磁电式、电磁式、电动式仪表的定义、原理.doc

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1、磁电式、电磁式、电动式仪表的定义、原理1 什么是磁电式仪表?磁电式仪表广泛地应用于直流电压和电流的测量,如与各种变换器配合,在交流及高频测量中也得到较广泛的应用,因此在电气测量指示仪表中占有极为重要的地位。2 磁电式仪表是由哪几部分构成的?磁电式仪表是由固定的磁路系统和可动部分组成的。仪表的磁路系统是在永久磁铁 1的两极,固定着极掌 2。两极掌之间是圆柱形铁心 3。圆柱形铁心固定在仪表的支架上,用来减小磁阻,并在极掌和铁心之间的气隙中形成沿圆柱形表面均匀辐射的磁场,其磁感应强度处处相等,方向与圆柱形表面垂直。处在这个磁场中的可动线圈 4 是用很细的漆包线绕制在铝框架上的。框架的两端分别固定着半

2、轴,半轴上的另一端通过轴尖支承于轴承中。指针 6 安装在前半轴上。当可动线圈 4 通入电流时,在磁场的作用下便产生转动力矩,使指针随着线圈一起转动。线圈中通过的电流越大,产生的转动力矩也越大,因此指针转动的角度也大。反作用力矩可以由游丝、张丝或悬丝产生。当采用游丝时,还同时用它来导人和导出电流,如图 4-1(b)所示。因此装设了两个游丝,它们的螺旋方向相反。仪表的阻尼力矩则由铝框产生。高灵敏度仪表为减轻可动部分的重量,通常采用无框架动圈,并在动线圈中加短路线圈,以产生阻尼作用。磁电式仪表按磁路形式又分为内磁式、外磁式和内外磁式三种,如图 4-2 所示。内磁式的结构是永久磁铁在可动线圈的内部。外

3、磁式的结构是永久磁铁在可动线圈的外部。内外磁式的结构是在可动线圈的内外都有永久磁铁,磁场较强,可使仪表的结构尺寸更为紧凑。3 磁电式仪表是如何工作的?磁电式仪表是根据载流导体在磁场中受力的原理,即电动机原理而制成的。磁电式仪表测量机构产生力矩的原理如图 4-3 所示。4.什么是电磁式仪表?电磁式仪表是测量交流电流与电压最常见的一种仪表。它具有结构简单、过载能力强、造价低廉以及可交直流两用等一系列优点,因此电磁式仪表在电力工程,尤其是固定安装的测量中得到了广泛的应用。5.电磁式仪表与磁电式仪表有何不同?电磁式仪表与磁电式仪表是两种不同类型的仪表。它们有很多不同之处,突出的表现在性能、结构和表盘上

4、。从表盘上就可区分开这两种仪表。除它们的图形符号不同外,磁电式电流表和电压表的刻度基本上是均匀的,而电磁式仪表的刻度则由密变疏。从性能上看,磁电式仪表反映的是通过它的电流的平均值,因此它的直接被测量只能是直流电流或电压;而电磁式仪表反映的是通过它的电流的有效值,因此,不加任何转换,电磁式仪表就可用于直流、交流,以至非正弦电流、电压的测量。但其测量灵敏度和精度都不及磁电式仪表高,而功耗却大于磁电式仪表。结构和工作原理的不同是两种仪表的根本区别。虽然它们都分为固定和可动两大部分,但其具体组成内容不同。磁电式仪表的固定部分是永久磁铁,用来产生均匀、恒定的磁场;可动部分的核心是一线圈,被测电流流经线圈

