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重点了解电流表和电压表的量程扩展
编辑: 来源: 发布时间:2020-01-13


      电流表和电压表的工作原理没有根本区别,两者都是电流操作的设备(静电型电压表除外),即,当电流流过其工作线圈时会产生偏转转矩。在电流表中,偏转扭矩是由要测量的电流或电流的一定比例产生的,而在电压表中,扭矩是由与测量电压成比例的电流产生的。
      因此,两种仪器之间的真正差异在于产生偏转扭矩的电流大小。 测量仪器的基本要求是,将其引入要进行测量的电路中时,它不会改变电路条件,并且测量操作所消耗的功率很小。一个电流表串联连接与它的电流为待测量的电路。因此,它应具有低电阻。另一方面,电压表与要测量其电压的电路并联。因此,它必须具有高电阻。因此,大家得出的结论是,差异仅在于仪器的电阻,实际上,可以通过将高电阻与串联的电流表转换为电压表。
      已经看到,动圈式仪器可以安全地承载约50 mA的最大电流,并且跨动圈式仪器的电位降约为50 mV。但是,实际上,需要测量大电流和大电压。因此,有必要减小被测量的电流和电压并使其处于仪器的范围内。
分流电流表的量程扩展
      分流器用于电流表的量程扩展。分流器是具有最小温度系数的低值电阻,并与要扩展其范围的电流表并联,该组合与要测量电流的电路串联连接。
      由于该分流器跨接在仪器上(即与仪器并联),因此它为额外的电流提供了旁路,这些并联的仪器可用于测量比其正常的满量程偏转电流大许多倍的电流。最大电流(带分流器)与满量程偏转电流(无分流器)之比称为分流器的“乘幂”或“乘数”。
      示例:读数高达1安培的动圈式电流表的电阻为0.02欧姆。如何使用该仪器读取高达100安培的电流。
      解决方案:在这种情况下,电流表的满量程偏转电流,I m = 1 A ,要测量的线路电流,I = 100 A ,电流表的电阻,R m = 0.02 ohm ,所需的分流电阻= S
 

远东2-1.jpg


      从图中可以看出,由于仪器线圈两端的电压和分流电阻是并联连接的,因此它们是相同的。∴I m * R m = S * I s = S(I ? I m)或   S =  I m * R m /(I – I m) = 1 * 0.02 /(100 – 1)= 0.02 / 99 = 0.000202  安斯。
电压表乘数范围扩展
      乘法器用于电压表的量程扩展。乘法器是与要扩展其范围的仪器串联的无感高值电阻。该组合连接到要测量其电压的电路两端。
      示例:读数高达20 mV的动圈电压表的电阻为2欧姆。如何使用该仪器读取高达300伏的电压。
      解决方案:在这种情况下,电压表电阻R m = 2 ohm ,电压表的满量程电压,ν= R m I m = 20 mV = 0.02 V ,满量程偏转电流,I m = v / R m = 0.02 / 2 = 0.01安,待测电压,V = 300 V ,所需串联电阻= R.
 

远东2-2.jpg


      从图中可以看出,R两端的电压降为V –νR * I m = V –ν或R =(V – v)/ I m或R =(300 – 0.02)/0.01 = 299.98 / 0.01 = 29998欧姆Ans。分流器不能用于准确地扩展电流表的范围,这是因为工作线圈和分流器之间的电流分配随频率而变化(因为线圈的电抗取决于频率)。实际上,动铁交流电流表的范围通过以下方法之一扩展:
线圈匝数表的量程扩展
      通过改变工作线圈的匝数。例如,假设以400安匝获得满量程偏转。对于100A的满量程读数,所需的匝数为= 400/100 =4。类似地,对于50A的满量程读数,所需的匝数为= 400/50 =8。因此,电流表可以为通过仅在线圈上具有不同匝数而将其布置为具有不同范围。由于线圈承载了整个待测电流,因此线圈有几匝粗线。通过此方法获得的通常范围是0 -250A。
电流互感器的电流表量程扩展
      对于0 – 250 A以上的范围,如图所示,将电流互感器与0 – 5 A 动铁交流电流表配合使用。电流互感器是升压变压器,即次级匝数大于初级匝数。通常,变压器的初级绕组包含一匝或最多几匝。该变压器的初级线圈与负载串联,并承载负载电流,交流电流表跨接在变压器的次级上。由于图中的电流互感器比率为10:1,因此意味着线路(或负载)电流等于交流电表读数的10倍。因此,负载电流I L = 3 x 10 = 30A。
 

远东2-3.jpg


电压互感器扩展电压表的量程
      动铁交流电压表的范围通过与高电阻串联(乘法器)来扩展。对于高于0 – 750 V的范围,在乘法器中浪费的功率会过大,如图所示,将0 – 110 V动铁交流电压表与电位互感器配合使用。电位变压器是降压变压器,即初级匝数大于次级匝数。变压器的初级线圈跨接在要测量电压的负载两端,交流电压表跨接在次级上。
      由于图中的电压互感器比例为20:1,因此负载电压等于交流电压表读数的20倍。负载电压,VL = 100 x 20 = 2000 V ,请注意,作为安全措施,仪表变压器的两个次级都接地。

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