《电器测量技术》磁电系电流表 （举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《电器测量技术》磁电系电流表-讲义 1. 熟悉磁电系电流表的结构和工作原理。 2. 熟悉磁电系电流表的技术特性和应用范围。 3. 掌握磁电系电流表的使用维护方法。 知识点一 结构和工作原理 1、 结构 磁电系电流表由磁电系测量机构(也称表头)和测线路--分流器构成。图1是最基本的磁电系电流表电路。图中Rf是分流电阻，它并接在测机构的两端。 图1 电流表的分流 Rc-测量机构内阻；Rf-分流电阻 由于磁电系测量机构的过载能力很小，如果直接用于电流测量，则电流量程很小，往往只有几十微安至几十毫安。所以必须用分流器扩大其量程，才能适应从微安级到千安级的电流测量要求。分流器(即分流电阻)的作用是对被测电流I分流，使得通过表头的电流Ic能够被表头承受，并使电流Ic、与被测电流I之间保持严格的比例关系。 在一个电流表中，采用不同电阻值的分流电阻，可以制成多量程电流表，如图2所示。多量程电流表的分流器可以有两种连接方法。一种是开路连接方式，如图2(a)所R、一测量机构内阻，Ri-分流电阻示，它的优点是各量程具有独立的分流电阻，互不干扰，调整方便。但它存在严重的缺点，因为开关的接触电阻包含在分流电阻支路内，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；另外，当载流换挡时，被测电流全部流经表头，将会使表头过载甚至损坏。所以开路连接方式实际上是不采用的。实用的多量程电流表的分流器都采用图2(b)中的闭路连接方式，在这种电路中，对应每个量程在仪表外壳上有一个接线柱。在一些多用仪表(如万用表)中，也有用转换开关切换量程的。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。但这种电路中，任何一个分流电阻的阻值发生变化时，都会影响其他量程，所以调整和修理都比较烦琐。 图2 多量程电流表电路 以上所述的分流器都是封装在仪表外壳之内的，另外还有用于大电流测量的外附分流器，如图3所示。外附分流器主要用于测量50A以上的电流，这是因为测量大电流时分流电阻的温度较高，体积也很大，采用外附分流器可以减小温度对仪表的影响。外附分流器上有两对接线端钮，粗的一对称为“电流端钮”，测量时串接在被测电路中；细的一对称为电位端钮”，测量时与表头连接(如图3(b)所示)。这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减小接触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“额定电流”和“额定电压”。额定电流是指电流表量程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的电压值。国家标准规定，外附分流器的额定电压为30 mV、45 mV、75 mV、100 mV、150 mV和300 mV。当表头的电压量程(即表头电流量程与内阻Rc的乘积)与外附分流器的额定电压相等时，表头与外附分流器连接后其量程就等于外附分流器的额定电流。例如，一只量程为150A的磁电系电流表，标明需配用“150A、75mV”的分流器，它的标度尺按满刻度150A刻度。如该表配用“150A75 mV”的分流器时，它的量程就是150A。如配用“450 A、75 mV”的分流器时，它的量程就是450A。此时，该表的指示数应乘以3，才是实际测到的电流值。 图3 外附分流器及其接线图 2、 工作原理 下面着重介绍分流器扩大量程的基本原理。 如图4所示，根据欧姆定律和并联电路的特点，可以得到 IcRc=I 所以 Ic=I (1) 由式(1)可知，对某一电流表而言，Rc和Rf是固定不变的，所以通过表头的电流Ic与被测电流I成正比。根据这一正比关系对电流表标度尺进行刻度，就可以指示出被测电流I的大小。 如果用n表示量程扩大的倍数，即 N= (2) 则由式(1)可得 上式表明，将表头的电流量程扩大n倍，则分流电阻Rf的阻值应为表头内阻Rc的，即量程扩大的倍数越大，分流电阻的阻值就越小。另外，当确定表头及需要扩大量程的倍数以后，可以由式(2)计算出所需要的分流电阻的阻值。 多量程电流表扩大量程的基本原理与上述相同，只是其计算过程比较复杂。 