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1、学习必备欢迎下载课 程 名 称电工仪表与测量执 教 者余大华课题名称课题 7、电动系仪表授课地点实训楼 4-2 授 课 时 间10 月 15 日，第 7 周，星期三，第5、6 节授课班级13 电气 1 班10 月 15 日，第 7 周，星期三，第7、8 节13 电气 2 班授 课 类 型公共课（）专业课（） 实践课（）教学目标、要求教学重点、教学难点、教学方法实习法教学手段ppt 复习旧课无导入新课教学过程时间分配一、概述1、电动系仪表和电磁系仪表在结构上的区别电动系仪表和电磁系仪表在结构上的区别是：用可动线圈代替了可动铁片，这样就基本上消除了磁滞和涡流的影响，使电动系仪表的准确度得到了提高，
2、所以在需要精密测量交流电流、电压时，多采用电动系仪表。换句话说，电动系测量机构主要由固定线圈和可动线圈组成。2、电动系仪表结构上的特点电动系仪表结构上的主要特点是它有固定线圈和可动线圈，两者可分别通过两个不同的电流，这就使得电动系仪表能够测量电功率、相位等与两个电量有关的量。二、电动系测量机构（一）电动系测量机构的结构如图 1 所示。图 1 固定线圈一般都分成两段,其目的是：能获得较均匀的磁场；便于改换电流量程。游丝的作用除了产生反作用力矩外，还起引导电流进入可动线圈的作用。（二）电动系测量机构的工作原理电动系测量机构是利用两个通电线圈之间产生电动力作用的原理制成的，如图2 所示。图 2 学习
3、必备欢迎下载当固定线圈中通入电流I时，将产生磁场B。同时在可动线圈中通入电流I2，可动线圈中的电流就受到固定线圈磁场的作用力，产生转动力矩，从而推动可动部分发生偏转，直到与游丝产生的反作用力矩相平衡为止，指针停在某一位置，指示出被测量的大小。电动系测量机构测量直流时，指针的偏转角与两线圈中电流的乘积成正比，即IIK21电动系测量机构测量交流电时，仪表指针的偏转角不仅与通过两个线圈电流的有效值I、I的乘积有关，而且还与两电流相位差的余弦cos 有关，即cos21IIK上述两式中，K并非常数，它不仅与两线圈的结构有关，而且还与偏转角有关。（三）电动系仪表的技术特性优点：1、准确度高。由于电动系测量
4、机构中没有铁磁物质，所以不存在磁滞误差，准确度等级可达 0.1. 2、交直流两用，并且能测量非正弦电流的有效值。3、能构成多种仪表，测量多种参数。4、电动系电流表、电压表刻度不均匀，功率表刻度基本均匀。缺点：1、仪表读数易受外磁场的影响。这是因为空气的磁阻很大，固定线圈产生的磁场较弱的缘故。为了减小外磁场的干扰，应采取磁屏蔽和无定位结构。2、本身消耗功率大。电动系电流表的内阻较大，电压表的内阻较小。3、过载能力差。这是因为有电流要流过游丝和可动线圈的缘故。4、电动系电流表、电压表的标度尺刻度不均匀。由此可以看出，由电动系测量机构制成的电流表和电压表用于直流测量时，性能不如磁电系电流表和电压表。
5、但用于测量交流电流和电压时，其准确度比电磁系测量机构的高。所以常用于制成0.5 级以上的交流精密仪器。二、电动系电流表和电压表（一）电动系电流表1、电动系电流表的构成将电动系测量机构的固定线圈和可动线圈串联起来就构成了最简单的电动系电流表。当将其接入被测电路时，电路图如教材P68 图 5-4（a）所示。此时。测量机构的偏转角与被测电流的平方有关，且量程较小，一般在0.5A 以下。2、 电动系电流表量程的变换将固定线圈、可动线圈分别串联一定的电阻后再并联，或用分流电阻与可动线圈支路的方法来扩大电流表的量程，如教材P68 图 5-4（b） 、(c)所示。（二）电动系电压表1、电动系电压表的构成将电
6、动系测量机构的固定线圈与可动线圈串联后，再与附加电阻串联起来就构成了电动系电压表，如教材P69 图 5-6 所示。此时，由于固定线圈和可动线圈中流过的电流与仪表两端锁甲的被测电压成正比，所以测量机构的偏转角与被测电压的平方有关。2、电动系电压表量程的变换改变附加电阻的大小可以改变电压表的量程，如教材P69 图 5-6 所示。三、单相电动系功率表1、电动系功率表原理电路学习必备欢迎下载如图 3 所示。图 3 2、电动系功率表的符号如图 4所示。图 4 3、电动系功率表的结构及工作原理匝数少、导线粗的固定线圈与负载串联，通过固定线圈的电流等于负载电流，因此，固定线圈又叫功率表的电流线圈匝数多、导线
