第2章指示仪表 (2)电磁系

1、n电磁系仪表的结构有三种：电磁系仪表的结构有三种：吸引型、吸引型、推斥推斥型、型、吸引推斥型。吸引推斥型。n电磁系仪表是测量电磁系仪表是测量交流电压交流电压与与交流电流交流电流的最常的最常用一种仪表。用一种仪表。n它具有结构简单，过载能力强、造价低廉以及它具有结构简单，过载能力强、造价低廉以及交直流两用等一系列优点。在实验室和工程仪表交直流两用等一系列优点。在实验室和工程仪表中应用十分广泛；中应用十分广泛； 电磁系测量机构和磁电系的一样，应当有产电磁系测量机构和磁电系的一样，应当有产生三种（转动、反作用、阻尼）力矩的装置。生三种（转动、反作用、阻尼）力矩的装置。概述概述2、工作原理、工作原理：

2、 1、电磁系测量机构电磁系测量机构结构结构：以排斥型为例以排斥型为例。线线圈圈阻阻尼尼器器 当当固定线圈固定线圈通过通过被测电流时，被测电流时，固定铁固定铁心心2和和动铁心动铁心3同时被同时被磁化，有相同的磁化磁化，有相同的磁化极性，从而产生排斥极性，从而产生排斥力力 (即转动力矩即转动力矩) ，使，使动铁心偏转。动铁心偏转。游游丝丝 当线圈通有电当线圈通有电流时，产生磁场，流时，产生磁场，两铁片均被磁化，两铁片均被磁化，同一端的极性是相同一端的极性是相同的，因而互相推同的，因而互相推斥，可动铁片因受斥，可动铁片因受斥力而带动指针偏斥力而带动指针偏转。转。 在线圈通有交流电流的情况下，由于两铁

3、片的极在线圈通有交流电流的情况下，由于两铁片的极性同时改变，所以仍然产生推斥力。性同时改变，所以仍然产生推斥力。排斥性仪表中铁心被磁化的情况排斥性仪表中铁心被磁化的情况 电磁系仪表一般采用磁感应阻尼，它是利用阻电磁系仪表一般采用磁感应阻尼，它是利用阻尼翼片切割永久磁铁的磁场，使翼片中形成涡流尼翼片切割永久磁铁的磁场，使翼片中形成涡流ie，此电流与磁场相互作用产生阻尼力矩。此电流与磁场相互作用产生阻尼力矩。 电磁系仪表电磁系仪表除用磁感应阻除用磁感应阻尼外，还有采尼外，还有采用空气阻尼的。用空气阻尼的。空空气气阻阻尼尼箱箱1、定性分析：、定性分析：固定固定线圈线圈通电通电静动静动铁片铁片磁化磁化

4、 铁片铁片互斥产互斥产生转矩生转矩带动带动指针指针偏转偏转I2 LI21W2I被测电流值，L线圈自感系数ddLI21ddWM2 上式表示，在直流的情况下，电磁系测量机构可动部上式表示，在直流的情况下，电磁系测量机构可动部分的偏转角分的偏转角 ，与电流的平方成比例，由于线圈的自感会，与电流的平方成比例，由于线圈的自感会随着可动铁心偏转而发生变化，则可动部分偏转角随着可动铁心偏转而发生变化，则可动部分偏转角 还与还与dLd 成比例。成比例。 电磁系仪表的转动力矩是靠通以被测电流的线圈与铁芯电磁系仪表的转动力矩是靠通以被测电流的线圈与铁芯的吸引力产生的，从电工理论可知，线圈的磁场能量为：的吸引力产生

5、的，从电工理论可知，线圈的磁场能量为：TTpdtiTddLdttMTM020121)(1ddLIMp221 可见测量直流的式和测量交流的式完全相可见测量直流的式和测量交流的式完全相同，只要将电流换成交流有效值即可，也就是同，只要将电流换成交流有效值即可，也就是说电磁系仪表可以用直流刻度测量交流有效值。说电磁系仪表可以用直流刻度测量交流有效值。 在交流情况：由于可动铁心的惯性，可动部在交流情况：由于可动铁心的惯性，可动部分的偏转来不及跟着瞬时力矩变化，所以其转动分的偏转来不及跟着瞬时力矩变化，所以其转动力矩决定于瞬时转矩在一个周期的平均值。力矩决定于瞬时转矩在一个周期的平均值。 TdtiTI02

6、1 （3）刻度特性刻度特性：电磁系仪表的刻度是不均匀的。：电磁系仪表的刻度是不均匀的。如果如果dL/d 为常数，则刻度具有平方律特性。刻度与为常数，则刻度具有平方律特性。刻度与dL/d 的变化有关，如果结构上采取适当措施，进行的变化有关，如果结构上采取适当措施，进行补偿，可使刻度比较均匀。补偿，可使刻度比较均匀。（2）当平衡时有当平衡时有：（1）反作用力矩反作用力矩：WMMMi即即WddLI221所以所以ddLIW221（161）（2）仪表结构简单；仪表结构简单；（3）灵敏度较低，受外磁场影响大、功耗大；灵敏度较低，受外磁场影响大、功耗大；（4）感抗大、不易用于高频测量；感抗大、不易用于高频测

