电表的校准高考秘籍必看机械制造机械仪表工业_机械制造-制造加工工艺.pdf

实验 电表的改装和校准 1.实验目的(1)掌握改装电流表和电压表的原理和方法；(2)学会校准电流表和电压表。2.实验仪器 微安表(量程 100 A)二个，毫安表(量程 15mA)，伏特表(量程 15V)，ZX21 型旋转式电阻箱，滑线变阻器(0100)，直流稳压电源(015V)，单刀双掷开关各一个。3.实验原理 在实验工作中，我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压。例如从几微安到几十安，从几毫伏到几千伏。但电表厂一般只制造若干规格的微安表和毫安表(通常称为表头)，我们可以根据实际需要，用并联分流电阻或串联分压电阻的方法，把它们改装成不同量程的电流表和电压表。(1)扩大微安表的量程 若要扩大微安表(或毫安表)的量程，只要在微安表两端并联一个低电阻 Rs，(称为分流电阻)即可，如图 16-1所示。由于并联了分流电阻 Rs，大部分电流将从 Rs流过，这样由分流电阻 Rs和表头组成的整体就可以测量较大的电流了。图 16-1 与表头并联的分流电阻 Rs 设微安表的量程 Ig，内阻为 Rg，若要把它的量程扩大为 I0，分流电阻 Rs应当多大？当 AB 间的电流为 I0时，流过微安表的电流为 Ig(这时微安表的指针刚好指到满刻度)，流过 Rs的电流 Is=I0-Ig，由于并联电路两端电压相等，故 0()gsggIIRI R 0ggsgI RRII (1)通常取 I0=10Ig，100Ig，故分流电阻 Rs一般为 Rg/9，Rg/99，。即：要把表头的量程扩大 m 倍，分流电阻应取 1gsRRm(2)把微安表改装成电压表 若要把微安表改装成电压表，只要用一个高电阻 Rm(称为分压电阻)与原微安表串联即可，如图16-2所示。由于串联了分压电阻 Rm，总电压的大部分降在 Rm上，这样由分压电阻 Rm和表头组成的整体就可以测量较大的电压了。设微安表的量程为 Ig，内阻为 Rg，若要把它改 图 16-1 与表头串联的分压电阻 Rm 装成量程为 V0的电压表，分压电阻 Rm应取多大?当 A、B 两点间的电压为 V0时，流过微安表的电流为 Ig(这时微安表的指针刚好指到满刻度。因此只要在微安表的标度盘上直接标上与该电流相应的电压，微安表就成为电压表了)，根据欧姆定律，得 0()ggmVIRR 0mggVRRI (2)(3)表头内阻的测量 由(1)式和(2)式知，在改装电表前，首先应知道表头的内阻 Rg。测量微安表内阻 Rg的方法很多，较为简便常用的方法是“替代法”，即将被测表 M 和另一微安表 N 串联起来，再在两端加一定的电压 VAC，使 N 的读数等于某一定值 In(In一般为满度的三分之二为宜)，如图 16-3(左图)所示。然后保持 VAC不变，用电阻箱 R取代 M，如图 16-3(右图)所示，使 N 的读数仍为 In，此时 R的阻值就等于微安表 M 的内阻 Rg。图 16-3 用替代法测微安表头 M 的内阻 4.实验步骤(1)测量微安表 M 的内阻 1)按图 16-4接好线路，图中 E 为稳压电源，K1即电源开关，R1为滑线变阻器，R2为 ZX21 型电阻箱，K2是单刀双掷开关，M和N是两个同型号的微安表。请教师检查后，再进行下面的步骤。2)滑动滑线变阻器 R1的滑动触头，将 A与滑动触头间的电阻调至最小，单刀双掷开关 K2扳向 l，打开稳压电源 E 的开关(K1)，将 E 的输出电压调到 2V。然后移动 R1的滑动触头，使微安表 N 的读数为 60.0 A。以 图 16-4 测量微安表 M 内阻的电路图 后不能再移动 R1的滑动触头，以保持电压不变。3)因为微安表 M 的内阻约为 2000，故先将 R2调到 2000，再把 K2扳向 2，仔细调节R2，使 N 的读数仍为 60.0 A，此时 R2的阻值就等于微安表 M 的内阻，记下 M 的内阻 Rg。