5、时,利用通电导线在磁场中受力的原理(即电动机原理) ,实现可动部分的转动。电磁式仪表的固定部分是被测电流流经的线圈,有电流通过即可形成较强的磁场;可动部分的核心是一片可被及时磁化的软磁性材料(如铁片,坡莫合金等) ,利用被磁化酌动铁片与通电线圈 (或被磁化的静铁片 )磁极之间的作用力,实现可动部分的偏转。由于电磁式仪表构造简单、成本低廉,在电工测量中获得了广泛的应用,尤其是开关板式交流电流、电压表,基本上都采用这种仪表。电磁式仪表根据测量机构的结构形式不同,分有扁线圈吸引型和圆线圈排斥型两种。6. 什么是吸引型电磁式仪表?电磁式仪表的测量机构主要有吸引式和排斥式两种类型,扁线圈吸引型电磁式仪表

6、的结构如图 5-1(a)所示。吸引型电磁式仪表是由固定线圈 l 和偏心装在转轴上的可动铁片 2 构成的一个电磁系统。转轴上还装有指针 3、阻尼片 4 及游丝 5。游丝的作用和在磁电式测量机构中不同,它只产生反作用力矩。7.什么是电动式仪表?电磁式仪表的测量准确度一般不高,其主要原因是由于电磁式仪表铁磁材料的磁滞和涡流效应等造成的。用于交流精密测量大多采用电动式仪表,基本上消除了磁滞和涡流的影响。磁电式仪表的磁场是由永久磁铁建立的,当利用通有电流的固定线圈来代替永久磁铁时,便构成了“ 电动式仪表 “。固定线圈不仅可以通过直流,而且还可通过交流,因此,电动式仪表的主要优点是能交直流两用,并能达到

7、0.10.05 级的准确度。使电动式仪表的准确度得到了提高。电动式仪表不但能精确地测量电流、电压和功率,而且还可以测量功率因数、相位及频率等。它可使用的频率范围较宽,可用在 452500Hz 的交流电路中。所以,电动式仪表用途广泛,在精密指示仪表巾占有重要地位。现在,电动式仪表正朝着提高灵敏度、扩大量程和频率范围,以及降低功耗、缩小外形、减小质量、降低成本和提高使用寿命的方向发展。目前,国内外出现了张丝支承、陶瓷支架、陶瓷转轴、小偏转角以及光标指示的电动式仪表,其准确度为 1,功率损耗小于 lW,交流使用的额定频率可达 15-5000Hz,扩展频率范围则达 10000Hz,这样就更扩大了电动式

8、仪表的应用范围。显而易见,电动式仪表在各类指示仪表中,保持着明显的优势。8. 电动式仪表的结构是怎样的?是如何工作的?电动式仪表的测量机构主要由建立磁场的固定线圈 1 和在此磁场中偏转的可动线圈 2组成,其结构如图 6-1 所示。固定线圈 1 分为平行排列,互相对称的两部分,中间留有空隙,以便穿过转轴。这种结构的特点是能获得均匀的工作磁场,并可借助改变两个固定线圈之间的串、并联关系而得到不同的电流量程。可动线圈与转轴固接在一起,转轴上装有指针 3 和空气阻尼器的阻尼片 4。游丝 5 用来产生反作用力矩,并起引导电流的作用。可动线圈比固定线圈小些、轻些,常见的线圈形状有圆形、椭圆形及矩形等。由于

9、线圈工作磁场很弱,通常只有磁电式仪表磁场的 15,故易受外磁场影响。为此电动式仪表的测量机构应置于磁屏蔽罩内,以减少对测量机构的干扰。电动式仪表的工作原理如图 6-2 所示。可动线圈置于固定线圈之内,装在转轴上,当固定线圈通过电流 J,和可动线圈通过电流 I2 时,固定线圈产生磁场,可动线圈和该磁场相互作用产生转动力矩,带动指针偏转指示出被测量值的大小。反作用力矩也由游丝产生,阻尼力矩由阻尼片在空气阻尼盒内的运动产生。电动式仪表电动式仪表有两个线圈:固定线圈和可动线圈(产生转动转矩的装置) 。产生阻转矩的装置为联在转轴上的螺旋弹簧。可动线圈与指针及空气阻尼器的活塞都固定在转轴上,其电流通过螺旋弹簧引入。

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