例1 有一只磁电系表头，满偏电流为500μA，内阻为200Ω。现在要把它制成量程为1A的电流表，则应选用阻值为多少的分流电阻?若需利用该表头测量100A的电流，应选用何种规格的外附分流器? 解：量程扩大倍数为 n===2000 所以分流电阻为 Rf=Rc=×200Ω≈0.1Ω 故应选用0.1Ω的分流电阻。 若要用此表测量100A的电流，选用外附分流器时，应考虑测量机构满偏时的电压，即 Uc=IcRc=500×10-6×200 V=100 mV 所以，应选用“150A，100 mV”的外附分流器。 磁电系电流表由哪两部分构成（ ） A. 表头和整流器 B. 表头和分流器 C. 表头和变压器 D. 表头和电感器 【答案】B 【解析】磁电系电流表由磁电系测量机构（也称表头）和测量线路——分流器构成。 1. 磁电系测量机构直接用于电流测量时，电流量程通常为（ ） A. 几十安至几千安 B. 几十毫安至几十安 C. 几十微安至几十毫安 D. 几十微安以下 【答案】C 【解析】由于磁电系测量机构的过载能力很小，如果直接用于电流测量，则电流量程很小，往往只有几十微安至几十毫安。 2. 多量程电流表分流器开路连接方式的缺点不包括以下哪一项（ ） A. 各量程分流电阻互不干扰 B. 开关接触电阻使仪表误差增大 C. 载流换挡时可能损坏表头 D. 调整和修理比较烦琐 【答案】A 【解析】开路连接方式各量程具有独立的分流电阻，互不干扰是优点，不是缺点。其存在开关接触电阻包含在分流电阻支路内使仪表误差增大、载流换挡时可能损坏表头等缺点。 3. 实用的多量程电流表分流器采用什么连接方式（ ） A. 开路连接方式 B. 闭路连接方式 C. 串联连接方式 D. 并联连接方式 【答案】B 【解析】实用的多量程电流表的分流器都采用闭路连接方式，开路连接方式存在严重缺点实际不采用。 1. 外附分流器主要用于测量多少A以上的电流（ ） A. 10A B. 20A C. 30A D. 50A 【答案】D 【解析】外附分流器主要用于测量50A以上的电流，因为测量大电流时分流电阻温度高、体积大，采用外附分流器可减小温度对仪表的影响。 2. 外附分流器上一般不标明电阻值，而标明什么（ ） A. 额定功率和额定电流 B. 额定电流和额定电压 C. 额定电压和额定电阻 D. 额定功率和额定电阻 【答案】B 【解析】外附分流器上一般不标明电阻值，而标明“额定电流”和“额定电压”。 3. 当表头的电压量程与外附分流器的额定电压相等时，表头与外附分流器连接后其量程等于什么（ ） A. 分流器的电阻值 B. 表头的内阻值 C. 外附分流器的额定电流 D. 表头的满偏电流 【答案】C 【解析】当表头的电压量程（即表头电流量程与内阻Rc的乘积）与外附分流器的额定电压相等时，表头与外附分流器连接后其量程就等于外附分流器的额定电流。 · 磁电系电流表结构要点：磁电系电流表由表头和分流器构成。表头过载能力弱，直接测电流量程小。分流器用于扩大量程，使通过表头的电流在其承受范围内且与被测电流成比例。多量程电流表分流器有开路和闭路连接方式，实用多为闭路连接，外附分流器用于大电流测量。 · 多量程电流表连接方式要点：开路连接方式各量程有独立分流电阻，互不干扰但存在开关接触电阻增大误差、载流换挡损坏表头等缺点，实际不采用。闭路连接方式用转换开关切换量程，接触电阻不影响误差和表头，但分流电阻阻值变化会影响其他量程，调整修理较烦琐。 · 外附分流器要点：主要用于测量50A以上电流，有两对接线端钮，粗“电流端钮”串接在被测电路，细“电位端钮”与表头连接，可减小接触电阻影响。不标电阻值，标“额定电流”和“额定电压”，国家标准有规定规格。选择时要使表头满偏电压与外附分流器额定电压相等。 知识点二 技术特性和应用范围 1. 技术特性 磁电系电流表除具备磁电系测量机构共有的技术特性(如准确度高、灵敏度高等)外，作为电流测量仪表还具有如下特性： (1) 内阻很小。由于分流电阻并联在表头两端，可扩大表头的量程，所以磁电系电流表的内阻很小，在测量过程中，对被测电路影响很小。 (2) 结构比较复杂，成本较高。 (3) 应用范围广。 2. 应用范围 磁电系电流表主要用于直流电路中电流的测量。利用外附分流器，其量程范围从几微安到几百安。 磁电系电流表除具备磁电系测量机构共有的技术特性外，作为电流测量仪表其内阻具有什么特点（ ） A. 很大 B. 很小 C. 