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  • 電流表

    電流表是指用來測量交、直流電路中電流的儀表。在電路圖中,電流表的符號為"圈A"。電流值以“安”或“A"為標準單位。

    電流表是根據通電導體在磁場中受磁場力的作用而制成的。電流表內部有一永磁體,在極間產生磁場,在磁場中有一個線圈,線圈兩端各有一個游絲彈簧,彈簧各連接電流表的一個接線柱,在彈簧與線圈間由一個轉軸連接,在轉軸相對于電流表的前端,有一個指針。當有電流通過時,電流沿彈簧、轉軸通過磁場,電流切磁感線,所以受磁場力的作用,使線圈發生偏轉,帶動轉軸、指針偏轉。由于磁場力的大小隨電流增大而增大,所以就可以通過指針的偏轉程度來觀察電流的大小。這叫磁電式電流表,就是我們平時實驗室里用的那種。在初中時期,所用電流表量程一般為0~0.6A和0~3A。

    原理

    電流表是根據通電導體在磁場中受磁場力的作用而制成的。電流表內部有一永磁體,在極間產生磁場,在磁場中有一個線圈,線圈兩端各有一個游絲彈簧,彈簧各連接電流表的一個接線柱,在彈簧與線圈間由一個轉軸連接,在轉軸相對于電流表的前端,有一個指針。指針偏轉。由于磁場力的大小隨電流增大而增大,所以就可以通過指針的偏轉程度來觀察電流的大小。這叫磁電式電流表,就是我們平時實驗室里用的那種。

    一般可直接測量微安或毫安數量級的電流,為測更大的電流,電流表應有并聯電阻器(又稱分流器)。主要采用磁電系電表的測量機構。分流器的電阻值要使滿量程電流通過時,電流表滿偏轉,即電流表指示達到 大。對于幾安的電流,可在電流表內設置專用分流器。對于幾安以上的電流,則采用外附分流器。大電流分流器的電阻值很小,為避免引線電阻和接觸電阻附加于分流器而引起誤差,分流器要制成四端形式,即有兩個電流端,兩個電壓端。例如,當用外附分流器和毫伏表來測量200A的大電流時,若采用的毫伏表標準化量程為45mV(或75mV),那么分流器的電阻值為0.045/200=0.000225Ω(或0.075/200=0.000375Ω)。若利用環形(或稱梯級)分流器,可制成多量程電流表。

    發展過程

    威廉·愛德華·韋伯在電磁學上的貢獻是多方面的。他為了進行研究,他發明了許多電磁儀器。1841年發明了既可測量地磁強度又可測量電流強度的絕對電磁學單位的雙線電流表;1846年發明了既可用來確定電流強度的電動力學單位又可用來測量交流電功率的電功率表;1853年發明了測量地磁強度垂直分量的地磁感應器。韋伯在建立電學單位的絕對測量方面卓有成效。他提出了電流強度、電量和電動勢的絕對單位和測量方法;根據安培的電動力學公式提出了電流強度的電動力學單位;還提出了電阻的絕對單位。韋伯與柯爾勞施合作測定了電量的電磁單位對靜電單位的比值,發現這個比值等于3×10^8m/s,接近于光速。

    電流表分類

    直流電流表

    直流電流表主要采用磁電系或電動系測量機構,這些測量機構的測量基本量是電流,可用來直接測小電流。對于大量值的直流電流,磁電系測量機構要使用分流器,也就是并聯電阻。它的作用是將大部分被測電流分流。對約10A以下的電流多采用內附分流器;對更大的電流值,則使用專用分流器。它采取四端結構,具有兩個電流端,兩個電位端。其電阻值的選擇條件為:當標稱電流通過該分流器時,其電位端間的電壓為45mV或75mV;以量程為45mV或75mV的磁電系毫伏表測此電壓值,而表盤上則以電流值刻度。對于電動系測量機構,擴大測量電流量程的方法是:加粗靜圈的導線,同時減少匝數以保持安匝值不變;將兩靜圈由串聯改為并聯,可使量程擴大一倍。利用分流器和數字電壓表可構成直流數字電流表。

    交流電流表

    交流電流表可采用電磁系或電動系測量機構。為使磁電系測量機構也能用于測量交流電流,可利用整流器或熱電偶等器件先將交流轉換為直流;由它們組合而成的電表分別稱為整流式電流表、熱電式電流表。為擴大量程以測量大電流,整流式電流表也采用分流器;電動系電流表的做法同前;電磁系電流表則是加粗線圈導線、減少匝數。對于更大的測量電流值需配合電流互感器使用。通常可利用分流器和交流數字電壓表構成交流數字電流表。 

    波形非正弦對電磁系、電動系、熱電式電流表影響較小。整流式電流表限定用于正弦波形下,數字電流表也有類似限制。電力系統中為測非正弦電流可采用變換器式電流表。測大電流時須配合專用分流器使用。測大電流時須配合電流互感器使用。

    交流電流表主要采用電磁系電表、電動系電表和整流式電表的測量機構。電磁系測量機構的 低量程約為幾十毫安,為提高量程,要按比例減少線圈匝數,并加粗導線。用電動系測量機構構成電流表時,動圈與靜圈并聯,其 低量程約為幾十毫安。為提高量程,要減少靜圈匝數,并加粗導線,或將兩個靜圈由串聯改為并聯,則電流表的量程將增大一倍。用整流式電表測交流電流時,僅當交流為正弦波形時,電流表讀數才正確。為擴大量程也可利用分流器。此外,也可用熱電式電表測量機構測量高頻電流。在電力系統中使用的大量程交流電流表多是用5A或1A的電磁系電流表,并配以適當電流變比的電流互感器。

    數顯電流表

    顯電流表分為單相數顯電流表和三相數顯電流表,該表具有變送、LED(或LCD)顯示和數字接口等功能,通過對電網中各參量的交流采樣,以數字形式顯示測量結果。經CPU進行數據處理.將三相(或單相)電流、電壓、功率、功率因數、頻率等電參量由LED(或液晶)直接顯示,同時輸出0~5V、0—20mA或4—20mA相應的模擬電量,與遠動裝置RTU相連;并帶有RS--232或485接口。

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