3.2.1 普通电流表
电流表用来测量电路中的电流值。按所测电流性质不同可分为直流电流表、交流电流表和交直流两用电流表;就其测量范围又可分为微安表、毫安表和安培表等。
进行电流测量时,通常选用电流表。测量某一支路的电流时,只有被测电流流过电流表,电流表才能指示其结果,因此电流表应串联在被测量电路中。考虑到电流表有一定的电阻,串入电路之后不应该影响电路的测量结果,所以电流表的内阻必须远小于电路的负载电阻,而且越小越好。
(1)直流电流的测量
测量直流电流通常采用磁电式电流表。由于直流电流表有正、负极性,测量时,必须将电流表的正端钮接被测电路的高电位端,负端钮接被测电路的低电位端,如图3-14所示。磁电式电流表的测量机构只能通过几十微安到几十毫安的电流,如果被测电流超过电流表允许量程,则要采取措施扩大量程。对磁电式电流表,表头线圈和游丝不可能加粗,不能通过较大电流,只能在表头上并联低阻值电阻制成的分流器,如图3-15所示。
图3-14 电流测量电路
图3-15 带分流器的电流测量电路
在这种情况下,仪表所测的电流是被测电流的一部分,但它们之间有如下关系:
则可得出分流电阻:
可以看出,想要扩大的仪表量程越大,分流电阻的值应越小。多量程的电流表内部具有多个分流电阻,一个分流电阻对应一个量程。
【例3-1】 有一磁电式电流表,其满量程为10mA,内阻为10Ω。现要将其量程扩大为1A,请问应并联多大的分流电阻?
解:应并联的电阻为
对于电磁式电流表而言,可通过加大固定线圈线径来扩大量程。还可以将固定线圈接成串、并联形式做成多量程表,如图3-16所示。对电动式电流表,也可采用将固定线圈与活动线圈串、并联的方法扩大量程。
图3-16 电磁式电流表扩大量程示意图
(2)交流电流的测量
测量交流电流一般用电磁式电流表,进行精密测量时用电动式电流表。由于交流电流表的接线端没有极性之分,在测量过程中,只要在测量量程范围内将电流表串入被测电路即可。当需要测量较大电流时,就必须扩大电流表的量程。由于所测的是交流电流,所以其测量机构既有电阻又有电感,要想扩大量程就不能单纯地并联分流电阻,而应将固定线圈绕组分成几段,采用线圈串联、并联及混联的方法来实现多个量程。当被测电流很大时,可利用电流互感器来扩大量程(图3-17),此法对磁电式、电磁式、电动式电流表均适用。电气工程上配电流互感器用的交流电流表,量程通常为5A,不需换算,表盘读数即为被测电流值。
图3-17 利用电流互感器扩大交流电流表量程