二、几种常用仪表的结构特点
1.磁电式仪表
磁电式仪表由固定部分和转动部分组成。固定部分为一块磁性很强的永久磁铁,一般由铬钢或镍铝钢制成,形成一个强磁场;转动部分由转动线圈、转轴、游丝和指针等构成,转动线圈中间有固定的圆柱形铁芯,被测电流通过游丝进入转动线圈。
当被测电流通过转动线圈时,在磁铁磁场的作用下,转动线圈产生一个转动力矩,仪表的指针随之偏转;同时,装在转轴上的游丝产生反作用力矩。当转动力矩和反作用力矩大小相等时,指针随线圈停止转动。指针偏转角的大小与被测电流的大小成正比,根据指针偏转角度,可以在表盘L直接读出被测电流的数值。
磁电式测量仪表具有测量灵敏度高、受外磁场影响小、刻度均匀、阻尼强与消耗能量小等优点;它的缺点是只能用来测量不太大的直流,过载能力较差,而且结构复杂,价格较贵。
测量直流用的仪表大多是磁电式仪表,可作为电流表、电压表。万用表的表头都选用磁电式仪表,其交流电的测量是将被测电流整流后送入转动线圈,来实现交流测量。
2.电磁式仪表
根据仪表指针转动力矩的产生方式,电磁式仪表又分为吸引型和排斥型两种。吸引型电磁式仪表主要由固定线圈、偏芯动铁片、转轴、游丝和指针等组成。固定线圈为一扁芯线圈,测量时输入被测电流,动铁片位于扁芯线圈旁边,它与转轴和指针相连。当被测电流通过固定线圈时,在线圈周围产生磁场,偏芯动铁片在磁场的作用下被吸入线圈,指针也随之偏转。当转动力矩与游丝产生的反作用力矩平衡时,指针便稳定在某一确定的位置,指示出被测量值。
排斥型电磁式仪表除了有动铁片外,还有定铁片,其固定线圈为圆芯线圈,动、定铁片置于圆芯线圈之中。当被测的电流通过线圈时,线圈的磁场使动铁片和定铁片同时磁化,两铁片的同性磁极互相排斥,产生转动力矩,使动铁片带动指针偏转。反作用力矩同样由游丝产生。
电磁式测量机构具有结构简单、价格低廉、过载能力强、交直流两用等优点;它的缺点是刻度不均匀,消耗能量大,测量机构本身的磁场较弱,易受外磁场影响,以至于准确度不高。
电磁式仪表一般作为电流表、电压表,用于直流和交流电路的测量。测量交流电时,仪表所指示的数值是交流电的有效值。
电磁式仪表多安装在固定位置作监测用,如开关板式仪表多为电磁式仪表。
功率因数表采用电磁式仪表,可用来直接测量交流电路的电压和电流之间的相位角。
3.电动式仪表
电动式仪表由转动线圈和固定线圈组成,转动线圈和固定线圈中无铁芯的称无铁电动式仪表,有铁芯的称铁磁电动式仪表。
电动式仪表的固定线圈一般用较粗的导线绕成两组,可以串联或并联连接;转动线圈采用较细的导线绕制,与转轴相连,转轴上装有指针和游丝等。
当被测电流通过固定线圈时,线圈产生大小与电流成正比的磁场。同时转动线圈中通过电流I2,转动线圈在固定线圈磁场的作用下产生转动力矩,使转动线圈偏转一个角度。当转动力矩与游丝反作用力矩平衡时,指针的偏转角即表示被测量的数值。
在固定线圈和转动线圈中分别设置一个铁芯,就可以得到较强的磁场,成为铁磁电动式仪表。铁磁电动式仪表磁场得到加强,则可增大转动线圈的作用力矩,同时受外界磁场的干扰减小。
电动式测量仪表具有准确度高、使用范围广等优点,它不仅可测量交直流的电流和电压,还可测量交流电的功率和相位。由于它具有较高的测量准确度,特别适合对交流电进行精密测量。它的缺点是自身功耗较大,过载能力小,价格较贵。
电动式仪表的固定线圈和转动线圈串联相接,就可构成毫安表,直接测量5~100mA的小电流;采用低电阻分流的方法,可构成电流量程可达20 A的安培表;毫安表与无电抗电阻串联就可构成电压表;电动式仪表的主要用途是构成瓦特表。
2.7 电工仪表的使用
维修电工在日常工作中,常用的电工仪表有万用表、兆欧表、功率表、电度表等,这里首先介绍万用表。
万用表是一种多功能、多量程便携式测量仪表,一般可用来测量电阻、直流电流、直流电压、交流电压、三极管放大倍数等。万用表分机械式和数字式两种,每一种又有很多型号。
一、机械式万用表的使用
1.机械式万用表的结构
机械式万用表主要由表头、测量电路和转换开关三部分构成,如图2-2所示。
1)表头。它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表。万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值,这个值越小,表头的灵敏度越高。测电压时的内阻越大,其性能就越好。表头上有四条刻度线,它们的功能如下:第一条(从上到下)标有“R”或“Ω”,指示的是电阻值,转换开关在欧姆挡时,即读此条刻度线。第二条标有“∽”和“VA”,指示的是交直流电压和直流电流值,当转换开关在交直流电压或直流电流挡,量程在除交流10 V以外的其他位置时,即读此条刻度线。第三条标有“10 V”,指示的是10 V的交流电压值,当转换开关在交直流电压挡,量程在交流10 V时,即读此条刻度线。第四条标有“dB”,指示的是音频电平。
2)测量电路。测量电路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路,它由电阻、半导体元件及电池组成。它能将各种不同的被测量(如电流、电压、电阻等)、不同的量程,经过一系列的处理(如整流、分流、分压等)统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。
3)转换开关。其作用是用来选择各种不同的测量电路,以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个,分别标有不同的挡位和量程。
2.符号含义
1)“∽”表示交直流。
2)“V-2.5 KV 4 000Ω/V”表示对于交流电压及2.5 kV的直流电压挡,其灵敏度为4 000Ω/V。
3)“A-6-Ω”表示可测量电流、电压及电阻。
4)“45-65-1 000 Hz”表示使用频率范围为1 000 Hz以下,标准工频范围为45~65 Hz。
5)“DC 2 000Ω/V”表示直流挡的灵敏度为2 000Ω/V。
3.机械式万用表的使用方法
由于万用表种类型号很多,在使用前要做好测量的准备工作。
1)熟悉转换开关、旋钮、插孔等的作用,检查表盘符号,“∏”表示水平放置,“⊥”表示垂直使用。
2)了解刻度盘上每条刻度线所对应的被测电量。
3)检查红色和黑色两根表笔所接的位置是否正确,红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,有些万用表另有交直流2 500 V高压测量端,在测高压时黑表笔不动,将红表笔插入高压插口。
4)机械调零。旋动万用表面板上的机械零位调整螺钉,使指针对准刻度盘左端的“0”位置。
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