电动系仪表的结构和工作原理

时，转动力矩的方向保持不变，因此这种测量机构可以测量直流，也可以测量交流。
当线圈通入交流电时，若两个交流电流的瞬时值分别为 i1 和 i2 ，则可动部分的瞬时转动
力矩为
Mt
= i1i2
dM 12 dα
由于电动系测量机构的可动部分转动惯性较大，不能及时随瞬时转矩变化，所以它的偏
转取决于一个周期内的平均转矩 M p
+
1 2
I
2 2
dL2 dα
+ I1I2
dM12 dα
当可动部分偏转时，固定线圈和可动线圈的电感 L1 和 L2 是不变的，因此转动力矩可写
为
M
=
I1I 2
dM 12 dα
当转动力矩等于反作用力矩时，可动部分平衡，则有
I1I2
dM 12 dα
=
Dα
α
=
1 D
I1 I 2
dM12 dα
因此，偏转角正比于电流的乘积及互感对偏转角的导数。当电流 I1 和 I 2 方向同时改变
用力矩由游丝产生，阻尼力矩由阻尼片产生。
在直流工作时，固定线圈的电流为 I1 、自感为 L1 ,可动线圈的电流 I 2 、自感为 L2 ，固
定线圈与可动线圈的互感为 M 12 ，则它机构的系统能量为
W
=
1 2
L1I12
+
1 2
L2 I22
+ M12 I1I2
转动力矩为
M
=
dW dα
=
1 2
I12
dL1 dα
∫ ∫ M
p
=
1 T
T 0
M t dT
=
dM 12 dα
Leabharlann Baidu⋅1 T
T
0 i1i2 dt
若电流 i1 和 i2 按正弦规律变化，两者之间的相位差为ϕ ，则平均转矩可写为：
Mp
=
I1
I
2
cos
ϕ
⋅
dM 12 dα
= Kα I1I 2 cosϕ
其中， I1 和 I 2 为电流 i1 和 i2 的有效值。
当转矩和反作用力矩平衡时偏转角为：
场比较均匀。两个线圈可以接成串联或并联。可动
线圈可以在固定线圈两部分之间的空间里自由转
动。一对游丝彼此是相互绝缘的，它也是可动线圈的
电流引入或导出线。当固定线圈通入电流 i1 时，产生
1—固定线圈 2—可动线圈 图 1 电动系测量机构
磁场；可动线圈通入电流 i2 ，则载流线圈在磁场中受到磁场力作用从而产生转动力矩。反作
α
=
1 D
I1 I 2
cosϕ ⋅ dM12 dα
=
KI1I2
cosϕ
电动系仪表有其独特的优点。采用这种结构不仅可以制成精确度等级为 0.5 以上的仪表，
用来准确地测量电流、电压和功率，而且还可以用来测量功率因数、频率、电容及电感等。
电流表、电压表和功率表不仅可以在直流电路中使用，
而且可以在频率为 15Hz 至 2500Hz 甚至更高的频率的 交流电路中使用。
UI cosϕ 成正比。
对于多量程的功率表，可以通过电流线圈的串联和并联得到不同的电流量程，通过电
压线圈分压电阻抽头的方法，得到不同的电压量程。
电动系功率表的测量电路如图 2 所示，固定线圈 和可动线圈是相互分离的。在一般情况下，电流线圈 是固定线圈，与负载串联；电压线圈是可动线圈，与
I1 I2
I U
分压电阻 Rd 串联后与负载并联。功率标的电压线圈和
电流线圈的接线端都有一端标有“*”符号，称为电源 端，接线时应并联在一起。如果把电流线圈接反，指
电动系仪表的结构和工作原理
电动系测量机构是利用载流导线间的互相作用
来推动可动部分的偏转。测量机构如图 1 所示。电
动系仪表的测量机构是由固定部分和可动部分两部
分组成的。固定部分是固定线圈；可动部分是由装
在轴上的可动线圈、游丝、指针、平衡锤及空气阻
尼片等构成，固定线圈通常分成两个部分，并且在
空间上相距一定的距离，以使由固定线圈产生的磁
图 2 电动系功率表测量线路
针将反转。如负载电流为 I ，负载的电压为U ，可动线圈通过电流为 I2 ，有
I1 = I
I 2
=
U Rd
电动系功率表的偏转角α 为
α
=
KI1I 2
cosϕ
=
KI
U Rd
cosϕ
=
K pIU
cosϕ
由上式可以看出，电动系功率表测量时，其偏转角度α 与测量电路中的有功功率