电流表是指用来
测量交、
直流电路中电流的仪表。在
电路图中,电流表的符号为圈A。电流值以“安”或“A为标准单位。
原理
电流表是根据通电
导体在
磁场中受
磁场力的作用而制成的。电流表内部有一永
磁体,在极间产生磁场,在磁场中有一个线圈,
线圈两端各有一个游丝弹簧,
弹簧各连接电流表的一个
接线柱,在弹簧与线圈间由一个转轴连接,在转轴相对于电流表的前端,有一个指针。指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大,所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。这叫
磁电式电流表,就是我们平时实验室里用的那种。
一般可直接测量微安或毫安数量级的电流,为测更大的电流,电流表应有并联电阻器(又称
分流器)。主要采用磁电系
电表的测量机构。分流器的电阻值要使满量程电流通过时,电流表满偏转,即电流表指示达到最大。对于几安的电流,可在电流表内设置专用分流器。对于几安以上的电流,则采用外附分流器。大电流分流器的电阻值很小,为避免引线电阻和
接触电阻附加于分流器而引起
误差,分流器要制成四端形式,即有两个电流端,两个
电压端。例如,当用外附分流器和毫伏表来测量200A的大电流时,若采用的毫伏表标准化量程为45mV(或75mV),那么分流器的电阻值为0.045/200=0.000225Ω(或0.075/200=0.000375Ω)。若利用环形(或称梯级)
分流器,可制成多量程电流表。
发展过程
进行研究,他发明了许多
电磁仪器。1841年发明了既可测量地磁强度又可测量电流强度的绝对
电磁学单位的双线电流表;1846年发明了既可用来确定电流强度的电动
力学单位又可用来测量
交流电功率的
电功率表;1853年发明了测量地磁强度垂直分量的地磁感应器。韦伯在建立
电学单位的绝对测量方面卓有成效。他提出了电流强度、
电量和
电动势的绝对单位和测量方法;根据安培的电动力学公式提出了电流强度的电动力学单位;还提出了电阻的绝对单位。韦伯与柯尔劳施合作测定了电量的电磁单位对静电单位的比值,发现这个比值等于3×10^8m/s,接近于光速。
电流表分类
直流电流表
(a)分流器;(b)两静圈串联;(c)两静圈并联
直流电流表主要采用磁电系或电动系测量机构(见机械式指示电表测量机构),这些测量机构的测量基本量是电流,可用来直接测小电流。对于大量值的直流电流,磁电系测量机构要使用分流器,也就是并联电阻。它的作用是将大部分被测电流分流。对约10A以下的电流多采用内附分流器;对更大的电流值,则使用专用分流器。它采取四端结构(图a),具有两个电流端,两个电位端。其电阻值的选择条件为:当标称电流通过该分流器时,其电位端间的电压为45mV或75mV;以量程为45mV或75mV的磁电系毫伏表测此电压值,而表盘上则以电流值刻度。对于电动系测量机构,扩大测量电流量程的方法是:①加粗静圈的导线,同时减少匝数以保持安匝值不变;②将两静圈由串联改为并联[图(b)、(c)],可使量程扩大一倍。利用分流器和数字电压表可构成直流数字电流表。
交流电流表
交流电流表可采用电磁系或电动系测量机构。为使磁电系测量机构也能用于测量交流电流,可利用整流器或热电偶等器件先将交流转换为直流;由它们组合而成的电表分别称为整流式电流表(见整流式电表)、热电式电流表。为扩大量程以测量大电流,整流式电流表也采用分流器;电动系电流表的做法同前;电磁系电流表则是加粗线圈导线、减少匝数。对于更大的测量电流值需配合电流互感器使用。通常可利用分流器和交流数字电压表构成交流数字电流表。
各种电流表的量限、使用频率范围及可能达到的最高准确级见表。
波形非正弦对电磁系、电动系、热电式电流表影响较小。整流式电流表限定用于正弦波形下,数字电流表也有类似限制。电力系统中为测非正弦电流可采用变换器式电流表。测大电流时须配合专用分流器使用。测大电流时须配合电流互感器使用。
交流电流表主要采用
电磁系电表、电动系电表和整流式电表的测量机构。电磁系测量机构的最低量程约为几十毫安,为提高量程,要按比例减少线圈匝数,并加粗
导线。用电动系测量机构构成电流表时,动圈与静圈
并联,其最低量程约为几十毫安。为提高量程,要减少静圈匝数,并加粗导线,或将两个静圈由串联改为并联,则电流表的量程将增大一倍。用整流式电表测
交流电流时,仅当交流为正弦波形时,电流表读数才正确。为扩大量程也可利用
分流器。此外,也可用热电式电表测量机构测量高频电流。在电力系统中使用的大量程交流电流表多是用5A或1A的电磁系电流表,并配以适当电流变比的
电流互感器。
数显电流表
显电流表分为单相数显电流表和三相数显电流表,该表具有变送、LED(或LCD)显示和数字接口等功能,通过对电网中各参量的交流采样,以数字形式显示测量结果。经CPU进行数据处理.将三相(或单相)电流、电压、功率、功率因数、频率等电参量由LED(或液晶)直接显示,同时输出0~5V、0—20mA或4—20mA相应的模拟电量,与远动装置RTU相连;并带有RS--232或485接口。