(2)把量程为 100 A 的微安表改装成量程为 10mA的毫安表 1)Ig=100 A，I0=10mA，根据(1)式计算出微安表 M 的分流电阻 Rs。2)按图 16-5接好电路。调节电阻箱 R2的阻值等于 Rs。这样虚线框内由分流电阻 Rs和表头组成的整体就成为量程为 10mA 的毫安表了。图中的毫安表作为标准表，用来校准改装成的毫安表。3)打开 K1，将电源 E 的输出电压仍保持为 2V，调节 A、C 之间的电压 VAC，当微安表 M的读数 IW，分别为 100.0 A，90.0 A，10.0 A，0.0 A(相当于改装毫安表的读数 IG分量程二个毫安表量程伏特表量程型旋转式电阻箱滑线变阻器直流稳压电源单刀双掷开关各一个实验原理在实验工作中我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压例如从几微安到几十安从几毫伏到几千伏但阻的方法把它们改装成不同量程的电流表和电压表扩大微安表的量程若要扩大微安表或毫安表的量程只要在微安表两端并联一个低电阻称为分流电阻即可如图所示由于并联了分流电阻大部分电流将从流过这样由分流电阻和表头组成当多大当间的电流为时流过微安表的电流为这时微安表的指针刚好指到满刻度流过的电流由于并联电路两端电压相等故通常取故分流电阻一般为即要把表头的量程扩大倍分流电阻应取把微安表改装成电压表若要把微安表改装成电压别为 10.0mA，9.0mA，1.0mA，0.0mA)时，记下标准毫安表对应的读数 IB。4)以 IG为横坐标，I(IB一 IG)为纵坐标，在坐标纸上作出 I IG校准曲线(应将各点连成折线，而不是光滑曲线)。以后使用改装的毫安表时，可以根据校准曲线修正毫安表的读数。5)校准曲线可参考图 16-6所示。图 16-5 校准改装的电流表 图 16-6 电流校准曲线参考图 (3)把量程为 100 A 的微安表改装成量程为 10V的伏特表 1)Ig=100 A，V0=10V，根据(2)式计算出微安表 M 的分压电阻 Rm。2)按图 16-7接好电路。调节电阻箱 R2的阻值等于 Rm。这样虚线框内由分压电阻 Rm和表头组成的整体就成为量程为 10V 的伏特表了。图中的伏特表作为标准表，用来校准改装成的伏特表。3)打开 K1，将电源 E 的输出电压调到 12V，调节 A、C 间的电压 VAC，当微安表 M 的读数 IW分别为 100.0 A，90.0 A，10.0 A(相当于改装的伏特表的读数 VG分别为 10.0V，9.0V，1.0V)时，记下标准伏特表对应的读数 VB。图 16-7 校准改装的电压表 4)以 VG为横坐标，V(VBVG)为纵坐标，在坐标纸上作出 V VG校准曲线。以后使用改装的伏特表时，可以根据校准曲线修正伏特表的读数。5.测量记录和数据处理(1)测量微安表 M 的内阻 Rg (2)把量程为 100 A 的微安表改装成量程为 10mA 的毫安表 Rs 量程二个毫安表量程伏特表量程型旋转式电阻箱滑线变阻器直流稳压电源单刀双掷开关各一个实验原理在实验工作中我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压例如从几微安到几十安从几毫伏到几千伏但阻的方法把它们改装成不同量程的电流表和电压表扩大微安表的量程若要扩大微安表或毫安表的量程只要在微安表两端并联一个低电阻称为分流电阻即可如图所示由于并联了分流电阻大部分电流将从流过这样由分流电阻和表头组成当多大当间的电流为时流过微安表的电流为这时微安表的指针刚好指到满刻度流过的电流由于并联电路两端电压相等故通常取故分流电阻一般为即要把表头的量程扩大倍分流电阻应取把微安表改装成电压表若要把微安表改装成电压()WI 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0(m)GI 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0(m)BI (m)BGIII (3)把量程为 100 A 的微安表改装成量程为 10V 的伏特表 Rm ()WI 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0(V)GV 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0(V)BV (V)BGVVV 6.