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)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

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)載流線圈所構(gòu)成的磁場能量來推動(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圈的磁場相互作用產(chǎn)生的。磁電系測量機(jī)構(gòu)根據(jù)可動(dòng)部分是載流線圈還是永久磁鐵，可分為動(dòng)圈式和動(dòng)磁式兩類。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。安裝在氣隙中的動(dòng)框，是一個(gè)用絕緣細(xì)導(dǎo)線繞制成的矩形線圈。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。軸上的平衡錘可用來調(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與載流線圈相互作用為基礎(chǔ)。當(dāng)可動(dòng)線圈中有電流通過時(shí)，

3、根據(jù)左手定理，在可動(dòng)線圏的兩個(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為線圈的匝數(shù)，I為1.永久磁鐵2.圓柱形磁鐵通過線圈的電流，l為線圈中受力邊的長度，若在線圈上產(chǎn)生的3.可動(dòng)線圈圖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(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稱為測量機(jī)構(gòu)的電流靈敏度?？梢姡瑑x表線圈的偏轉(zhuǎn)角與線圈的面積S、匝數(shù)N、i磁感應(yīng)強(qiáng)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(nèi)，B值也是不變的。因此線圈的偏轉(zhuǎn)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

5、電系儀表只能用于直流電路測量，交流會(huì)使儀表線圈發(fā)熱，電流過大時(shí)甚至可能使儀表線圈燒毀，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說，在一個(gè)周期內(nèi)的轉(zhuǎn)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(diǎn)：靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠、功率消耗小、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(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是過載能力小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高等。磁電系儀表按測量對(duì)象不同，可分為電流表和電壓表。在磁

6、電系電流表中，測量電流的簡單電流表如圖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線圈串聯(lián)的游絲（或張絲）和線圈，只允許很小的電流通過。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,分流電阻與測量機(jī)構(gòu)電路并聯(lián)。當(dāng)測量時(shí)，被測電流中的大部圖3有分流的電流表電路分電流從分流器中通過，極少一部分流過測量機(jī)構(gòu)。流過測量機(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)換開關(guān)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。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量機(jī)構(gòu)串聯(lián)，可得0到測量電壓的不同量程，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