7、量；（1）使用范围：电磁系仪表交直流两用。因为线圈使用范围：电磁系仪表交直流两用。因为线圈电流方向改变时，线圈磁极性和铁心磁极性同时改电流方向改变时，线圈磁极性和铁心磁极性同时改变，从而保持受力方向不变。变，从而保持受力方向不变。（5）刻度尺非均匀，经过补偿可近似均匀）刻度尺非均匀，经过补偿可近似均匀。（）（）磁屏蔽磁屏蔽： 电磁系仪表由于线圈磁场的电磁系仪表由于线圈磁场的工作气隙大工作气隙大，磁场相对比，磁场相对比较弱，外磁场的影响比较明显，成了附加误差的主要来源，较弱，外磁场的影响比较明显，成了附加误差的主要来源，为了防止外磁场的干扰，通常采取以下一些措施。为了防止外磁场的干扰，通常采取以

8、下一些措施。 将测量机构装将测量机构装在导磁良好的屏蔽在导磁良好的屏蔽罩内，外磁场的磁罩内，外磁场的磁力线将沿磁屏蔽罩力线将沿磁屏蔽罩通过，而不进入测通过，而不进入测量机构。量机构。 （）（）无定位结构无定位结构：即：即把测量机构的线圈分成二部把测量机构的线圈分成二部分且反向串联。当线圈通电分且反向串联。当线圈通电时，两线圈产生的磁场方向时，两线圈产生的磁场方向相反，但转矩却是相加的，相反，但转矩却是相加的，见图。见图。 外磁场对测量机构的影外磁场对测量机构的影响是：一个线圈磁场被削弱，响是：一个线圈磁场被削弱，另一个却被增强，两部分结另一个却被增强，两部分结构完全对称，作用可互相抵构完全对称

9、，作用可互相抵消一部分，所以不论仪表放消一部分，所以不论仪表放置位置如何，外磁场的影响置位置如何，外磁场的影响总要被削弱，故名为无定位总要被削弱，故名为无定位结构。结构。 电磁系仪表的磁场靠线圈产生，为了得电磁系仪表的磁场靠线圈产生，为了得到一定的磁场强度，匝数应足够多。线径不到一定的磁场强度，匝数应足够多。线径不能用得很粗，否则重量太大。由于线径细而能用得很粗，否则重量太大。由于线径细而匝数多，内阻因而较大，消耗功率较多，测匝数多，内阻因而较大，消耗功率较多，测量时将带来一定的误差。量时将带来一定的误差。 电磁系测量机构本身就是电流表，只要电磁系测量机构本身就是电流表，只要将被测电流接入固定

10、线圈中即可。由于固定将被测电流接入固定线圈中即可。由于固定线圈的线径较粗，可以流入大电流，因而不线圈的线径较粗，可以流入大电流，因而不需要分流器。需要分流器。 当构成多量程电流表时，不宜采用分流器。因为线当构成多量程电流表时，不宜采用分流器。因为线圈内阻较大，对一定的电流分配关系，分流器电阻也大，圈内阻较大，对一定的电流分配关系，分流器电阻也大，它的尺寸和功耗也要增大，这样做不合理。它的尺寸和功耗也要增大，这样做不合理。 为构成多量限电流表，通常是将固定线圈分段绕制，为构成多量限电流表，通常是将固定线圈分段绕制，采用线圈串并联结合的方法改变量程。如图为双量限电采用线圈串并联结合的方法改变量程。

11、如图为双量限电流表；流表； 如将线圈分成四段绕制，通过四段的串联、并联和混如将线圈分成四段绕制，通过四段的串联、并联和混联可构成三个量限的电流表。设该线圈的线径允许流过的联可构成三个量限的电流表。设该线圈的线径允许流过的电流为，则通过串并联可得到、和的量限。电流为，则通过串并联可得到、和的量限。 此外，如配接内附电流互感器将各种被测电流变换此外，如配接内附电流互感器将各种被测电流变换成固定线圈允许流过的电流，则构成多量程电磁系交流成固定线圈允许流过的电流，则构成多量程电磁系交流电流表。电流表。 直接测量的电流表，其最高量限一般只做到直接测量的电流表，其最高量限一般只做到。例如我国生产的型，型电

12、磁。例如我国生产的型，型电磁系安装式电流表。系安装式电流表。 在发电厂和变电所中，常将一次回路的大电流变为在发电厂和变电所中，常将一次回路的大电流变为二次回路的标准值，因此电流表必须与电流互感器配二次回路的标准值，因此电流表必须与电流互感器配合使用。合使用。 图图1-6-4所示是多所示是多量限电流表的线量限电流表的线路图。路图。a图中线圈图中线圈分成两个相同部分成两个相同部分，利用其串并分，利用其串并联得到联得到1:2的两个的两个量限；而量限；而b图可以图可以得到得到1:2:4的三个的三个量限。量限。电磁系多量程电流表电磁系多量程电流表0R0IvRxU电磁系电压表由固定线圈和附加电阻串联而成。

13、测量电电磁系电压表由固定线圈和附加电阻串联而成。测量电路如图路如图1-6-5所示。流过固定线圈的电流所示。流过固定线圈的电流Io等于等于vxRRUI00 式中式中, R0为固定线圈的为固定线圈的电阻；电阻；Rv为附加电阻；为附加电阻；Ux为被测电压。为被测电压。六、电磁系电压表六、电磁系电压表仪表的偏转角为仪表的偏转角为ddLRRUWddLIWvx20220)(2121（1-6-2）多量限电压表多量限电压表可以用改变附加可以用改变附加电阻的方法来完电阻的方法来完成，多量限电压成，多量限电压表的测量电路如表的测量电路如图图1-6-6所示。所示。1、多量限电压表、多量限电压表2、电磁系电压表特点、电磁系电压表特点 电压表的内阻应越大越好，才不致于电压表的内阻应越大越好，才不致于影响被测回路。但是电磁系电压表一方面影响被测回路。但是电磁系电压表一方面要保证足够磁化力使仪表产生足够