電工儀表的工作原理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上淺談電工儀表的工作原理摘 要：電工儀表的種類和形式多種多樣，本文只討論電工測量中常用的磁電式、電磁式、電動式三種模擬式指示儀表。這些儀表的結(jié)構(gòu)雖然不同，但它們的根本原理卻是相同的，都是利用電磁現(xiàn)象，使儀表的可動部分受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動，并帶動指針偏轉(zhuǎn)來指示被測量的大小。關(guān)鍵詞：電工；儀表；結(jié)構(gòu)；工作原理中圖分類號：p634.3+6電工儀表的種類和形式多種多樣，本文只討論電工測量中常用的磁電式、電磁式、電動式三種模擬式指示儀表。這些儀表的結(jié)構(gòu)雖然不同，但它們的根本原理卻是相同的，都是利用電磁現(xiàn)象，使儀表的可動部分受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動，并帶動指針偏轉(zhuǎn)來指示被測量的

2、大小。1 磁電式儀表1.1 基本結(jié)構(gòu)磁電式儀表是根據(jù)通有電流的線圈在永久磁鐵的磁場中受力的原理而制成的。它由固定部分和可動部分組成。固定部分由永久磁鐵、極掌和固定在支架上的圓柱形鐵心組成。圓柱形鐵心放置在兩個極掌的中間，使得極掌與鐵心之間的空氣氣隙長度均勻，并產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場。可動部分由繞在鋁框架上的可動線圈、線圈兩端的兩個半軸以及固定在轉(zhuǎn)軸上的指針、平衡錘和游絲（即螺旋彈簧）組成?？蓜泳€圈處于極掌和鐵心間的氣隙之中，能在氣隙中靈活轉(zhuǎn)動。線圈的兩端分別接在兩個游絲上，被測電流通過游絲引入線圈。整個可動部分都支承在軸承上。1.2 工作原理當電流 i 通過可動線圈時，載流線圈就會在永久磁鐵

3、的磁場中受到電磁力的作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，并帶動指針偏轉(zhuǎn)（其偏轉(zhuǎn)方向由左手定則確定）。線圈和指針偏轉(zhuǎn)后，又會扭緊彈簧游絲，使游絲產(chǎn)生反抗力矩。當反抗力矩和轉(zhuǎn)動力矩相平衡時，線圈和指針便停止偏轉(zhuǎn)。由于在線圈轉(zhuǎn)動的范圍中磁場均勻分布，因此，線圈的轉(zhuǎn)動力矩和電流的大小成正比。磁電式儀表只能用來測量直流，如通入交流，則可動部分由于受慣性影響，將跟不上電流和轉(zhuǎn)矩的迅速交變而靜止不動。儀表中繞制線圈的鋁框架實際上是一個磁感應(yīng)阻尼器，其阻尼作用是這樣產(chǎn)生的：當線圈通有電流發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，由于慣性關(guān)系，線圈和指針不能立即停止在平衡位置上，而要在平衡位置附近產(chǎn)生一定時間的振蕩。線圈的這種振蕩就會使鋁框切割永久磁鐵的磁

4、通，在鋁框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流和磁場相互作用產(chǎn)生的電磁力總是和線圈運動方向相反，從而使儀表的可動部分受阻尼作用，迅速停止在平衡位置上。磁電式儀表除刻度均勾外，還具有靈敏度高，消耗功率小，受外界磁場影響?。ㄒ驗閮x表本身磁場強）等優(yōu)點。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高，過載能力?。ㄒ驗殡娏鹘?jīng)游絲引入，電流過大會使游絲發(fā)熱變形，甚至燒毀），而且只能用于直流測量，不能測交流。2 電磁式儀表2.1 基本結(jié)構(gòu)電磁式儀表是利用電流的磁效應(yīng)制成的。它包括固定線圈和裝在轉(zhuǎn)軸上的偏心可動鐵心、指針、阻尼翼片、游絲以及永久磁鐵、磁屏等。2.2 工作原理當線圈通入電流時，就會產(chǎn)生磁場，使鐵心受到磁化而被吸入線圈的氣隙之中

