磁電系儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、磁電系儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理磁電系儀表的基本測(cè)量機(jī)構(gòu)由固定部分和可動(dòng)部分組成，如圖1所示，其特點(diǎn)是由一個(gè) 或幾個(gè)永久磁鐵和一個(gè)或幾個(gè)載流線圈所構(gòu)1.永久磁鐵2.磁軛3.極掌 4.圓柱形鐵芯5動(dòng)框 6游絲7平衡錘8磁分路9指針圖1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)成的磁場(chǎng)能量來(lái)推動(dòng)可動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)?？蓜?dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩中由永久磁鐵與載流線圈的磁場(chǎng) 相互作用產(chǎn)生的。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)根據(jù)可動(dòng)部 分是載流線圈還是永久磁鐵，可分為動(dòng)圈式和 動(dòng)磁式兩類(lèi)。在動(dòng)圈式儀表中根據(jù)永久磁鐵安 裝的位置不同，又分為三種：外磁式、內(nèi)磁式 和內(nèi)外磁相結(jié)合三種形式。 固定的磁路由馬蹄 形永久磁鐵、磁軛、極掌和圓柱形鐵芯組成， 在它們之間的空隙內(nèi)， 形成

2、強(qiáng)輻射狀的均勻磁 場(chǎng)。安裝在氣隙中的動(dòng)框， 是一個(gè)用絕緣細(xì)導(dǎo)線繞制成的矩形線圈。 動(dòng)框上下的側(cè)面固定著 帶軸尖的軸尖座，軸尖支撐在軸承的凹槽中，使可動(dòng)部分可以在氣隙中轉(zhuǎn)動(dòng)。 兩對(duì)游絲的盤(pán) 旋方向相反，內(nèi)端與軸固定，外端固定的支架上。 游絲不僅產(chǎn)生阻尼力矩， 而且是電流引入 和引出線。軸上的平衡錘可用來(lái)調(diào)節(jié)可動(dòng)部分的機(jī)械平衡，使可動(dòng)部分的重心在轉(zhuǎn)軸上。1永久磁鐵2.圓柱形磁鐵3可動(dòng)線圈圖2磁電作用原理磁電系儀表的作用原理是以永久磁鐵間隙中的磁場(chǎng)與載流線圈相互作用為基礎(chǔ)。當(dāng)可動(dòng)線圈中有電流通過(guò)時(shí)，根據(jù)左手定理，在可動(dòng)線圏的兩個(gè)側(cè)邊上將產(chǎn)生如圖2所示的F）和 F2F = F1 = F2 = BNII

3、式中，B為空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，N為線圈的匝數(shù)，I通過(guò)線圈的電流，I為線圈中受力邊的長(zhǎng)度，若在線圈上產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為M ，則M = - F1 + b F2 = bF = bBNII = SBNI2 2式中，b為線圈非受力邊的長(zhǎng)度，即線圈的寬度；S為線圈的有效面積，即 S = bl在轉(zhuǎn)矩的作用下，使可動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)儀表的游絲被扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一個(gè)反作用力矩M當(dāng)偏轉(zhuǎn)角隨著測(cè)量電流 I增大時(shí)，游絲的反作用力矩也增大，因此有M a = D ?a式中，D為游絲反矩系數(shù)，a為指針的偏轉(zhuǎn)角。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與反作用力矩相等時(shí)，表頭上的指針就靜止在穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有M = M即 SBNI 二 D?aI = SiI

4、SBNa =D式中，Si稱(chēng)為測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流靈敏度?？梢?jiàn)，儀表線圈的偏轉(zhuǎn)角與線圈的面積S匝數(shù)N磁感應(yīng)強(qiáng)度 B以及通過(guò)線圈的電流 I成正比，與游絲的反作用力矩系數(shù) D成反比。電表中 的SN和D都是定值。由于磁間隙中的磁場(chǎng)是均勻輻射的，在工作范圍內(nèi)，B值也是不變的。因此線圈的偏轉(zhuǎn)角僅與線圈中通過(guò)的電流 I成正比，而且刻度尺是均勻的。磁電系儀表只能用于直流電路測(cè)量，交流會(huì)使儀表線圈發(fā)熱，電流過(guò)大時(shí)甚至可能使儀表線圈燒毀，但不會(huì)使儀表可動(dòng)部分發(fā)生偏轉(zhuǎn)，儀表可動(dòng)部分受慣性影響，其偏轉(zhuǎn)只能反映瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的平均值。 對(duì)于正弦波形的交流電來(lái)說(shuō)，在一個(gè)周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩平均值為零，儀表無(wú)指示。因此磁電系儀表不能在交流電路

5、中使用。磁電系儀表與其它指示儀表相比具有以下特點(diǎn)：靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠、功率消耗小、受環(huán)境外磁場(chǎng)的影響小、刻度均勻、制成多量程的儀表比較容易實(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是過(guò)載能力小、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高等。磁電系儀表按測(cè)量對(duì)象不同，可分為電流表和電壓表。在磁電系電流表中，測(cè)量電流的簡(jiǎn)單電流表如圖3所示。圖3有分流的電流表電路但是這個(gè)電路只能作為毫安表或微安表，因?yàn)榕c線圈串聯(lián)的游絲（或張絲）和線圈，只允許很小的電流通過(guò)。對(duì)于量程為數(shù) 十毫安以上的毫安表和安培表就必須采用分流電阻擴(kuò)大量程， 分流電阻與測(cè)量機(jī)構(gòu)電路并聯(lián)。當(dāng)測(cè)量時(shí)，被測(cè)電流中的大部分電流從分流器中通過(guò)， 極少一部分流過(guò)測(cè)量機(jī)構(gòu)。 流過(guò)測(cè)量 機(jī)構(gòu)電路的電流I0為RRo + R4所示，或者采用如圖 5多量程的電流表，可采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)連接不同的分流器，如圖 所示的環(huán)形分流器。圖4多量程電流表示意圖圖5具有環(huán)形分流器電流表磁電系電壓表是在微安表或毫安表的基礎(chǔ)上串聯(lián)附加電阻而成的，如圖26所示。U = Io（Ro +R）= 土佩 + R） Ro采用不同的