电工仪表及测量PPT.ppt

内容提要 磁电系仪表结构 磁电系仪表工作原理 第二章 磁电系仪表 用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。 它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。 本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应用。 磁电系仪表—结构组成1 结构：磁电系仪表根据磁路形式的 不同，分为外磁式，内磁式和内外磁 结合式三种结构。 外磁式测量机构如图，由于永 久磁铁放在可动线圈之外，所以称 为外磁式。 整个结构为两大部分，即固定部 分和可动部分。 固定部分由永久磁铁１、极掌２ 和固定在支架上的圆柱形铁心３ 构成。 磁电系仪表—结构组成2 磁铁由硬磁材料做成；而极掌与铁心则用导磁很高的软磁材料做成。铁心放在极掌之间，并与极掌形成一个磁场均匀的环形气隙。 可动部分由绕在铝框架上的可动线圈４、线圈两端的两个半轴５、与转轴相连的指针７、平衡锤６以及游丝８所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙之中。 磁电系仪表—工作原理（定性） 当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。 反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。 阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流ｉe，这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩Ｍa，显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。 磁电系仪表—内磁式结构组成 内磁式的测量机构如图，与外磁式相比最大区别在于永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，以形成工作气隙的磁场。 磁电系仪表—电磁阻尼、内磁结构 磁电系仪表—产生转动力矩示意图 磁电系仪表—内磁式结构特点 采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种比较先进的结构。 内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如Ｃ36型的直流表。 内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。 磁电系仪表—工作原理（定量分析 ） 电磁驱动力 M=2IBLNr=IBSN B—工作气隙中磁场的磁感应强度； L—线圈有效边长； I—通过线圈的电流； N—线圈的匝数； S—线圈有效面积=2Lr。 游丝阻力矩 Ｍα=Dα D— 游丝反作用力矩系数， α—线圈偏转角。 磁电系仪表—工作原理（定量分析） 偏转角α： SI— 电流灵敏度= 灵敏度SI由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流Ｉ成正比。 图 磁电系仪表—表头参数 满偏电流（ 表头量程）Ig 一般几十μA—几十mA 表头内阻Rg(线圈+游丝直流电阻） 一般几十欧 —几百欧 注意：表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，否则会烧毁表头线圈。 磁电系仪表—技术特性 准确度高 灵敏度高 刻度均匀 功耗小 过载能力小 只能测量直流： 磁电系仪表—为何不能测交流 如果可动线圈通入交流电，转矩Ｍ的方向也会随之变化。如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将会随电流变化左右摇摆。如果电流变化的频率高于可动部分的固有频率，指针偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原处不动，所以磁电系仪表不能用于测量交流，只有配上整流器组成整流系仪表后才能用于交流测量。 磁电系电流表 磁电系测量机构的指针偏转角α与流过动圈的电流Ｉ成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较细，不可能流过