常识介绍 (1)电表的等级 根据我国国标(GB)规定，电表的等级分为以下 7 级：0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 如果用 A表示电表的量程，用 K 表示电表的等级，那么当电表的指针指示某测量值时，该测量值的最大绝对误差 N=A K%例如量程 15mA，等级为 1.0 级的毫安表，那么当电表的指针指示某一测量值时，该测量值的最大绝对误差为 N=15 1.0%=0.15 mA(2)电表标度盘各种符号的意义（见下页）此表为根据国家规定的电气仪表的主要技术性能在电气仪表面板上的标记。使用电表时，应先认真看清有关标记，正确使用。如本实验所用的伏特表在表盘右下角标有“”标记，表示该表应水平放置，不能竖立起来读数。7.思考题 (1)如何用替代法测量表头的内阻 R?(2)如何扩大微安表的量程，如何校准电流表?(3)如何把微安表改装成电压表?如何校准电压表?(4)根据我国国标(GB)规定，电表分哪 7 个等级?测量值的绝对误差如何计算?(5)本实验中的滑线变阻器在连接上和作用上有何不同?(6)在图 16-4和图 16-5中，稳压电源的电压是 2V，而图 16-7中的稳压电源却要调到12V，这是为什么?能否再降低?两者最小值各是多少?(7)校正电流表时发现改装表的读数相对于标准表的读数偏高，试问要达到标准表的数量程二个毫安表量程伏特表量程型旋转式电阻箱滑线变阻器直流稳压电源单刀双掷开关各一个实验原理在实验工作中我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压例如从几微安到几十安从几毫伏到几千伏但阻的方法把它们改装成不同量程的电流表和电压表扩大微安表的量程若要扩大微安表或毫安表的量程只要在微安表两端并联一个低电阻称为分流电阻即可如图所示由于并联了分流电阻大部分电流将从流过这样由分流电阻和表头组成当多大当间的电流为时流过微安表的电流为这时微安表的指针刚好指到满刻度流过的电流由于并联电路两端电压相等故通常取故分流电阻一般为即要把表头的量程扩大倍分流电阻应取把微安表改装成电压表若要把微安表改装成电压值，改装表的分流电阻应调大还是调小？(8)校正电压表时发现改装表的读数相对于标准表的读数偏低，试问要达到标准表的数值，改装表的分压电阻应调大还是调小？常见电气仪表面板上的标记 名 称 符 号 名 称 符 号 测量仪表符号 磁电仪表 检流计 G 静电仪表=安培表 A 直流 毫安表 mA 交流(单相)微安表 A 直流和交流 伏特表 V 标度尺准确度等级 1.5 毫伏表 mV 指示准确度等级(1.5 级)千伏表 kV 标度尺为垂直 欧姆表 标度尺为水平 兆欧表 M 绝缘强度(试验电压 2kV)负端钮 接地端 正端钮+调零 公共端钮*级防外电和防外磁 1.5 2 II II 量程二个毫安表量程伏特表量程型旋转式电阻箱滑线变阻器直流稳压电源单刀双掷开关各一个实验原理在实验工作中我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压例如从几微安到几十安从几毫伏到几千伏但阻的方法把它们改装成不同量程的电流表和电压表扩大微安表的量程若要扩大微安表或毫安表的量程只要在微安表两端并联一个低电阻称为分流电阻即可如图所示由于并联了分流电阻大部分电流将从流过这样由分流电阻和表头组成当多大当间的电流为时流过微安表的电流为这时微安表的指针刚好指到满刻度流过的电流由于并联电路两端电压相等故通常取故分流电阻一般为即要把表头的量程扩大倍分流电阻应取把微安表改装成电压表若要把微安表改装成电压