电工仪表及测量2(磁电系 万用表)

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1、内容提要磁电系仪表结构磁电系仪表工作原理磁电系仪表用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应用。磁电系仪表—结构组成1结构：磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为外磁式，内

2、磁式和内外磁结合式三种结构。外磁式测量机构如图，由于永久磁铁放在可动线圈之外，所以称为外磁式。整个结构为两大部分，即固定部分和可动部分。固定部分由永久磁铁１、极掌２和固定在支架上的圆柱形铁心３构成。磁电系仪表—结构组成2磁铁由硬磁材料做成；而极掌与铁心则用导磁很高的软磁材料做成。铁心放在极掌之间，并与极掌形成一个磁场均匀的环形气隙。可动部分由绕在铝框架上的可动线圈４、线圈两端的两个半轴５、与转轴相连的指针７、平衡锤６以及游丝８所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙之中。磁电系仪表—工作原理（定性）当可动线圈通以电流以后，在永

3、久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流ｉe，这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩Ｍa，显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。磁电系仪表—内磁式结构组成内磁式的测

4、量机构如图，与外磁式相比最大区别在于永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，以形成工作气隙的磁场。磁电系仪表—电磁阻尼、内磁结构磁电系仪表—产生转动力矩示意图磁电系仪表—内磁式结构特点采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元

5、件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种比较先进的结构。内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如Ｃ36型的直流表。内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。磁电系仪表—工作原理（定量分析）电磁驱动力M=2IBLNr=IBSNB—工作气隙中磁场的磁感应强度；L—线圈有效边长；I—通过线圈的电流；N—线圈的匝数；S—线圈有效面积=2Lr

6、。游丝阻力矩Ｍα=DαD—游丝反作用力矩系数，α—线圈偏转角。磁电系仪表—工作原理（定量分析）偏转角α：SI—电流灵敏度=灵敏度SI由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流Ｉ成正比。图磁电系仪表—表头参数满偏电流（表头量程）Ig一般几十μA—几十mA表头内阻Rg(线圈+游丝直流电阻）一般几十欧—几百欧注意：表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，否则会烧毁表头线圈。磁电系仪表—技术特性准确度高灵敏度高刻度均匀功耗小过载能力小只能测量直流：磁电系仪表—为何不能测交流如果可动线圈通入交流电，转

7、矩Ｍ的方向也会随之变化。如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将会随电流变化左右摇摆。如果电流变化的频率高于可动部分的固有频率，指针偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原处不动，所以磁电系仪表不能用于测量交流，只有配上整流器组成整流系仪表后才能用于交流测量。磁电系电流表磁电系测量机构的指针偏转角α与流过动圈的电流Ｉ成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级的电流表。若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采取措施，使被测量通过测量电路改

8、变成测量机构所能接受的小电流。通常采用分流器达到此目的。单量程扩程磁电系电流表单量程电流表n=I/Ig；n=(Rg+Rs)/RsRs——分流电阻Rg——表头内阻n——扩程倍数（分流系数）磁电系电流表—扩程2