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本文深入探討了模擬直流電流表的基本要素。我們將首先討論電流表電阻，并說明如何與PMMC（永磁動圈）并聯使用稱為分流器的電阻器來準確測量較大的電流。本文還探討了多量程電流表，它利用各種分流電阻值和用于不同電流范圍的先通后斷開關。最后，本文介紹了 Ayrton 分流器作為一種解決方案，以最大限度地減少與儀表并聯使用分流器時由開關接觸電阻引起的誤差。了解模擬直流電流表的這些基本方面對于精確的電流測量至關重要。

由于PMMC的偏轉與通過其線圈的電流成正比，因此該儀器本質上是電流表。但是，它只能直接用作電流表，僅用于在動圈中流動的非常小的電流水平。在需要測量較大電流的電流表時，必須進行修改。

在圖1（a）所示的直流電流表中，一個稱為分流器的電阻器與PMMC并聯。圖1（b）顯示了整個儀器的等效電路，包括線圈電阻Rm和分流電阻R S .可以看出，要測量的電流的一小部分通過線圈，其余部分通過分流器。根據線圈電阻和儀表滿量程撓度（FSD）電流的知識，可以確定要測量的任何所需電流水平的分流電阻。當電流表設計為指示（例如）100 A的電流時，儀表刻度將重新校準，以在FSD和其他點的比例電平下讀取100 A。

（a）電流表由PMMC和分流器組成

（b）電流表等效電路

* 圖1. 在電流表中，低電阻分流器導致大部分電路電流在低電流PMMC周圍被旁路。該儀器測量總電流的一部分，并在其刻度上指示總電流。圖片由Amna Ahmad提供*

確定分流電阻值的過程如實施例1所示。

例 1

PMMC 的線圈電阻為 200 Ω，當線圈電流為 750 μA 時產生滿量程偏轉。確定儀器用作 FSD = 1 A 的電流表所需的分流電阻值。

溶液

從圖1（b）可以看出，儀表電壓為

在滿量程偏轉時

分流電壓為

分流電流

分流電阻為

電流表電阻

電流表具有低電阻很重要，因為它始終與負載串聯以測量其電流。如果電流表電阻不明顯低于負載電阻，則在電路中包括電流表會導致負載電流發生實質性變化，如圖2和示例2所示。

（a）不帶電流表的電路

（c）電流表電阻增加電路電阻

* 圖2. 電流表應具有非常低的電阻，這樣它就不會顯著增加電路中的總電阻并在測量中引入誤差。圖片由Amna Ahmad提供*

例 2

電阻為 1 Ω 的電流表用于測量從 100 V 電源提供給 4 Ω 電阻的電流。在電流表連接之前和電路中包含電流表之后計算通過電阻器的電流。

溶液

沒有電流表

電流表在電路中

多量程電流表

只需使用多個分流電阻值和旋轉開關來選擇所需的量程，即可構建多量程電流表。圖3（a）顯示了電路布置。當以這種方式使用儀器時，必須注意確保分流器不會開路，即使是短暫的瞬間;否則，可能會有非常大的電流流過儀器的線圈，可能導致其損壞。

圖3（b）所示的先通后斷開關可保護器件免受多量程電流表中分流器開路的可能性。寬端移動觸點在與前一個終端失去聯系之前連接到它正在切換到的終端。因此，它在與前一個終端斷開連接之前與下一個終端接觸。在切換期間，兩個分流器與儀器并聯，避免了開路分流。

（a）多量程電流表電路

（b）先通后斷開關

* 圖3. 在多量程電流表中，可以選擇多個分流器中的任何一個。必須始終使用先通后斷開關來保持低電流 PMMC 分流。圖片由Amna Ahmad提供*

埃爾頓分流器

由于電流表分流器的電阻值較低，因此與圖3所示電路中的電流表并聯的開關接觸電阻可能會引入誤差。圖4（a）所示的Ayrton分流器避免了與儀表并聯的開關接觸電阻，并保護動圈儀表免受過大電流的影響。當開關的動觸點連接到端子B時，與儀表并聯的分流器的電阻為（R 1 +R 2 +R 3 ).如圖4（b）所示。當移動觸點切換到端子C時，分流器變為（R 1 +R 2 ），和電阻器 R3現在與儀表串聯 [圖 4（c）]。最后，在端子D處移動觸點，分流器為電阻R1和（R 2 +R 3 ）與儀表串聯 [ 圖 4（d）]。請注意，始終有一個與儀表并聯的分流器，并且開關接觸電阻不是儀表/分流器并聯組合的一部分。分流電阻通常比低電流表電阻小得多，因此當它們直接與儀表串聯時幾乎沒有影響。