磁電系測量機構(gòu)

1、磁電系測量機構(gòu)是利用通電線圈在磁場中受到磁場作用力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理 制成的，如圖1所示。當(dāng)可動線圈通電時，線圈受均勻輻射型磁場的作用而產(chǎn) 生電磁力F,從而形成轉(zhuǎn)動力矩 M使可動部分發(fā)生偏轉(zhuǎn)。根據(jù)圖中所設(shè)電流方 向和磁場方向，運用左手定則，可以判斷線圈兩有效邊所受電磁力 F的方向都與 線圈平面垂直且方向相反，產(chǎn)生使可動線圈發(fā)生順時針方向偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動力矩，可動線圈便發(fā)生順時針方向的旋轉(zhuǎn)。i圖1磁電系儀表的工作原理示意圖設(shè)均勻輻射的磁感應(yīng)強度為 B,線圈匝數(shù)為N,垂直于磁場方向的可動線圈 有效邊長為L,則當(dāng)通過線圈的電流為r時，每個有效邊受的電磁力F為轉(zhuǎn)動力矩為(2-2)1/2。M=2Fr=2BL/

2、r式中r 轉(zhuǎn)軸中心到線圈有效邊的距離，其值為線圈有效邊長的線圈包圍的面積為由此可得線圈偏轉(zhuǎn)時引起游絲變形，而產(chǎn)生反作用力矩 Ma這個力矩的大小與游絲變形的大小成正比，也就是和線圈的偏轉(zhuǎn)角a成正比，即反作用力矩為(2-4)Ma =Da式中D游絲的反作用系數(shù)，與游絲的力學(xué)性質(zhì)和尺寸有關(guān);a可動部分偏轉(zhuǎn)角，即指針偏轉(zhuǎn)角。隨著偏轉(zhuǎn)角a不斷增大，反作用力矩 M也增大，直到和轉(zhuǎn)動力矩相等時, 可動部分因所受力矩達到平衡而停留在一個平衡位置上，指針的偏轉(zhuǎn)角a不再變 化。根據(jù)力矩平衡關(guān)系得到式中a指針偏轉(zhuǎn)角;S可動線圈的有效面積;Si電流靈敏度,口 NES3=丁電流靈敏度S1由儀表結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定，對于某一個儀

3、表來講，它是一個常數(shù),N、S、B、D這些量決定于各儀表的結(jié)構(gòu)和材料性質(zhì)，其數(shù)值都是固定的。因此，儀表指針偏轉(zhuǎn)角a與通過可動線圈的電流I成正比。所以磁電系儀表 可用來測量電流以及與電流有聯(lián)系的其他物理量 （即經(jīng)過變換可以轉(zhuǎn)化為電流的 量）。而且磁電系儀表標(biāo)度尺上的刻度是均勻的。磁電系儀表的測量機構(gòu)（磁電系測量機構(gòu)）是由固定的磁路系統(tǒng)和可動部分組成, 其結(jié)構(gòu)如圖1所示。儀表的固定部分是磁路系統(tǒng)，磁路系統(tǒng)包括永久磁鐵1、固定在磁鐵兩極的 極掌2以及處于兩個極掌之間的圓柱形鐵芯 3。圓柱形鐵芯固定在儀表支架上, 采用這種結(jié)構(gòu)是為了減少磁阻，并使極掌和鐵芯間的空氣隙中產(chǎn)生均勻的輻射型磁場。這個磁場的特點

4、是，沿著圓柱形鐵芯的表面，磁感應(yīng)強度處處相等，而方向則和圓柱形表面垂直。圓柱形鐵芯與極掌間留有一定的氣隙，使可動線圈能在4氣隙中轉(zhuǎn)動。（a）測量機構(gòu)b）電流途徑圖1磁電系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖1-永久磁鐵；2-極掌；3-圓柱形鐵芯；4-可動線圈;5-游絲；6-指針；7-平衡錘；8-調(diào)零器可動部分由繞在鋁框架上的可動線圈(線圈)4、線圈兩端的兩個半軸、與 轉(zhuǎn)軸相連的指針6、平衡錘7以及游絲5所組成。整個可動部分支承在軸承上, 線圈位于環(huán)形氣隙之中。在矩形框架的兩個短邊上固定有轉(zhuǎn)軸， 轉(zhuǎn)軸分前后兩個 半軸，每個半軸的一端固定在矩形框架上， 另一端則通過軸尖支承于軸承中。 在 前半軸上裝有指針6,可動

5、部分偏轉(zhuǎn)時，帶動指針偏轉(zhuǎn)，用來指示被測量的大小。當(dāng)可動線圈通以電流之后，在永久磁鐵的磁場作用下，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩并使線 圈轉(zhuǎn)動。反作用力矩通常由游絲產(chǎn)生。 磁電系儀表的游絲一般有兩個， 且繞向相 反，游絲一端與可動線圈相連，另一端固定在支架上，它的作用是既產(chǎn)生反作用 矩，同時又將電流引進可動線圈的引線。儀表的阻尼力矩由鋁制的矩形框架產(chǎn)生。 高靈敏度的儀表為了減輕可動部分 的重量，通常采用無框架可動線圈，并在可動線圈中加短路線圈，利用短路線圈 中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與磁場相互作用產(chǎn)生阻庀力矩。為了使儀表指針起始在零的位置，通常還存在一個“調(diào)零器”如圖1 (a) 中所示?！罢{(diào)零器”的一端與游絲相連。如果在儀表使用前其指針不指在零位, 則可用起子輕輕調(diào)節(jié)露在表殼外面的“調(diào)零器”的螺桿，使儀表指針逐漸趨近于 零位。磁電系測量機構(gòu)按磁路結(jié)構(gòu)的不同，可分為外磁式、內(nèi)磁式和內(nèi)外磁式三種, 如圖2所示。外磁式結(jié)構(gòu)是指永久磁鐵在可動線圈的外部。內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)是指永久磁