模塊八 磁電系儀表

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1、模塊八磁電系儀表項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)項(xiàng)目2磁電系電流表項(xiàng)目3磁電系檢流計(jì)項(xiàng)目4磁電系電壓表項(xiàng)目5磁電系電流表，電壓表的使用模塊八磁電系儀表模塊概述磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)通常由固定的磁路系統(tǒng)和可動(dòng)線圈兩部分組成。磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)具有準(zhǔn)確度高，靈敏度高，受外磁場(chǎng)影響小，表盤(pán)標(biāo)度尺刻度均勻，便于讀數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用十分廣泛。但該測(cè)量機(jī)構(gòu)過(guò)載能力小，只能測(cè)量直流。下一頁(yè)返回模塊八磁電系儀表教學(xué)目標(biāo)1.了解磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的組成、技術(shù)特性、應(yīng)用范圍;2.理解磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理;3.了解磁電系電流表、檢流計(jì)、電壓表的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特性、應(yīng)用范圍、維護(hù)保養(yǎng)等;4.理解磁

2、電系電流表、檢流計(jì)、電壓表的工作原理;5.掌握各種儀表的使用技能。上一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖8-1(a)所示，通常由固定的磁路系統(tǒng)和可動(dòng)線圈兩部分組成。磁路系統(tǒng)由永久磁鐵、固定在磁鐵兩極的極掌以及處于兩個(gè)極掌之間的圓柱形鐵芯組成。圓柱形鐵芯固定在儀表支架上，使兩個(gè)極掌與圓柱形鐵芯之間的氣隙中形成均勻的輻射狀磁場(chǎng)?？蓜?dòng)部分由繞在鋁制框架上的可動(dòng)線圈、指針、平衡錘和游絲組成。當(dāng)可動(dòng)部分發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，游絲變形產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反作用力矩。另外，游絲還具有把電流導(dǎo)入可動(dòng)線圈的作用，如圖8-1(b)所示。下一頁(yè)返回項(xiàng)目1

3、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)根據(jù)其磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，可分為外磁式、內(nèi)磁式和內(nèi)外磁式三種，如圖8-2所示。外磁式結(jié)構(gòu)的永久磁鐵在可動(dòng)線圈的外部。內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)的永久磁鐵在可動(dòng)線圈的內(nèi)部，為了使磁場(chǎng)均勻和減小漏磁，在內(nèi)磁式的永久磁鐵外面加裝了一個(gè)閉合的導(dǎo)磁環(huán)。內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)緊湊，受外磁場(chǎng)影響較小。內(nèi)外磁式結(jié)構(gòu)是可動(dòng)線圈的內(nèi)部和外部都有永久磁鐵，因此氣隙磁場(chǎng)更強(qiáng)，儀表的靈敏度更高，結(jié)構(gòu)更緊湊，受外磁場(chǎng)的影響更小。上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)二、工作原理磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的。1.轉(zhuǎn)動(dòng)力矩如圖8-3所

4、示，當(dāng)可動(dòng)線圈通電時(shí)，線圈中的電流和永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力，從而形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩(M)，使可動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。根據(jù)圖中所設(shè)電流和磁場(chǎng)方向，假設(shè)線圈中通過(guò)的電流為I,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、可動(dòng)線圈的匝數(shù)為N、可動(dòng)線圈的有效邊長(zhǎng)l、轉(zhuǎn)軸中心到有效邊的距離為r。運(yùn)用左手定則可以判斷可動(dòng)線圈兩個(gè)有效邊所受電磁力的大小為:（8-1）上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)其方向與線圈平面垂直且兩個(gè)力的方向相反，使得線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大小為：由于線圈的面積為:則轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為:（8-2）由于氣隙中的磁場(chǎng)是均勻輻射狀的，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒定不變;對(duì)于已繞制

5、好的線圈，其匝數(shù)N和有效面積A也是不變的。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M的大小與被測(cè)電流I成正比，其方向決定于電流流進(jìn)線圈的方向。上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)2.反作用力矩線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)引起游絲變形，從而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩方向相反的力矩，稱(chēng)為反作用力矩(Mf)，其大小與游絲的變形程度成正比，即與線圈的偏轉(zhuǎn)角度α成正比。(8-3)式中D為游絲的反作用力矩系數(shù)，其大小由游絲的材料性質(zhì)、形狀和尺寸決定。隨著偏轉(zhuǎn)角α的增大，反作用力矩也將增大，而轉(zhuǎn)動(dòng)力矩在被測(cè)電流不變時(shí)是恒定的。當(dāng)反作用力矩增大到一定程度時(shí)將與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩相等，可動(dòng)部分達(dá)到平衡，此時(shí)可動(dòng)部分將停止在某

6、一平衡位置，指針也就停止在某一偏轉(zhuǎn)角上。根據(jù)力矩平衡條件Mf=M可得上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)所以（8-4）由上式可知，指針偏轉(zhuǎn)角α與被測(cè)電流I成正比。因此在儀表中就可以用偏轉(zhuǎn)角來(lái)衡量被測(cè)電流的大小。并通過(guò)指針在標(biāo)度尺上直接指示出電流的數(shù)值。根據(jù)指示儀表靈敏度的定義可得（8-5）上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)3.阻尼力矩當(dāng)可動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繞制線圈的閉合鋁框切割氣隙磁場(chǎng)中的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)感應(yīng)電流與氣隙中的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與可動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁力矩，這個(gè)力矩稱(chēng)為阻尼力矩，如圖8-4所示。當(dāng)可動(dòng)線圈靜止時(shí)，鋁框不

7、切割磁力線，就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會(huì)產(chǎn)生阻尼力矩。由此可見(jiàn)，阻尼力矩是在可動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生，而一旦可動(dòng)部分靜止下來(lái)以后，阻尼力矩就消失。所以阻尼力矩不影響可動(dòng)部分的力矩平衡條件，對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)一方面阻尼力矩對(duì)可動(dòng)部分在平衡位置附近的擺動(dòng)起到抑制作用，使可動(dòng)部分盡快在平衡位置靜止下來(lái);另一方面阻尼力矩對(duì)儀表可動(dòng)部分起到保護(hù)作用，可以防止各種原因引起的可動(dòng)部分的快速擺動(dòng)，以免損壞軸承及指針等。例如，靈敏度較高的儀表在不使用時(shí)，通常把兩個(gè)接線端鈕用導(dǎo)線連接起來(lái)(從外部把可動(dòng)線圈短路)，使可動(dòng)線圈也構(gòu)成感應(yīng)電

8、流的閉合回路，加強(qiáng)阻尼作用，以避免在搬動(dòng)過(guò)程中使可動(dòng)部分快速擺動(dòng)，達(dá)到保護(hù)儀表的作用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回項(xiàng)目1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)三、技術(shù)特性1