磁電系儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理

《磁電系儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

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(xiàn)圈所構(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(xiàn)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(xiàn)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.指針形永

2、久磁鐵、磁軛、極掌和圓柱形鐵芯組成，圖1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)在它們之間的空隙內(nèi)，形成強(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(xiàn)繞制成的矩形線(xiàn)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(xiàn)。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。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(xiàn)圈相互作用為基礎(chǔ)。當(dāng)可動(dòng)線(xiàn)圈中有電流通過(guò)時(shí)，

3、根據(jù)左手定理，在可動(dòng)線(xiàn)圏的兩個(gè)側(cè)邊上將產(chǎn)生如圖2所示的F1和F2F=F=F=BNIl12式中，B為空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，N為線(xiàn)圈的匝數(shù)，I為1.永久磁鐵2.圓柱形磁鐵通過(guò)線(xiàn)圈的電流，l為線(xiàn)圈中受力邊的長(zhǎng)度，若在線(xiàn)圈上產(chǎn)生的3.可動(dòng)線(xiàn)圈圖2磁電作用原理轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為M，則bbM=F+F=bF=bBNIl=SBNI1222式中，b為線(xiàn)圈非受力邊的長(zhǎng)度，即線(xiàn)圈的寬度；S為線(xiàn)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。α當(dāng)偏轉(zhuǎn)角隨著測(cè)量電流I增大時(shí)，游絲的反作

4、用力矩也增大，因此有MD=?αα式中，D為游絲反矩系數(shù)，α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=Mα即SBNI=D?αSBNα==ISIiD式中，S稱(chēng)為測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流靈敏度?？梢?jiàn)，儀表線(xiàn)圈的偏轉(zhuǎn)角與線(xiàn)圈的面積S、匝數(shù)N、i磁感應(yīng)強(qiáng)度B、以及通過(guò)線(xiàn)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(chǎng)是均勻輻射的，在工作范圍內(nèi)，B值也是不變的。因此線(xiàn)圈的偏轉(zhuǎn)角僅與線(xiàn)圈中通過(guò)的電流I成正比，而且刻度尺是均勻的。磁

5、電系儀表只能用于直流電路測(cè)量，交流會(huì)使儀表線(xiàn)圈發(fā)熱，電流過(guò)大時(shí)甚至可能使儀表線(xiàn)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

6、電系電流表中，測(cè)量電流的簡(jiǎn)單電流表如圖3所示。但是這個(gè)電路只能作為毫安表或微安表，因?yàn)榕c線(xiàn)圈串聯(lián)的游絲（或張絲）和線(xiàn)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)電流中的大部圖3有分流的電流表電路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I為0RI=I0R+R0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4所示，或者采用如圖5所示的環(huán)形分流器。123圖4多量程電流表示意圖圖5具有環(huán)

7、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。U0U=I()R+R=()R+R000R0RR0I采用不同的附加電阻和測(cè)量機(jī)構(gòu)串聯(lián)，可得0到測(cè)量電壓的不同量程，可構(gòu)成多量程電壓表，U0其原理如圖7所示。UR0RRRI1230圖6電壓表原理圖圖7多量程電壓表原理圖