磁电系仪器仪表测量机构与工作原理

磁电系仪器仪表测量机构与工作原理

磁电系仪表是电子仪器仪表的一种，磁电系仪表主要用于直流电流和电压的测量，与整流器配合之后，也可用于交流电流和电压的测量。其优点是：准确度和灵敏度高、功耗小、刻度均匀等。缺点是：过载能力差。该仪表主要由磁电系测量机构和测量线路组成。

1.测量机构和工作原理

磁电系仪表测量机构主要由固定部分和可动部分组成，如图3-1-1。固定部分由马蹄形永久磁铁、极掌和圆柱形铁心等组成表头的磁路系统。固定于表壳上的圆柱形铁心处于两极掌之间，并与两极掌形成辐射均匀的环形磁场。可动部马蹄形永久磁铁分由绕在矩形铝框架上的可动线圈、与铝框相连的两个半轴以及固定在半轴上的指针、游丝等组成。整个可动圆柱形铁心部分经两半轴支承在轴承上，线圈则位于环形磁场中。

105080当电流I经游丝流入可动线圈后，通电线圈在永久磁铁的磁场中受到电磁力，产生电磁转矩M，使可动线圈发生偏转，转矩M∝I。同时与可动线圈固定在一起的游丝因动圈的偏转而发生变形，从而产生反作用力矩MF，MF与指针的偏转角成正比，即MF∝?。

当M=MF时，可动部分将不再转动而停留在平衡位置，此时偏转角与输入电流的关系为α∝I。

指针铝框及可动线圈I极掌游丝I图3-1-1 磁电系仪表测量机构如果在仪表盘上直接按电流值刻度，则仪表标尺上的刻度是均匀等份的，而且指针偏转方向与电流方向有关。当电流反向时，可动线圈的偏转也随之反向。

如果可动线圈通入交流电，在电流方向变化时转矩M的方向也随之变化。若电流变化的频率小于可动部分的固有振动频率，指针将会随电流方向的变化而左右摆动；若电流变化的频率高于可动部分的固有振动频率，指针偏转角将与一个周期内转矩的平均值有关。由于一个周期内的平均驱动转矩为零，所以指针将停留在零位不动。可见，磁电系仪表只能直接测量直流电，而不能测量交流电。若要测量交流电，则必须配上整流装置构成整流系仪表。

2.电流的测量

磁电系仪表可直接作为电流表使用。但由于被测电流要流过截面积极细、允许流过很小电流（＜1mA）的游丝和可动线圈，所以最大量程只能是微安或毫安级。为了扩大量程，可在测量机构上并联低值电阻即分流器，如图3-1-2所示。

I0此时流过表头的电流I0只是被测电流IX的一部分，两

IAR0者的关系是I0?IX?RA4。多量程电流表由几个

RA4?R0RA4RA3RA2RA1不同阻值的分流器构成，并通过量程转换开关分别与表头并联。需要扩大的量程越大，分流器的电阻越小。图

I4III132IXU负载图3-1-2 多量程电流表接线图3-1-2中，仪表的量程分别为I1＜I2＜I3＜I4。

测量时，电流表应串联在被测电路中，否则将烧坏电流表。接线时，电流应从表的“+”端流入，“-”端流出。使用时，应根据被测电流的大小选择合适的量程，一般应取被测量的1.2～2倍。

3.电压的测量

磁电系表头串联高值电阻即分压器后可制成直流电压表，

I0R0RV1RV2RV3RV4UX如图3-1-3所示。由图可知I0?，由于I0与被测电

R0?RV1压UX成正比，因此表头指针偏转角可直接指示被测电压大小，

U1U2U3U4负载UX图3-1-3 多量程电压表接线图并按扩大量程后的电压值做出表盘刻度。需要扩大的量程越大，分压器的电阻应越大。多量程电压表由不同阻值的分压器构成，并通过量程转换开关分别与表头串联。图3-1-3中，仪表量程为U1＜U2＜U3＜U4。

电压表的内阻越大，对被测电路的影响越小。电压表各量程内阻与相应量程的比值称为内阻常数。它是电压表的一个重要参数，常被标注在表盘上。如表盘标注内阻为500Ω/V，则对应250V量程，其实际内阻为125kΩ。 测量时，电压表必须并联在被测电路两端，且表的“+”端接高电位，“-”端接低电位。

指针固定线圈

游丝转轴调零螺钉固定铁片A1活动铁片A2空气阻尼器A1A2图3-1-4 电磁系仪表测量机构

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