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1、第2章 电流与电压的测量,课前提问,电工指示仪表由哪几部分组成？各部分的作用是什么？哪个是仪表的核心？ 测量机构一般由哪几个装置组成？,第二节 磁电系测量机构 （34节）,一、磁电系测量机构的结构,二、磁电系测量机构的工作原理,三、磁电系仪表的技术性能,一、磁电系测量机构的结构,磁电系测量机构,固定的磁路系统,可动的通电线圈,图27 磁电系测量机构,磁电系测量机构的磁路系统,有三种形式，即外磁式、内磁式和内外磁式。 在外磁式结构中，永久磁铁在可动线圈的外部；在内磁式结构中，永久磁铁在可动线圈的内部，这样可以节约磁性材料，而且体积小、成本低、对外磁泄漏少，近年来被广泛使用。因为内外磁式结构中可动
2、线圈的内、外部都有永久磁铁，故磁性更强，结构可以做得更紧凑。,图28 磁电系测量机构的磁路系统 a）外磁式 b）内磁式 c）内外磁式,铝线框产生的阻尼力矩,当铝线框在磁场中运动时，闭合的铝线框切割磁感线B产生感应电流ic，该电流在磁场中受到电磁力的作用产生阻尼力矩Mz，其方向与铝线框运动方向相反，因而能有效抑制可动线圈的反复摆动，使其尽快稳定地停留在某一平衡位置。,图210 磁电系测量机构中的电流途径,磁电系测量机构中的反作用力矩通常由游丝产生。同时游丝还起着把可动线圈与外部被测电路连通的作用。,磁电系测量机构是根据通电线圈在磁场中受到电磁力矩而发生偏转的原理制成的。,二、磁电系测量机构的工作
3、原理,磁电系测量机构的工作原理,当可动线圈中通入电流时，载流线圈在永久磁铁的磁场中受到电磁力矩的作用而发生偏转。通过线圈的电流越大，线圈受到的转矩越大，仪表指针偏转的角度也越大；同时，游丝扭得越紧，由于反作用力矩与指针的偏转角成正比，故反作用力矩也越大。当线圈受到的转动力矩与反作用力矩大小相等时，MMf，线圈就停留在某一平衡位置，指针就指示出被测量的大小。,已知极掌与铁心之间气隙的磁场呈辐射状均匀分布，设其磁感应强度为B，线圈匝数为N，垂直于磁场方向线圈的有效边长为l，则当线圈中通入电流为I时，每个有效边受到的电磁力F为 FNBIl 线圈受到的转动力矩为 M2Fr=2NBIlr 式中r为线圈有
4、效边到转轴的距离。 由于线圈所包围的面积为 S=2rl 故有 MNBSI,下面分析仪表可动部分的偏转角与线圈中通过电流I之间的关系。,线圈在转动力矩M的作用下发生偏转的同时，引起游丝变形，产生的反作用力矩为 MfDa 式中D为游丝的反作用系数，a为可动部分的偏转角（即指针偏转角）。 由上式可以看出，反作用力矩Mf随偏转角a增大而增大，当MMf时，可动部分就停留在某一平衡位置，指针就有一个稳定的偏转角a。,将上式代入MMf，则有 NBSIDa 整理得 对于已制造好的仪表，N、B、S、D都是常数，所以 也是一个常数，用SI 表示，则上式写成 aSII 式中 叫做磁电系测量机构的电流灵敏度，表示单位
5、被测量（电流）所对应的偏转角。,通过讨论得到：磁电系测量机构可动部分的稳定偏转角a与通过线圈的电流 I 成正比。因此，可以用偏转角的大小来衡量被测电流的大小，并由指针在标度尺上直接显示出被测电流的数值。,三、磁电系仪表的技术特性,准确度高、灵敏度高,由于仪表内永久磁铁的磁性很强，能在很小电流作用下产生较大的转矩，所以，由于摩擦、外界环境温度变化及外磁场影响所造成的误差相对较小，因而准确度很高，可达0.10.05级。同时仪表的灵敏度也很高。,刻度均匀，便于读数,由于磁电系测量机构指针的偏转角与被测电流的大小成正比，因此仪表标度尺的刻度是均匀的，便于准确读数。,消耗功率小,由于通过测量机构的电流很
6、小，故仪表本身消耗的功率很小，对被测电路的影响很小。,过载能力小,由于被测电流要通过游丝与线圈连通，而可动线圈的导线又很细。所以一旦过载发热，极易引起游丝弹性的变化，甚至烧毁线圈。所以，磁电系仪表的过载能力很小。,只能测量直流,由于永久磁铁的极性是固定不变的，所以只有在线圈中通入直流电流，仪表的可动部分才能产生稳定的偏转。如果在线圈中通入交流电流，则产生的转动力矩也是交变的，可动部分由于惯性作用而来不及偏转，仪表指针只能在零位附近抖动或不动，时间一长还会造成仪表的损坏。所以，磁电系仪表只能直接测量直流。要想测量交流电流，只有配用整流器将交流电变成直流电后才能使用。,小 结（一）,磁电系测量机构
7、是直流电流表和电压表的核心，也称为磁电系表头。 磁电系测量机构主要由固定的磁路系统和可动的通电线圈组成。 磁电系测量机构中游丝有两个作用：一是产生反作用力矩，二是起着把被测电流导入和导出线圈的作用。,小结（二）,磁电系测量机构是根据通电线圈在磁场中受到电磁力矩而发生偏转的原理制成的。磁电系测量机构指针的稳定偏转角a与通过线圈的电流I成正比。因此，可以用指针偏转角的大小来衡量被测电流的大小，并由指针在标度尺上直接显示被测电流的数值。 磁电系仪表的优点有：准确度高、灵敏度高；刻度均匀，便于读数；消耗功率小。缺点有：过载能力小；只能测量直流。,思考与练习,1磁电系测量机构由哪两部分组成？ 2、为什么磁电系测量机构只能用来测量直流电流?如果直接用来测量交流电，会产生什么后果？要想用磁电系测量机构测量交流电，你应该怎么办？ 3、磁电系仪表有哪些优缺点？,
