電流計

電流計

電流計,又稱檢流計,指在電磁測量比較法中,用作檢查微小電流或微小電壓是否存在的指零儀表,或經臨時校準後指示其量值的儀表。

科技名詞定義

定義1:
測量電流值的儀表。
所屬學科:
電力(一級學科);電測與計量(二級學科)
定義2:
電流計電流計

測量電流的儀表。
所屬學科:
機械工程(一級學科);電測量儀器儀表(二級學科);電測量儀器儀表一般名詞(三級學科)

簡介

又稱檢流計,指在電磁測量比較法中,用作檢查微小電流或微小電壓是否存在的指零儀表,或經臨時校準後指示其量值的儀表。

利用永久磁鐵的磁場對載流線圈作用的原理製成的一種電流計。它的主要結構有固定的永久磁鐵和活動的線圈。在圖1中,動圈由懸絲(或帶)懸掛,懸絲除了提供微小的恢復力矩外,還用作通入動圈電流的引線,動圈的另一引線是下螺鏇,在動圈的上端裝有反射小鏡,利用它對光線的反射來指示活動部分的偏轉。在距小鏡一定距離處安裝一標尺,由小燈產生的狹窄光束投向小鏡,經小鏡反射到標尺上,形成明晰的游標,以指示活動部分的偏轉角。

這種電流計的靈敏度很高,但極易受外界振動的影響,使用時應將它固定安裝在穩固位置或堅實牆壁上,所以又稱為牆式電流計。常用作靈敏電橋和電位計的平衡指示器。一般電橋上裝的電流計,實質上是一個下標量值的圈轉微安計。

電流計電流計

發展過程

韋伯在電磁學上的貢獻是多方面的。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計;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,發現這個比值等於3×108m/s,接近於光速。

分類

電流計是分為直流電流計和交流電流計。
直流電流計主要採用磁電系電計的測量機構。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,電流計應有並聯電阻器(又稱分流器)。分流器的電阻值要使滿量程電流通過時,電流計滿偏轉,即電流計指示達到最大。對於幾安的電流,可在電流計內設定專用分流器。對於幾安以上的電流,則採用外附分流器。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於分流器而引起誤差,分流器要製成四端形式,即有兩個電流端,兩個電壓端。例如,當用外附分流器和毫伏計來測量200A的大電流時,若採用的毫伏計標準化量程為45mV(或75mV),則分流器的電阻值為0.045/200=0.000225Ω(或0.075/200=0.000375Ω)。若利用環形(或稱梯級)分流器,可製成多量程電流計。交流電流計主要採用電磁系電計、電動系電計和整流式電計的測量機構。電磁系測量機構的最低量程約為幾十毫安,為提高量程,要按比例減少線圈匝數,並加粗導線。用電動系測量機構構成電流計時,動圈與靜圈並聯,其最低量程約為幾十毫安。為提高量程,要減少靜圈匝數,並加粗導線,或將兩個靜圈由串聯改為並聯,則電流計的量程將增大一倍。用整流式電計測交流電流時,僅當交流為正弦波形時,電流計讀數才正確。為擴大量程也可利用分流器。此外,也可用熱電式電計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計多是用5A或1A的電磁系電流計,並配以適當電流變比的電流互感器。

電流計電流計

工作原理

電流計是根據通電導體在磁場中受磁場力的作用而製成的。
電流計內部有一永磁體,在極間產生磁場,在磁場中有一個線圈,線圈兩端各有一個螺鏇彈簧,彈簧各連線電流表的一個接線柱,在彈簧與線圈間由一個轉軸連線,在轉軸相對於電流表的前端,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。
由於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。
附:交流電流表
交流電流表在小電流中可以直接使用(一般在5A以下),但現在的工廠電氣設備的容量都較大,所以大多與電流互感器一起使用。選擇電流表前要算出設備的額定工作電流,再選擇合適的電流互感器,在選擇電流表。例如:設備為一台30KW電機,大概額定電流為60A左右,這樣我們就要選擇75/5A電流互感器,則電流表就要選擇量程為0A-75A,75/5A的電流表,這樣就是一台大電流設備的電流表的選擇!

