的反压以及通过上所受的反压以及