5、，從而使與鐵心相連的轉(zhuǎn)軸和裝在轉(zhuǎn)軸上的指針鸞到轉(zhuǎn)動力矩的作用而偏轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反作用力矩相平衡時，指針便停止偏轉(zhuǎn)，并指示出被測量的數(shù)值。如果通入線圈的電流改變方向，線圈所產(chǎn)生的磁場的方向以及被磁化后的鐵心的極性也會同時跟著改變，故線圈與鐵心間的吸力方向不變，于是指針的偏轉(zhuǎn)方向也不變。因此，這種儀表可以用來測量交流量。由于作用在鐵心上的電磁吸力與氣隙中磁感應(yīng)強度的平方成正比，而氣隙中的磁感應(yīng)強度又與線圈電流成正比，因此，儀表的轉(zhuǎn)動力矩與電流的平方成正比。又由于游絲的反抗力矩與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，所以，指針的偏轉(zhuǎn)角與線圈電流的平方成正比。儀表中阻尼翼片（鋁片）和永久磁鐵構(gòu)成磁性阻尼器，用于

6、產(chǎn)生阻尼力矩，使轉(zhuǎn)軸和指針迅速停止在平衡位置。磁屏用于屏蔽永久磁鐵，以避免其對線圈磁場產(chǎn)生影響。電磁式儀表結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，既可以測量直流，也可以測量交流，而且過載能力大（線圈是固定的，電流不經(jīng)過游絲，可用截面積較大的導(dǎo)線繞制）。但其刻度不均勻，靈敏度和準確度不高（鐵心中有渦流和磁滯），易受外界磁場影響（儀表本身磁場弱）。故一般直流量的測量不采用電磁式儀表，而是采用磁電式儀表。電磁式儀表主要用于交流量的測量。3 電動式儀表3.1 基本結(jié)構(gòu)電動式儀表是利用兩個線圈同時通人電流后，相互之間產(chǎn)生電磁力的原理制成的。固定線圈分成兩段，目的是使線圈附近獲得較均勻的磁場分布和改換電流量程?？蓜硬糠职?/p>

7、動線圈、指針、阻尼翼片、游絲等，它們均固定在轉(zhuǎn)軸上。與磁電式儀表相同，可動線圈中的電流也是通過游絲引入的。儀表的阻尼裝置是空氣阻尼器，其阻尼力矩由翼片在氣室中移動而產(chǎn)生。3.2 工作原理當固定線圈通入電流 i1后，就會產(chǎn)生磁場。若可動線圈通入電流i2，則可動線圈在此磁場中就要受到電磁力的作用而帶動指針偏轉(zhuǎn)。直至轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反抗力矩相平衡時，才停止偏轉(zhuǎn)。因為轉(zhuǎn)動力矩與磁感應(yīng)強度 b1和電流 i2的乘積成正比，而 b1又與 i1成正比，所以，指針的偏轉(zhuǎn)角。與兩線圈電流的乘積成正比。指針的偏轉(zhuǎn)方向決定于兩個線圈的電流方向。當任何一個線圈的電流改變方向時，指針的偏轉(zhuǎn)方向也就跟著改變，但若兩個線圈的電流同時改變方向，指針的偏轉(zhuǎn)方向不變，因此這種儀表也可用來測量交流。電動式儀表準確度高，適用于交、直流測量，但過載能力差，受外界磁場影響大。若將儀表的兩個線圈與被測電路串聯(lián)，便可以用來測量電流；若將兩個線圈與被測電路并聯(lián)，便可以用來測量電壓；若將一個線圈與被測電路串聯(lián)，另一個線圈與被測電路并聯(lián)，則可以用來測量功率。參考文獻1秦曾煌，電工學(xué)（第六版）上冊，電工技術(shù)m.北京：高等教育