磁电系仪表分析报告.ppt

第二章电测量指示仪表第一节 磁电系仪表 本节重点： 磁电系仪表的工作原理 磁电系电流表的测量电路 磁电系仪表是指示仪表中最广泛应用的一类仪表，普遍应用于测量直流电流和直流电压，还可以测量其他电量、电路参数以及非电量。学校实验室中用的电流表和电压表大都是磁电系仪表 一、磁电系测量机构 （一）、磁电系测量机构的一般结构 驱动装置：永久磁铁 载流导体 永久磁铁1两端各有一个半圆形极掌2，构成 两个磁极。在两权掌间有圆柱形铁心3，极掌和 圆柱形铁心间的空隙中形成均匀辐射状的强磁 场。细导线线圈5绕在矩形铝框上 阻尼器 ，轴6 与线圈两端相连，轴尖支撑在轴承里，使线圈可以自由转动。指针9与轴相连。游丝8的内端固定在转轴上，外端固定在仪表内部的支架上。一个仪表中通常有两个游丝，它们的旋绕方向相反。当线圈中通电转动时，两个游丝被扭转，产生反作用力矩，两个游丝还兼作线圈中电流的引入线和引出线。 11是零点调节器。10是平衡锤，用来调节可动部分的机械平衡 （二）、磁电系测量机构的工作原理 磁电系测量机构可简化为下图，载流体受力F， F BIWl 游丝产生的反作用力矩Mα: Mα Dα 当指针平衡后，则一定是： M Mα BIWS Dα α BSW/D I SI I （1） 其中SI BWS/D：磁电系测量机构的灵敏度。 上式表明了电流I和指针的偏转角度α成正比例关系。对于任一仪表SI都是一个常数。 当动圈中通以一定频率的交流电时，指 针的转动方向取决于一个周期内的平均转距 其工作时，铝框切割磁力线产生感应电流ie（右手定则）， ie产生力Fe，力Fe产生力矩Me，产生的方向和线圈的转动方向相反。并且Me正比于铝框的转速，因此磁力矩为阻尼力矩 当动圈与外电路构成闭合回路时，由于动圈的转动也要产生感应电流，从而产生阻尼力矩。动圈中的感应电流远小于铝框中的电流，动圈转动产生的阻尼力矩也要远小于铝框产生的阻尼力矩 二、磁电系电流表 微安表（μA ） 按量程分为 毫安表（mA） 安培表（A） 千安表（KA） 由于磁电系测量机构中的游丝和动圈只能通过较小的电流，（一般为几十μA～几十mA ），所以针对大量程的电流表就要配上合适的测量电路。 测量电路就是和测量机构并联的分流机构，分流器的电阻为分流电阻。这样可以实现一个表头有多个量程。 （一）、单量程电流表 单量程电流表的分流器是有一个分流电阻Rp组成 有电路原理可得： RpIp＝RgIg Ix＝Ip＋Ig 整理得： 其中：n是分流系数，是电流量限扩大得倍数。 同理，当我们需要一定扩大倍数得时候我们可以通过公式： 求得分流电阻的大小。 对于同样量程，表头Ig越小，则n越大，Rp越小。 注意：当被测电流很大时（ 50A），分流器会严重发热，而影响测量效果。所以对于测量大电流 的分流器都放在仪表之外，成为：外附分流器，同理在仪表内的分流器成为：内附分流器。 为了减小接触电阻的影响也采取了接线旋钮 ，同时也使接线更方便，分流器一般采用电阻率大，温度系数小的制锰铜制作。游丝用磷铜或者铍青铜制成，线圈是铜线绕制，他们的特点是温度系数大，所以需要温度补偿。补偿的方法是在表头中串连一个锰铜电阻RL，这样可以减小温度的影响。 （二）、多量程电流表 一个表头要想在多个量程的电流表中使用，可以借助于多量限分流器。常见的分流器如图所示 图中分流电阻Rg、R1、R2、R3串连成环形，所以此分流器也称为：环形分流器。 特点： 1、无论量程的变化，与表头相闭合的电阻值 是固定的，所以表的阻尼时间不变； 2、同时，开关的接触电阻与被测量电路不包 括在分流电阻之内，对表没有影响； 3、开关不良不会造成表头过载； 缺点： 1、各个分流电阻计算较为复杂； 2、调整阻值时，相互有牵连； 环形分流器的计算： 1、2、3位置的电流为I1、I2、I3，则最大量程时I1 ，最小量程是I3 ，各量限的分流系数为n1、n2、n3 ， R1 I1－Ig Rg＋R2＋R3 Ig 所以： 其中： 同理可得： 从上列各式可以求得R1、R2、R3。 注意：因为电流表是串连在电路中工作的，为了 不影响电路的工作，要求电流表的内阻越 小越好 三、磁电系电压表 多量限的磁电系电压表的内部结构图，如下图所示， Ug：表头的额定电压，一般为毫伏级 Rf1、Rf2 、Rf3 ：分压电阻， 分别为各量限的扩大倍数 同理可得： 四、磁电系欧姆表 1、工作原理 通过测量机构活动部分偏转大小来反映被测电阻值,故必须将被测电流转化为电阻,所以在测量线路中，既有被测电阻，还要有电源。 I U/ Rg+R+Rx 当U、R一定时，Rx与I对应,只要表头标尺按阻值刻度，就可测出被测电阻 R起限流作用 . 说明: 当Rx为无穷时,I 0. 当Rx 0时,表头指