磁電系儀表的結構和工作原理

1、磁電系儀表的結構和工作原理磁電系儀表的基本測量機構由固定部分和可動部分組成，如圖1所示，其特點是由一個或幾個永久磁鐵和一個或幾個載流線圈所構成的磁場能量來推動可動部分偏轉。可動部分的轉動力矩中由永久磁鐵與載流線圈的磁場相互作用產生的。磁電系測量機構根據(jù)可動部分是載流線圈還是永久磁鐵，可分為動圈式和動磁式兩類。在動圈式儀表中根據(jù)永久磁鐵安裝的位置不同，又分為三種：外磁式、內磁式和內外磁相結合三種形式。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，形成強輻射狀的均勻磁場。安裝在氣隙中的動框，是一個用絕緣細導線繞制成的矩形線圈。動框上下的側面固定著帶軸尖的軸尖座，軸尖支

2、撐在軸承的凹槽中，使可動部分可以在氣隙中轉動。兩對游絲的盤旋方向相反，內端與軸固定，外端固定的支架上。游絲不僅產生阻尼力矩，而且是電流引入和引出線。軸上的平衡錘可用來調節(jié)可動部分的機械平衡，使可動部分的重心在轉軸上。 磁電系儀表的作用原理是以永久磁鐵間隙中的磁場與載流線圈相互作用為基礎。當可動線圈中有電流通過時，根據(jù)左手定理，在可動線圏的兩個側邊上將產生如圖2所示的1.永久磁鐵 2.磁軛 3. 極掌 4.圓柱形鐵芯 5.動框 6.游絲 7.平衡錘 8.磁分路 9.指針 圖1 磁電系測量機構F1和F2F=F1=F2=BNIl式中，B為空氣隙中的磁感應強度，N為線圈的匝數(shù)，I為通過線圈的電流，l為

3、線圈中受力邊的長度，若在線圈上產生的轉動力矩為M，則 1.永久磁鐵 2.圓柱形磁鐵 3.可動線圈 圖2磁電作用原理M=bbF1+F2=bF=bBNIl=SBNI 22式中，b為線圈非受力邊的長度，即線圈的寬度；S為線圈的有效面積，即S=bl 在轉矩的作用下，使可動部分轉動。此時儀表的游絲被扭轉而產生一個反作用力矩M。當偏轉角隨著測量電流I增大時，游絲的反作用力矩也增大，因此有M=D式中，D為游絲反矩系數(shù)，為指針的偏轉角。當轉動力矩與反作用力矩相等時，表頭上的指針就靜止在穩(wěn)定的偏轉位置，此時有M=M即 SBNI=D=SBNI=SiI D式中，Si稱為測量機構的電流靈敏度。可見，儀表線圈的偏轉角與

4、線圈的面積S、匝數(shù)N、磁感應強度B、以及通過線圈的電流I成正比，與游絲的反作用力矩系數(shù)D成反比。電表中的S、N和D都是定值。由于磁間隙中的磁場是均勻輻射的，在工作范圍內，B值也是不變的。因此線圈的偏轉角僅與線圈中通過的電流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量，交流會使儀表線圈發(fā)熱，電流過大時甚至可能使儀表線圈燒毀，但不會使儀表可動部分發(fā)生偏轉，儀表可動部分受慣性影響，其偏轉只能反映瞬時轉矩的平均值。對于正弦波形的交流電來說，在一個周期內的轉矩平均值為零，儀表無指示。因此磁電系儀表不能在交流電路中使用。磁電系儀表與其它指示儀表相比具有以下特點：靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠、功率

5、消耗小、受環(huán)境外磁場的影響小、刻度均勻、制成多量程的儀表比較容易實現(xiàn)。其缺點是過載能力小、結構復雜和成本高等。磁電系儀表按測量對象不同，可分為電流表和電壓表。在磁電系電流表中，測量電流的簡單電流表如圖3所示。但是這個電路只能作為毫安表或微安表，因為與線圈串聯(lián)的游絲（或張絲）和線圈，只允許很小的電流通過。對于量程為數(shù)十毫安以上的毫安表和安培表就必須采用分流電阻擴大量程,分流電阻與測量機構電路并聯(lián)。當測量時，被測電流中的大部分電流從分流器中通過，極少一部分流過測量機構。流過測量機構電路的電流I0為 圖 3有分流的電流表電路I0=IR R0+R多量程的電流表，可采用轉換開關來連接不同的分流器，如圖4所示，或者采用如圖5所示的環(huán)形分流器。磁電系電壓表是在微安表或毫安表的基礎上串聯(lián)附加電阻而成的，如圖26所示。U=I00(R0+R)=UR