7、细的可动线圈与分压电阻Rv 串联后再与负载并联，加在该支路两端的电压等于负载电压，所以可动线圈又称为功率表的电压线圈。4、功率表的量程及扩大功率表的功率量程主要由电流量程和电压量程来决定。所以，功率量程的扩大也要通过电流量程和电压量程的扩大来实现。（1）电流量程的扩大通过改变电流分段线圈的串并联来可以成倍地改变功率表的电流量程，如图5所示。图 5 串联时量程小，并联时量程大。（2）电压量程的扩大通过给电压线圈串联不同阻值分压电阻可以扩大功率表的电压量程，如图6 所示。图 6 实际上，只要在功率表中选定不同的电流量程和电压量程，功率量程也就随之确定了。【例】 D19W 型功率表的电流量程为5 1
8、0A，电压量程为150 300 V，其功率量程有：学习必备欢迎下载P1=5150=750WP2=10150=1500W 或 P2 =5300=1500WP3=10300=3000W 这里的功率是指负载的功率因数cosj1 时的情况。而感性或容性负载的cos1 ，所以，上述量程是指最大功率量程。四、功率表的正确使用1. 正确选择量程选择时，要使功率表的电流量程略大于被测电流，电压量程略高于被测电压。例 有一感性负载，额定功率为400W，额定电压为220V，cos 0.75。现要用功率表去测量它实际消耗的功率，试选择所用功率表的量程。解：因为负载额定电压为220V，应选功率表电压量程为300V。负
9、载额定电流为A 故确定选用电流量程为2.5 A，电压量程为300V，功率量程为3002.5=750W 的功率表。2. 要正确接线（1）功率表应按照“ 发电机端守则” 进行接线。发电机端守则的内容：电流线圈：使电流从发电机端流入，电流线圈与负载串联。电压线圈：保证电流从发电机端流入，电压线圈支路与负载并联。电压线圈前接方式，适用于负载电阻比功率表电流线圈电阻大得多的情况，如图 7 所示。图 7 电压线圈后接方式，适用于负载电阻比功率表电压线圈支路电阻小得多的情况,如图 8 所示。图 8为保证功率表安全可靠地运行，常将电流表、电压表与功率表联合使用。如图9 所示。图 9 （2）功率表指针反偏现象及
10、处理实际测量中，如果功率表接线正确，但指针仍反转的情况发生在：42.275.0220400cosUPI学习必备欢迎下载负载端含有电源，并且负载不是消耗而是发出功率时；三相电路的功率测量中。解决方法：在切断电源之后，将电流线圈的两个接线端对调，并且将测量结果前面加上负号。但不得调换功率表电压线圈支路的两个接线端。3. 要正确读数功率表的标度尺上只标有分格数，而不标瓦特数。当选用不同的量程时，功率表标度尺的每一分格所表示的功率值不同。通常把每一分格所表示的瓦特数称为功率表的分格常数。功率表的分格常数也可按下式计算UN 功率表的电压量程IN 功率表的电流量程m 功率表标度尺满刻度的格数。则，被测功率
11、：PC 例 若选用一只功率表，它的电压量程为300V、电流量程为2.5A ，标度尺满刻度格数为150格，用它测量某负载消耗的功率时，指针偏转100 格。求负载消耗的功率。解：先求功率表的分格常数：W/格被测功率：W 五、低功率因数功率表1、低功率因数功率表的用途用普通功率表测量低功率因数电路的功率，不仅读数困难，而且测量误差很大。因此，必须采用专门的低功率因数功率表。低功率因数功率表是专门用来测量低功率因数负载功率的仪表。2、低功率因数功率表的构造低功率因数功率表的构造工作原理与普通功率表基本相同，在构造上的不同之处主要有：（1）标度尺应按较低的功率因数来刻度。（2）为了减小摩擦，提高灵敏度，
12、通常采用游丝支撑、光标指示结构。使仪表在较小的转矩下工作。（3）在仪表结构上采用误差补偿措施。加补偿线圈。如图10 所示。图 10 通过补偿线圈的电流抵消了电流线圈中因流过电压线圈支路的电流所造成的误差，从而在功率表的读数中消除了电压线圈支路功率损耗的影响。mNNIUC51505.2300mNNIUC5001005CP学习必备欢迎下载加补偿电容。如图11 所示。图 11 电容器 C 并联在电压支路的附加电阻的一部分上，从而可以使原来的电感电路转变为纯电阻性电路，达到消除误差的目的。3、低数功率因功率表的使用（1）要正确接线低功率因数功率表的接线也应遵守“发电机端守则”。对具有补偿线圈的低功率因数功率表，必须采用电压线圈后接的接线方式。（2）要正确读数低功率因数功率表的分格常数可按下式计算: 式中额定功率因数cos1 被测功率: C （3）应注意， 使用低功率因数功率表时，被测电路的功率因数cos 不得大于功率表额定功率因数cosN。否则会发生仪表电压、电流量程并未达到额定值，而指针却已超出满刻度，从而造成仪表的损坏。作业布置P88 复习思考题填空题5-1 7,5-11,5-19教学后记mNNNcosIUC