中等 D. 不确定 【答案】B 【解析】由于分流电阻并联在表头两端，可扩大表头的量程，所以磁电系电流表的内阻很小，在测量过程中，对被测电路影响很小。 1. 磁电系电流表的结构特点为（ ） A. 结构简单，成本低 B. 结构比较复杂，成本较高 C. 结构复杂，成本低 D. 结构简单，成本较高 【答案】B 【解析】磁电系电流表结构比较复杂，成本较高。 2. 磁电系电流表主要用于测量（ ） A. 交流电路电流 B. 直流电路电流 C. 交直流电路电流 D. 高频电路电流 【答案】B 【解析】磁电系电流表主要用于直流电路中电流的测量。 3. 利用外附分流器，磁电系电流表的量程范围可以从（ ） A. 几毫安到几十安 B. 几微安到几百安 C. 几微安到几十安 D. 几毫安到几百安 【答案】B 【解析】利用外附分流器，其量程范围从几微安到几百安。 1. 磁电系电流表内阻小对被测电路有什么影响（ ） A. 影响很大 B. 影响较小 C. 无影响 D. 无法确定 【答案】B 【解析】磁电系电流表内阻很小，在测量过程中，对被测电路影响很小。 2. 以下属于磁电系电流表技术特性的是（ ） A. 准确度低 B. 灵敏度低 C. 准确度高、灵敏度高 D. 准确度和灵敏度不确定 【答案】C 【解析】磁电系电流表除具备磁电系测量机构共有的技术特性，如准确度高、灵敏度高等。 3. 磁电系电流表在测量时，分流电阻的作用是（ ） A. 减小内阻 B. 增大内阻 C. 不影响内阻 D. 使内阻不确定 【答案】A 【解析】由于分流电阻并联在表头两端，可扩大表头的量程，且使磁电系电流表内阻变小。 · 磁电系电流表技术特性：磁电系电流表除具有磁电系测量机构准确度高、灵敏度高的共性外，自身内阻很小，测量时对被测电路影响小。但结构比较复杂，包含多个精密部件，加工和装配精度要求高，导致成本较高。这些特性决定了它在电流测量方面的性能和适用场景。 · 磁电系电流表应用范围：磁电系电流表主要用于直流电路中电流的测量。利用外附分流器，其量程范围可从几微安到几百安，能满足不同大小直流电流的测量需求。因其内阻小、准确度高，在需要精确测量直流电流的场合应用广泛，如电子电路实验、电气设备检测等。 · 磁电系电流表量程扩大原理：磁电系电流表通过并联外附分流器来扩大量程。表头只能测量小电流，并联分流电阻后，根据并联电路电流分配规律，大部分电流从分流电阻流过，小部分通过表头。合理选择分流电阻阻值，可使表头电流与总电流成比例，从而实现将量程扩大到所需范围，适应不同电流测量场景。 知识点三 使用维护方法 1、 直流电流的测量方法 在工程测量中，一般用磁电系电流表直接与负载串联，使被测电流流过电流表，如图1所示。这种方法可以测量10-6~102A的直流电流。 图1 直流电流的测量方法 电流表接入被测电路后，电路的工作状态与电流表接入前是不相同的，相当于在电路中串联了一个电阻，从而U使被测电流比实际值小(I=)。为了减小电流表接入后其内阻RA的影响，RA应远小于负载电阻 R。一般规定，内阻RA与负载电阻R之比应不大于允许相对误差γ的1/5。 2、 合理选择电流表 1. 根据被测量准确度要求，合理选择电流表的准确度。一般地讲，0.1~0.2级的磁电系电流表适合用于标准表及精密测量中；0.5~1.5级磁电系电流表适合用于实验室中进行测量；1.0~5.0级磁电系仪表适合用于工矿企业中作为电气设备运行监测和电气设备检修使用。 2. 根据被测电流大小选择相应量程的电流表。盲目选择量程，过大会造成测量准确度下降，过小会造成电流表损坏。 3. 根据使用环境，选择适合电流表使用条件的组别。 4. 合理选择电流表内阻。对电流表而言，要求其内阻越小越好，通常要求电流表的内阻要小于被测电路内阻阻值的百分之一。 例1 用电流表测量负载电阻为100Ω的电路的电流，若要求其测量结果的误差不大于±5.0%，应如何选择电流表的内阻? 解：根据规定 ≤γ 则有 RA≤γ=×5.0%Ω=1.0Ω 即所选用的电流表的内阻不应大于1.0Ω。 3、 测量前的检查 测量前，应检查电流表指针是否对准“0”刻度线。如果没对准，应调节调零器，使指针对准“0”刻度线。 4、 电流表与被测电路的连接 测量时，应将电流表串接于被测电路的低电位一侧。当被测电流较大时(大于50A)，应先将外附分流器的电位端钮连接好，然后再把电流端钮串接于被测电路中。