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电磁式仪表的结构和工作原理
电磁式仪表的结构和工作原理
电磁系仪表是一种交直流两用的测量仪表,其测量机构主要由通过电流的固定线圈和处
于固定线圈内的可动软磁铁芯组成,可分为吸引型、
排斥型和排斥-吸引型三种基本类型。下面介绍吸引
型的测量机构工作原理。
吸引型测量机构如图1 所示。它是扁平型的固
定线圈和可动的软磁铁芯所组成。扁线圈中的中间
有一条窄缝。在可动部分的转轴上,还固定有指针、
游丝、平衡锤和阻尼片。当被测量的电流通过固定
线圈时,在线圈的窄缝中就产生磁场。在磁场的电
磁力作用下,软磁铁芯被吸入线圈的窄缝,带动可 1—线圈 2—固定线圈 3—可动铁芯
4—磁屏蔽 5 磁感应阻尼片
动部分偏转,当偏转到的转动力矩与游丝的反作用
图1 电磁系线圈测量机构
力矩平衡时,指针就稳定下来。
当被测量电流的方向改变时,则磁场方向及铁芯被磁化的极性也同时改变,所以相互之
间的吸引作用仍保持不变,也就是转动力矩的方向不变,由此可知转动力矩的方向与电流方
向的变化无关,因此电磁系仪表能用于交流电路的测量。
在交流电路中,固定线圈的磁场使可动体发生偏转的电磁能量为
1 2
W Li
2
式中i 为通过线圈的电流,L 为线圈的电感。此时电磁能量是用来产生转矩的,测量机构的
瞬时转动力矩为
dW 1 2 dL
M i
t
dt 2 dα
可动部分的平均转矩为
1 T 1 dL 1 T 2
M M dt i dt
p ∫ t ∫
T 0 2 dα T 0
1 T 2 2
式中, ∫ i dt I (I 是交流电流的有效值)。因此电磁系仪表的转动力矩为
T 0
1 2 dL 2
M I K I
p 2 dα f
式中K 表示频率为f 时仪表的系数。
f
若电磁系仪表用于直流电路时,则转矩为
M K I 2
0
式中,K 0 为直流条件下仪表的系数。
反作用力矩由游丝产生,反作用力矩为
M D ⋅α
α
当转动力矩平衡时,M M ,即
p α
1 2 dL
D ⋅α I
2 dα
1 2 dL
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