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《電工儀表及測量 教學(xué)課件 作者 周啟龍 2第二章 磁電系儀表.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第一章測量與電工儀表的基本知識第一節(jié)測量基本知識一、測量的定義二、測量方法分類三、測量的單位第二節(jié)電工儀表的分類一、電測量指示儀表二、比較儀器第三節(jié)電工儀表的組成和基本原理一、電測量指示儀表的組成二、測量機構(gòu)的組成與原理第四節(jié)電工儀表的誤差和準(zhǔn)確度一、電工儀表誤差的分類二、誤差的表示方法三、儀表的準(zhǔn)確度第五節(jié)電工儀表的主要技術(shù)性能一、儀表靈敏度和儀表常數(shù)二、儀表誤差三、儀表的阻尼時間四、儀表的功率損耗第六節(jié)測量誤差及其消除方法一、系統(tǒng)誤差二、偶然誤差三、疏忽誤差（粗差）第七節(jié)工程上最大測量誤差的估計一、直接
2、測量法的最大誤差二、間接測量方式的最大誤差第八節(jié)電工儀表的表面標(biāo)記和型號一、電工儀表的表面標(biāo)記二、型號思考題第二章磁電系儀表磁電系儀表在電氣測量指示儀表中占有極其重要的地位，常用于直流電路中測量直流電壓和電流。若附上整流器以后，可以用來測量交流電流和交流電壓；與變換器配合，可以測量交流功率、頻率、溫度、壓力等。采用特殊結(jié)構(gòu)時還可以構(gòu)成檢流計，用來測量極其微小的電流(可小到10-10A)。第一節(jié)測量基本知識一、磁電系儀表的結(jié)構(gòu)磁電系儀表根據(jù)磁路形式的不同，分為內(nèi)磁式、外磁式和內(nèi)外結(jié)合式三種結(jié)構(gòu)。外磁式的永久磁
3、鐵在可動線圈的外面，主要結(jié)構(gòu)如圖2-1(a)所示，它包括固定部分和可動部分：固定部分由永久磁鐵、極掌和固定在支架上的圓柱形鐵芯構(gòu)成?？蓜硬糠钟衫@在鋁框架上的可動線圈、前后兩根半軸、與轉(zhuǎn)軸相連的指針、平衡錘以及游絲所組成。整個可動部分支承在軸承上，線圈位于環(huán)形氣隙之中。極掌與鐵芯之間的空氣隙是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場。兩個游絲的螺旋方向相反，它們的作用是產(chǎn)生反作用力矩并兼作電流引入動圈的引線，游絲的一端與可動線圈相連，另一端固定在支架上。外磁式1-永久磁鐵2-極掌3-鐵芯4-線圈5-轉(zhuǎn)軸6-平衡錘
4、7-指針8-游絲內(nèi)磁式1-永久磁鐵2-磁軛3-極掌4空氣間隙圖2-1磁電系儀表的結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)磁式是將永久磁鐵做成圓柱形并放在動圈之內(nèi)，它既是磁鐵又是鐵芯。為了能形成工作氣隙，并能在工作氣隙中產(chǎn)生一個均勻的磁場，磁場的方向能處處與鐵芯的圓柱面垂直，在內(nèi)磁式的永久磁鐵外面要加裝一個閉合的導(dǎo)磁環(huán)。內(nèi)磁式的結(jié)構(gòu)緊湊、受外界磁場的影響小。內(nèi)磁式磁電系磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-1(b)所示。內(nèi)外結(jié)合式在可動線圈的內(nèi)外部均使用永久磁鐵，氣隙磁場更強、儀表靈敏度更高、受外界磁場影響更小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際用得較少。二、工作原理磁
5、電系儀表是利用可動線圈中的電流與氣隙中磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力而使可動部分轉(zhuǎn)動的原理制成的。當(dāng)線圈中通入電流時，儀表的可動部分要受以下幾個力矩的作用。1.轉(zhuǎn)動力矩當(dāng)線圈中有電流流過時，電流的方向如圖2-2所示，載流導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，線圈的兩個邊所受力的方向由左手定則可以確定為圖2-2的方向，每邊所受力的大小為（式2-1）式中B——工作氣隙中的磁場磁感應(yīng)強度；——線圈有效邊長；I——通過線圈的電流；N——線圈的匝數(shù)。由于磁力線方向與圓柱面垂直，所以電磁力F的方向與線圈平面垂直，線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動，其
6、轉(zhuǎn)動力矩為(式2-2)式中，r為轉(zhuǎn)軸中心到有效邊的距離，由于線圈平面的面積S=2lr,所以式（2-2）變?yōu)?式2-3)式中，K是與氣隙中磁感應(yīng)強度、線圈尺寸及匝數(shù)有關(guān)的常數(shù)。由于氣隙磁場強度是均勻輻射狀的，不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，磁感應(yīng)強度B均不變；對已制成的儀表，線圈面積S、線圈匝數(shù)N都是一定的，所以轉(zhuǎn)動力矩的大小與被測電流成正比，其方向決定于電流流進線圈的方向。圖2-2磁電系測量機構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理圖3.阻尼力矩磁電系儀表的阻尼力矩屬于電磁阻尼力矩，它是由鋁框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流和磁場相互作用而產(chǎn)生的，如圖
7、2-3所示。當(dāng)鋁框按圖中方向轉(zhuǎn)動時，由右手定則可知產(chǎn)生如圖示的感應(yīng)電流，再根據(jù)左手定則可知產(chǎn)生如圖所示的阻尼力，從而產(chǎn)生阻尼力矩，該阻尼力矩總是反抗鋁框運動。指針穩(wěn)定在平衡位置時，阻尼力矩也就消失了，因此，阻尼力矩在指針偏轉(zhuǎn)的過程中存在，不影響測量結(jié)果，但對儀表可動部分起保護作用，可以防止各種原因引起的可動部分的快速擺動，以免損壞軸承及指針等。可動部分的鋁框架相當(dāng)于一個短路匝，在轉(zhuǎn)動時，切割磁力線，鋁框架中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為，因為鋁框架只有1匝，所以感應(yīng)電勢的數(shù)值為，此電勢在鋁框架中產(chǎn)生的電流數(shù)值為，該電流與
8、流過線圈的電流一樣，也要產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩(式2-6)式中：B——磁感應(yīng)強度S——鋁框架的面積2.反作用力矩可動線圈在電磁力的作用下順時針轉(zhuǎn)動的同時，會受到游絲產(chǎn)生的反作用力矩作用，反作用力矩的大小與游絲形變大小成正比，即與線圈偏轉(zhuǎn)角?成正比，即(式2-4)式中，D為常數(shù)，是游絲的反抗力矩系數(shù)，其大小由游絲的材料性質(zhì)、形狀和尺寸決定。反抗力矩與偏轉(zhuǎn)角成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩與反抗力矩大小相等時，指針穩(wěn)定在平衡點，這時式（2-3）