这里需要注意电流表端钮的符号：对单量程电流表，被测量电流应从标有“＋”的端钮流入电流表，从标有“－”的端钮流出电流表：对多量程电流表，标有“*”是公共端钮，如果其他端钮标有“＋”符号，则应使被测电流从“＋”端钮流入，从“*”端钮流出；如果其他端钮标有“－”符号，则连接正好与上述情况相反。 5、 正确读数 读数时，应让指针稳定后再进行读数，并尽量使视线与刻度盘保持垂直。如果刻度盘有反射镜，应使指针和指针在镜中的影像重合，以减小误差。 6、 维护方法 由于磁电系电流表的过载能力很小，使用时一定要注意连接电路的极性和量程的选择。若在测量中发现指针反向偏转或正向偏转超过标度尺上满刻度线，应立即断电停止测量，待连接正确或重新选择更大量程的电流表后再进行测量。另外，当测量工作完毕后，应先断电源，再从测量电路中取下电流表，将其放置在干燥、通风和阴凉的环境中对灵敏度、准确度很高的微安表和毫安表，应用导线将正负端钮连接起来，以保护仪表的测量机构。 在工程测量中，一般用磁电系电流表直接与负载串联测量直流电流，可测量的电流范围是（ ） A. 10-7~103A B. 10-6~102A C. 10-5~101A D. 10-8~104A 【答案】B 【解析】在工程测量中，一般用磁电系电流表直接与负载串联，可测量10-6~102A的直流电流。 1. 0.1 - 0.2级的磁电系电流表适合用于（ ） A. 工矿企业中作为电气设备运行监测 B. 实验室中进行测量 C. 标准表及精密测量中 D. 电气设备检修使用 【答案】C 【解析】0.1 - 0.2级的磁电系电流表适合用于标准表及精密测量中。 2. 用电流表测量负载电阻为100Ω的电路的电流，若要求测量结果的误差不大于±5.0%，所选用的电流表的内阻不应大于（ ） A. 0.5Ω B. 1.0Ω C. 1.5Ω D. 2.0Ω 【答案】B 【解析】根据规定，当要求测量结果误差不大于±5.0%时，RA≤γ = ×5.0%Ω = 1.0Ω，即所选用的电流表的内阻不应大于1.0Ω。 3. 测量前，应检查电流表指针是否对准“0”刻度线，如果没对准，应调节（ ） A. 调零器 B. 量程开关 C. 表盘旋钮 D. 电流端钮 【答案】A 【解析】测量前，应检查电流表指针是否对准“0”刻度线，如果没对准，应调节调零器，使指针对准“0”刻度线。 1. 对单量程电流表，被测量电流应从标有（ ）的端钮流入电流表。 A. “＋” B. “－” C. “*” D. 任意端钮 【答案】A 【解析】对单量程电流表，被测量电流应从标有“＋”的端钮流入电流表，从标有“－”的端钮流出电流表。 2. 读数时，为减小误差，应尽量使视线与刻度盘保持（ ） A. 平行 B. 45度角 C. 垂直 D. 60度角 【答案】C 【解析】读数时，应让指针稳定后再进行读数，并尽量使视线与刻度盘保持垂直，如果刻度盘有反射镜，应使指针和指针在镜中的影像重合，以减小误差。 3. 由于磁电系电流表的过载能力很小，使用时若发现指针正向偏转超过标度尺上满刻度线，应（ ） A. 继续测量 B. 立即断电停止测量 C. 更换量程小的电流表 D. 调整指针位置 【答案】B 【解析】由于磁电系电流表的过载能力很小，使用时若发现指针正向偏转超过标度尺上满刻度线，应立即断电停止测量，待重新选择更大量程的电流表后再进行测量。 · 直流电流测量方法：在工程测量中，常用磁电系电流表直接与负载串联测量直流电流，测量范围为10-6~102A。电流表接入电路相当于串联电阻，会使被测电流比实际值小，为减小影响，其内阻RA应远小于负载电阻R，一般规定RA与R之比不大于允许相对误差γ的1/5。 · 电流表的合理选择：要根据被测量准确度要求选准确度等级，0.1 - 0.2级用于标准表及精密测量，0.5 - 1.5级用于实验室测量，1.0 - 5.0级用于工矿企业设备监测和检修。还要依据被测电流大小选量程，避免过大或过小，同时根据使用环境选适合组别，且电流表内阻越小越好，通常小于被测电路内阻百分之一。 · 电流表的使用与维护：使用时注意连接电路极性和量程选择，若指针反向或超满刻度要立即断电。测量时串接在低电位一侧，大电流时先连外附分流器电位端钮再串电流端钮。测量完毕先断电再取表，放在干燥通风阴凉处，高灵敏度准确度的微安表和毫安表要用导线连接正负端钮保护测量机构。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$