讀數

1.看清量程
2.看清分度值(一般而言,量程0~3A分度值為0.1A,0~0.6A為0.02A)
3.看清錶針停留位置(一定從正面觀察)
--使用前的準備:1.調零,用平口改錐調整校零按鈕.
2.選用量程{用經驗估計或採用試觸法}

電流靈敏度和電壓靈敏度

電流靈敏度通常是以在標準鏡尺距下單位被測電流給出的偏轉格數來確定的,它說明圈轉電流計的技術特性,它的大小與活動線圈所在處的磁場強弱和線圈面積、匝數及懸絲的彈性有關。電流靈敏度的倒數叫做電流計常數。電壓靈敏度是指電流靈敏度和全臨界電阻的比值。

電流計活動部分的運動特性

電流計的活動部分本身具有一定的慣性,在測量過程中它由運動狀態到達最後的穩定位置需要有一個過程,這個過程通稱為阻尼運運。在不同的阻尼情況下電流計的活動部分有不同的運動特性,其特性曲線如圖2所示。在阻尼很小時,它將圍繞最後穩定位置作減幅擺動,經過相當長的時間才逐漸靜止在最後穩定位置,稱為欠阻尼運動;在阻尼很大時,則電流計活動部分將不擺動而緩慢到達最後穩定位置,這種狀態是過阻尼運動;如果阻尼由小增大到某一數值時,活動部分以最短時間趨於終點而不越過終點位置,這種狀態稱為臨界阻尼運動。

電流計阻尼作用的強弱是和外接電路的電阻大小有關的,因為動圈在磁場中運動時由於切割磁感應線會產生感應電動勢,引起與外接電阻大小有關的電流,它和永久磁鐵的磁場相互作用產生阻尼力矩,使電流計正好工作在臨界阻尼運動情況下的外接電阻的值,稱為外臨界電阻。電流計應該運用在臨界阻尼或微欠阻尼情況下,否則應接入分流器或附加電阻以相匹配,但靈敏度會有所下降。

電流計電流計

衝擊電流計

電流計電流計

它的結構原理與圈轉電流計相同,可用來測量微小短暫脈衝電流所遷移的電荷量。它被廣泛套用於磁測量中,也可用於測量電容和高電阻等。衝擊電流計可動部分的轉動慣量較大,其自由振盪周期較長,而脈衝電流通過的時間比電流計的振盪周期短得多,可以認為脈衝電流全部流過電流計後,電流計才開始偏轉。結果通過的脈衝電荷量正比於第一次最大的擺角。衝擊電流計的技術特性一般用電荷量靈敏度(或電荷量常數,它等於電荷量靈敏度的倒數)和振盪周期來說明。電荷量常數可達10-9庫/分度,振盪周期可達20~30秒。

光電放大式電流計

圈轉電流計本身的結構特點和空氣中布朗運動的影響,限制了靈敏度的提高。採用光電放大原理製成的光電放大式電流計可以使電流靈敏度進一步提高。其電流計常數達10-11安/分度,而且具有穩定可靠、使用方便等優點,目前在精密電測技術中已廣泛套用。

設計原理

根據可動線圈的偏轉量來測量微弱電流或電流函式的儀器。最普通的電流計包括一個小線圈,懸掛在永磁鐵兩極之間的金屬帶上。電流通過線圈產生磁場,與永磁鐵的磁場相互作用而產生轉矩或扭力。線圈上連著一根指針或一面反射鏡。線圈在轉矩作用下鏇轉,鏇轉一定角度後與支撐部分的扭力相平衡。此角度即可用來度量線圈內通過的電流。角度用指針的轉動或鏡面反射光線的偏轉來測定。

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