第三章电磁系仪表 >电磁系仪表是测量交流电压与交流电流的最常用 种仪表。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 程仪表中应用十分广泛; >电磁系仪表的结构有吸引型、推斥型和吸引一推 斥型三种。结构如下图,,固定线圈1和偏心装在 转轴的可动铁芯2、转轴上还装有指针3、阻尼 翼片4、游丝5; 当线圈通有电流时,产生磁场,偏心铁片被磁化, 而与固定线圈互相吸引,产生偏心力矩,而带动 指针偏转。在线圈通有交流电流的情况 由于 两铁片的极性同时改变,所以仍然产生推斥力
第三章 电磁系仪表 ➢ 电磁系仪表是测量交流电压与交流电流的最常用 一种仪表。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 工程仪表中应用十分广泛； ➢ 电磁系仪表的结构有吸引型、推斥型和吸引—推 斥型三种。结构如下图，固定线圈１和偏心装在 转轴的可动铁芯２、转轴上还装有指针３、阻尼 翼片４、游丝５； ➢ 当线圈通有电流时，产生磁场，偏心铁片被磁化， 而与固定线圈互相吸引，产生偏心力矩，而带动 指针偏转。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
结构原理 o○ 7 N S N S. N M ⊙oo (b) 图3-1吸引型电磁系仪表的结构 1—固定线圈;2—动铁片;3一指针;4—扇形 铝片;5-游丝;6—永久磁铁;7—磁屏 图3-2吸引型电磁系仪表的工作原理
结构原理
阻尼原理 金属片 金属片 磁极 运动方向 F // 透动方向 阻尼力 // 矩方向 转轴 (b) 图33磁感应阻尼器 (a)磁感应阻尼器的工作原理; b)磁感应阻尼器结构的一种
阻尼原理
阻尼原理 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ie, 此电流与磁场B相互作用产生阻尼力矩见图 因为电磁系仪表的测量线圈磁场很弱,故阻尼磁 铁必须用软磁材料屏蔽。电磁系仪表除用磁感应 阻尼外,还有采用空气阻尼的
阻尼原理 ➢ 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ie， 此电流与磁场Ｂ相互作用产生阻尼力矩见图 ➢ 因为电磁系仪表的测量线圈磁场很弱，故阻尼磁 铁必须用软磁材料屏蔽。电磁系仪表除用磁感应 阻尼外，还有采用空气阻尼的
排斥型仪表结构 2 图3-4吸引型空气阻尼器式 电磁系仪衰 图3-5排斥型电磁系仪表的结构 固定线圈;2—可动铁片;3一小室; 4一活塞;5—游丝弹簧:6一轴; 1一固定线圈;2一线圈内侧的固定铁片; 3—可动铁片;4一游丝;S一指针; 7一指针 6一空气阻尼器的翼片
排斥型仪表结构
排斥型仪表 当线圈通有电流时, 产生磁场,两铁片均 被磁化,同一端的极 AS Na 性是相同的,因而互 相推斥,可动铁片因 受斥力而带动指针偏 (a) (b) 转。在线圈通有交流 电流的情况下,由于 图3-6排斥型电磁系仪表中 两铁片的极性同时改 铁片的磁化情况 变,所以仍然产生推 斥力
排斥型仪表 ➢当线圈通有电流时， 产生磁场，两铁片均 被磁化，同一端的极 性是相同的，因而互 相推斥，可动铁片因 受斥力而带动指针偏 转。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
原理 >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 I2LI—被侧电流值,L线圈自感系数 M dw dL da 2 da >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a,与电流的平方成比例,由于线圈的自感L会随 着可动铁心偏转而发生变化,则可动部分偏转角q还与成 比例。图表示吸引型电磁系仪表可动铁心磁化受力的原理
原理 ➢ 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 ➢ 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α，与电流的平方成比例，由于线圈的自感Ｌ会随 着可动铁心偏转而发生变化，则可动部分偏转角α还与成 比例。图表示吸引型电磁系仪表可动铁心磁化受力的原理。 I L 2 1 W 2 = I—被侧电流值，L—线圈自感系数 d dL I 2 1 d dW M 2 = =
原理—驱动力矩 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,所以其转动力矩决定于瞬时转矩在 一个周期的平均值。 1 dL 1 M(t)at T 2 da T Jo 1,,L 2 da >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,也就是说可以用直流刻度测量交流 有效值
原理——驱动力矩 ➢ 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，所以其转动力矩决定于瞬时转矩在 一个周期的平均值。 ➢ 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，也就是说可以用直流刻度测量交流 有效值。 = = T T p i dt d T dL M t dt T M 0 2 0 1 2 1 ( ) 1 d dL M I p 2 2 1 =
偏转角与电流的关系 >反力矩: >当平衡时有:Ma=DC KIZ 2d da >刻度特性:电磁系仪表的刻度是不均匀的。如果K 为常数,刻度具有平方律特性,如果不是常数, 刻度与dL/da的变化有关,如果适当选择铁心形 状,调节铁心与线圈的相对位置,使刚好能补偿 平方律的前密后疏缺点,使刻度比较均匀
偏转角与电流的关系 ➢ 反力矩： ➢ 当平衡时有： ➢ 刻度特性：电磁系仪表的刻度是不均匀的。如果K 为常数，刻度具有平方律特性，如果不是常数， 刻度与dL/dα的变化有关，如果适当选择铁心形 状，调节铁心与线圈的相对位置，使刚好能补偿 平方律的前密后疏缺点，使刻度比较均匀。 M = D 1 dL 2 2 I KI 2D d = =
电磁系仪表的技术性能 使用范围:交直流两用,电磁系仪表即可用于测 量直流,也可以用于测量交流。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变, 而保持受力方向不变。这是电磁系仪表特点之 仪表结构简单; 仪表中铁磁物质存在着磁滞误差; 灵敏度较低,受外磁场影响大、功耗大; 感抗大、不易用于高频测量;
电磁系仪表的技术性能 ➢ 使用范围：交直流两用，电磁系仪表即可用于测 量直流，也可以用于测量交流。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变， 而保持受力方向不变。这是电磁系仪表特点之一。 ➢ 仪表结构简单； ➢ 仪表中铁磁物质存在着磁滞误差； ➢ 灵敏度较低，受外磁场影响大、功耗大； ➢ 感抗大、不易用于高频测量；