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模块八 磁电系仪表 项目1 磁电系测量机构 项目2 磁电系电流表 项目3 磁电系检流计 项目4 磁电系电压表 项目5 磁电系电流表，电压表的使用 模块八 磁电系仪表 模块概述 磁电系测量机构通常由固定的磁路系统和可动线圈两部分组成。 磁电系测量机构具有准确度高，灵敏度高，受外磁场影响小，表盘标度尺刻度均匀，便于读数的优点，因此应用十分广泛。但该测量机构过载能力小，只能测量直流。 模块八 磁电系仪表 教学目标 1.了解磁电系测量机构的组成、技术特性、应用范围; 2.理解磁电系测量机构的工作原理; 3.了解磁电系电流表、检流计、电压表的结构、技术特性、应用范围、维护保养等; 4.理解磁电系电流表、检流计、电压表的工作原理; 5.掌握各种仪表的使用技能。 项目1 磁电系测量机构 一、结构 磁电系测量机构的结构如图8-1(a)所示，通常由固定的磁路系统和可动线圈两部分组成。磁路系统由永久磁铁、固定在磁铁两极的极掌以及处于两个极掌之间的圆柱形铁芯组成。圆柱形铁芯固定在仪表支架上，使两个极掌与圆柱形铁芯之间的气隙中形成均匀的辐射状磁场。 可动部分由绕在铝制框架上的可动线圈、指针、平衡锤和游丝组成。当可动部分发生转动时，游丝变形产生与转动方向相反的反作用力矩。另外，游丝还具有把电流导入可动线圈的作用，如图8-1(b)所示。 项目1 磁电系测量机构 磁电系测量机构根据其磁路系统的结构不同，可分为外磁式、内磁式和内外磁式三种，如图8-2所示。 外磁式结构的永久磁铁在可动线圈的外部。内磁式结构的永久磁铁在可动线圈的内部，为了使磁场均匀和减小漏磁，在内磁式的永久磁铁外面加装了一个闭合的导磁环。内磁式结构紧凑，受外磁场影响较小。内外磁式结构是可动线圈的内部和外部都有永久磁铁，因此气隙磁场更强，仪表的灵敏度更高，结构更紧凑，受外磁场的影响更小。 项目1 磁电系测量机构 二、工作原理 磁电系测量机构是利用通电线圈在磁场中受到电磁力的作用而产生转动的原理制成的。 1.转动力矩 如图8-3所示，当可动线圈通电时，线圈中的电流和永久磁铁的磁场相互作用，产生电磁力，从而形成转动力矩(M)，使可动部分转动起来。 根据图中所设电流和磁场方向，假设线圈中通过的电流为I,磁感应强度为B、可动线圈的匝数为N、可动线圈的有效边长l、转轴中心到有效边的距离为r。运用左手定则可以判断可动线圈两个有效边所受电磁力的大小为: （8-1） 项目1 磁电系测量机构 其方向与线圈平面垂直且两个力的方向相反，使得线圈沿顺时针方向转动。 转动力矩大小为： 由于线圈的面积为: 则转动力矩为: （8-2） 由于气隙中的磁场是均匀辐射状的，所以磁感应强度B恒定不变;对于已绕制好的线圈，其匝数N和有效面积A也是不变的。因此，转动力矩M的大小与被测电流I成正比，其方向决定于电流流进线圈的方向。 项目1 磁电系测量机构 2.反作用力矩 线圈的转动引起游丝变形，从而产生一个与转动力矩方向相反的力矩，称为反作用力矩(Mf)，其大小与游丝的变形程度成正比，即与线圈的偏转角度α成正比。 (8-3) 式中D为游丝的反作用力矩系数，其大小由游丝的材料性质、形状和尺寸决定。 随着偏转角α的增大，反作用力矩也将增大，而转动力矩在被测电流不变时是恒定的。当反作用力矩增大到一定程度时将与转动力矩相等，可动部分达到平衡，此时可动部分将停止在某一平衡位置，指针也就停止在某一偏转角上。根据力矩平衡条件Mf=M可得 项目1 磁电系测量机构 项目1 磁电系测量机构 3.阻尼力矩 当可动线圈转动时，绕制线圈的闭合铝框切割气隙磁场中的磁力线而产生感应电流，这个感应电流与气隙中的磁场相互作用，产生一个与可动部分转动方向相反的电磁力矩，这个力矩称为阻尼力矩，如图8-4所示。当可动线圈静止时，铝框不切割磁力线，就不会产生感应电流，也就不会产生阻尼力矩。 由此可见，阻尼力矩是在可动部分转动时产生，而一旦可动部分静止下来以后，阻尼力矩就消失。所以阻尼力矩不影响可动部分的力矩平衡条件，对测量结果没有影响。 项目1 磁电系测量机构 一方面阻尼力矩对可动部分在平衡位置附近的摆动起到抑制作用，使可动部分尽快在平衡位置静止下来;另一方面阻尼力矩对仪表可动部分起到保护作用，可以防止各种原因引起的可动部分