选择
电流表和电压表的测量机构基本相同,但在测量线路中的连接有所不同。因此,在选择和使用电流表和电压表时应注意以下几点。
⒈ 类型的选择。当被测量是直流时,应选直流表,即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时,应注意其波形与频率。若为正弦波,只需测出有效值即可换算为其他值(如最大值、平均值等),采用任意一种交流表即可;若为非正弦波,则应区分需测量的是什么值,有效值可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表,平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量机构的仪表常用于交流电流和电压的精密测量。
⒉ 准确度的选择。因仪表的准确度越高,价格越贵,维修也较困难。而且,若其他条件配合不当,再高准确度等级的仪表,也未必能得到准确的测量结果。因此,在选用准确准确度较低的仪表可满足测量要求的情况下,就不要选用高准确度的仪表。通常0.1级和0.2级仪表作为标准表选用;0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用;1.5级以下的仪表一般作为工程测量选用。
⒊ 量程的选择。要充分发挥仪表准确度的作用,还必须根据被测量的大小,合理选用仪表量限,如选择不当,其测量误差将会很大。一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的1/2~2/3以上,而不能超过其最大量程。
⒋ 内阻的选择。选择仪表时,还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻,否则会带来较大的测量误差。因内阻的大小反映仪表本身功率的消耗,所以,测量电流时,应选用内阻尽可能小的电流表;测量电压时,应选用内阻尽可能大的电压表。
注意事项
⒈ 正确接线。测量
电流时,电流表应与被测电路串联;测量电压时,电压表应与被测电路并联。测量直流电流和电压时,必须注意仪表的极性,应使仪表的极性与被测量的极性一致。
⒉ 高电压、大电流的测量。测量高电压或大电流时,必须采用电压互感器或电流互感器。电压表和电流表的量程应与互感器二次的额定值相符。一般电压为100V,电流为5A。
⒊ 量程的扩大。当电路中的被测量超过仪表的量程时,可采用外附分流器或分压器,但应注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。
⒋另外,还应注意仪表的使用环境要符合要求,要远离外磁场。
直流电流表构造
主要包括
使用规则
①电流表要与用电器串联在电路中(不能接在电池两端否则短路,就会烧坏电流表。);
③被测电流不要超过电流表的量程(可以采用试触的方法来看是否超过量程。);
④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上(电流表内阻很小,相当于一根导线。若将电流表连到电源的两极上,轻则指针打歪,重则烧坏电流表、电源、导线。).
注意是:先烧表(电流表),后毁源(电源)
使用步骤
⒈校零,用平口改锥调整校零按钮。
⒉选用量程(用经验估计或采用试触法)
归结起来有三看和三问先看清电流表的量程,一般在表盘上有标记。确认最格的一个表示多少安培把电流表的正负接线柱接入电路后,观察
指针位置,就可以读数了。此外还要选择合适量程的电流表。可以先试触一下,若指针摆动不明显,则换小量程的表。若指针摆动大角度,则换大量程的表。一般指针在
表盘中间左右,读数比较合适。
一看:量程。电流表的测量范围。
二看:分度值。表盘的一小格代表多少。
读数
⒈看清量程
⒉看清分度值(一般而言,量程0~3A分度值为0.1A,0~0.6A为0.02A)
⒊看清表针停留位置(一定从正面观察)
⒋选用量程{用经验估计或采用试触法}
改装
将灵敏电流计改装成电流表
指针式电流表都是由灵敏电流计改装而来的。灵敏电流计即使
灵敏度再高,通过的电流最多不超过30微安,而学生用电流表测得的电流强度都是0.6A,或者3A,远远超出最大值。电流表既要让电路上的全部电流通过,又不允许通过线圈的电流超过安全限度。电流表是与被测用电器串联的,所以改装时要分流。将灵敏电流计与一个阻值较小的电阻并联,这样就会使大部分电流通过电阻,小部分经过
表头。这时将表头标上新的刻度,就可以了。
改装大小所需电阻阻值有个公式:R1=R/[(I1/I)-1],其中R1是改装时所需的电阻阻值,R是灵敏电流计的线圈阻值,I1是改装后电流表最大量程,I是灵敏电流计最大量程。
学生用电流表有两个量程,也就是有两个电阻;指针式
万用表上的量程选择实际是
电位器。