直读式仪表(电子测量技术课件)

电气测量技术第二章电气测量概述

2.1电工指示仪表的基本原理及组成2.2电工指示仪表的分类、标志和型号

2.3电工指示仪表的误差和准确度

2.4对电工指示仪表的主要技术要求

2.5电工测量仪表-直读式仪表

2.6电工仪表的选择与校验

2.5电工测量仪表-直读式仪表1.直读式仪表的基本原理首先，直读式仪表主要是利用仪表中通入电流后产生电磁作用，使可动部分受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间存在一定的关系：

（2-1）其次，为了使仪表可动部分的偏转角与被测量成一定比例，还必须有一个与偏转角成比例的阻转矩TC与转动转矩T相平衡，即：

T=TC（2-2）这样才能使仪表可动部分平衡在一定位置，从而反映出被测量的大小。

2.5电工测量仪表-直读式仪表此外，仪表的可动部分由于惯性的关系，当仪表开始通电或被测量发生变化时，不能马上达到平衡，而要在平衡位置附近经过一定时间的振荡才能静止下来。为了使仪表的可动部分迅速静止在平衡位置，以缩短测量时间，还需要有一个能产生制动力（阻尼力t）的装置，这就是阻尼器。阻尼器只在指针转动过程中才起作用。综上所述，通常的直读式仪表中主要由三部分组成：产生转动转矩的部分、产生阻转矩的部分和阻尼器。2.电工测量仪表的分类根据直读式仪表的工作原理，可将其分为磁电式、电磁式和电动式等几种类型。下面以磁电式仪表为例介绍其基本结构、工作原理和优缺点：2.5.1磁电式仪表1）磁电式仪表的结构磁电式仪表表头结构如图2-3所示，由固定部分和可动部分组成。固定部分包括1马蹄形永久磁铁、2极掌NS和3圆柱形铁芯等；可动部分包括4铝框及线圈、5指针、6游丝、7螺旋弹簧等，它们均固定在可以转动的轴上。线圈两端分别与上下两个6游丝相连。游丝用来产生反作用力矩，同时又把电流引入可动线圈。图2-3磁电式仪表

1.马蹄形永久磁铁2.极掌NS3.圆柱形铁芯4.线圈5.指针6.OO,游丝7.螺旋弹簧

2）磁电式仪表的工作原理当线圈通有电流I时，由于与空气隙中磁场的相互作用，线圈的两个有效边受到大小相等、方向相反的力，如图2-4所示，其方向由左手定则确定，其大小为：

（2-3）式中B空气隙中的磁感应强度；

L线圈在磁场内的有效长度；

N线圈的匝数。如果线圈的宽度为b，则线圈所受的转矩为（2-4）式中k1是一个比例常数，。在这个转动转矩的作用下，线圈和指针开始转动，同时螺旋弹簧被扭紧而产生阻转矩。弹簧的阻转矩与指针的偏转角成正比，即（2-5）图2-4磁电式仪表的转矩当转动转矩与弹簧的阻转矩达到平衡时，可动部分便停止转动。这时，T=TC，即：

（2-6）由上式可知，指针偏转角与流过线圈的电流成正比，据此可在标度尺上作均匀刻度。当线圈中无电流时，指针应指在零位，如果不在零位，应进行校正使其指零。磁电式仪表的阻尼作用是这样产生的：当线圈通有电流而发生偏转时，铝框切割永久磁铁的磁通，在铝框内感应出电流，感应电流再与永久磁铁的磁场作用，产生与转动方向相反的制动力，于是仪表的可动部分就受到阻尼作用，迅速静止在平衡位置。

3）磁电式仪表的主要优缺点优点准确度高。可以达到0.5～0.1级。因永久磁铁的磁场很强，气隙又小，磁路近于闭合，可动线圈转动力矩大，因此由摩擦、温度及外磁场的影响引起的误差相对较小。

灵敏度高。测量机构的内部磁场强，使很小的电流产生足够大的力矩，因此磁电式测量机构灵敏度较高，可做成低量限的仪表，如微安表、指零表和检流表。功耗小。为了使可动线圈轻巧灵敏，动圈的线径小，允许流过的电流小，仪表本身消耗的功率也小。刻度均匀。测量机构指针偏转角与被测电流的大小成正比，因此仪表刻度是均匀的。缺点过载能力小。因为被测电流要通过游丝和可动线圈，而游丝和可动线圈