1.磁电系仪表
磁电系仪表的结构特点是由一个或数个永久磁铁所产生的磁场与一个或数个通电电流线圈所产生的磁场相互作用,使转动部分产生偏转或位移来达到测量目的。
(1) 磁电系仪表的技术特性:
①准确度高,能达到0.05级,其测量结果是平均值。
②漏滋少,磁能利用率高,灵敏度高,可高达10-10A/格。
③本身磁场强,所以受外磁场影响小,只有0.07%～0.1%。
④采用了温度补偿,因此温度影响不大。
⑤标尺刻度均匀,便于读数,便于调整。
⑥阻尼作用较好,一般不超过2～3s。
⑦过载能力小。因为被测电流是通过游丝导入和导出的,线圈导线又很细,所以过载时容易使游丝弹性发生变化或使线圈烧毁。
⑧消耗功率小,因为电压表的内阻大,电流表的压降小。
⑨结构紧凑,性能稳定。
⑩只能测直流。
(2) 附有变换器的磁电式仪表其主要技术特性:
①整流式仪表: 由磁电系测量机构与整流器组合而成,可测量交流电流、电压及功率。消耗功率小,但是测量精度与被测量的波形有关,测量精度一般只能达到1.5级。
②热电式仪表: 由磁电式测量机构与热电变换器组合而成。可测量直流、交流、及高频电流,频率可达100MHz,但测量准确度与温度有关,不能承受过载,准确度较低,同时需要配有高灵敏度的磁电系测量机构。
③变换器式仪表: 由内附或外附变换器的组合式仪表,用电子、电阻、电容、电感等元件构成变换电路,将各种电量 (功率、相位、频率等) 的数值变换为与其成比例的直流电压(或电流),用磁电系测量机构指示被测量,其结构简单,但是测量准确度低。
2. 电磁系仪表
电磁系仪表具有一个或数个通电电流线圈产生磁场,磁化一个或数个铁磁物质所组成的固定与转动元件,由被磁化了的固定与转动元件的吸引或排斥作用使转动部分偏转或位移来进行测量。电磁系仪表的技术特性如下:
(1) 结构简单、过载能力强,可直接测量较大电流。由于电磁系测量结构的活动部分不通过电流,固定线圈对电流的承受能力较强,它测量的是有效值。
(2) 交直流两用。由于固定线圈中磁场的极性与其中被磁化的铁片的极性能够随着电流方向的改变而变化,使动磁片与磁场 (或被磁化的定铁片) 之间的相互作用力不发生改变,其转动力矩的方向不发生改变。当电磁系仪表测量直流时,不存在极性问题。
(3) 准确度较低。由于电磁系测量机构中有铁磁物质 (铁片),而铁磁物质存在着磁滞现象,它一方面使得这种仪表的准确度较低,另一方面由于铁片在交流和直流情况下的磁化过程不同,使得交流的电磁系仪表不宜于在直流下应用。
(4) 灵敏度较低。目前国产电磁系电流表的内部电压降约为几十至几百毫伏。电压表内阻约为每伏几十至几百欧姆,大大低于磁电系测量机构。
(5) 工作频率小。由于固定线圈的匝数较多,相应感抗较大,而线圈感抗随频率的变化将给测量带来影响,因此电磁系仪表不适宜用于高频率的电路中,通常用在1000Hz以下。
(6) 标尺刻度不均匀。由于电磁系测量机构偏转角随被测电流的二次方而改变,因此,标尺刻度具有平方律的特性。当被测电流较小时,偏转角很小,使得标尺的起始部分刻度较密,不易准确读数。
(7) 易受外界影响。由于电磁系测量机构的磁场较弱,其磁路几乎全部处在空气中,所以外磁场的影响是造成电磁系仪表附加误差的主要原因。
3. 电动系仪表
电动系仪表是指具有数个通电流的线圈,其中一个或数个是可以转动的,由转动线圈在电动力的作用下所发生的偏转或位移来指示被测量的大小。电动系仪表的技术特性如下:
(1) 准确度高。由于电动系仪表中没有铁磁物质,基本上不存在涡流和磁滞的影响,所以准确度很高,可以达到0.1～0.05级。
(2) 交直流两用。在交流测量中,其频率适应范围比较广,额定工作频率为15～2 500Hz,扩大频率范围能达到5 000～10 000Hz。对于非正弦交流电路,电动系仪表也同样适用。
(3) 能够构成多种线路,测量多种参数。如电压、电流、功率、频率和相位相差等。
(4) 易受外磁场影响。由于电动系仪表的定圈磁场较弱的缘故,在一些准确度较高的仪表中,要采用磁屏蔽的装置,甚至改用无定位结构,以消除外磁场对测量的影响。
(5) 本身消耗的功率较大。由于固定线圈必须满足一定的磁动势才能保证固定线圈的磁感应强度,所以线圈中电流大,消耗功率就大。与电磁系仪表相同,电动系电流表的内阻较大,而电压表的内阻较小。
(6) 过载能力小。由于动圈中电流由游丝导入的缘故,如果电流过大,游丝将会因过热而烧断。
(7) 标尺刻度因表而异。电动系电流表、电压表的标尺刻度不均匀,但功率表的标尺刻度是均匀的。
4.静电系仪表
静电系仪表用数个构成电容器的金属极板,在电场力的作用下,电容器的活动极板与固定极板发生相对位移,用光标来指示测量值的大小,在交流的情况下反映的是有效值。静电系仪表的技术特性:
(1) 在测量直流时消耗的功率为零。在测量交流时消耗的功率也近似等于零。
(2) 温度和频率的附加误差很小,只要制造适当,可达到较高的准确度。
(3) 适宜制成高压伏特表,而不需要很大的体积。
(4) 外界电场对仪表的示值有较大的影响。为消除外电场的影响,仪表备有接地的金属屏。
(5) 周围环境温度的变化,使极板间的电容发生变化,因而使仪表产生误差。
(6) 灰尘或杂质落入测量机构,易造成击穿事故。
(7) 吊丝和高压表的绝缘子很易损坏。