电磁测量第四章

1. 温度误差随量限的变化而变化； 温度误差随量限的变化而变化 随量限的变化而变化； 2. 换接开关的接触电阻包括在分流 换接开关的接触电阻 接触电阻包括在分流 电阻内(与分流电阻串联 与分流电阻串联)， 电阻内 与分流电阻串联 ，且接触电 阻的大小变化很大，引起的误差在很大范围内变动； 大小变化很大 很大范围内变动 阻的大小变化很大，引起的误差在很大范围内变动； 3. 若分流电路断开，则被测电流将全部通过测量机构 分流电路断开， 使表头过载甚至烧坏 过载甚至烧坏。 使表头过载甚至烧坏。 4. 可用在较低准确度的仪表中，一般很少用。 可用在较低准确度的仪表中，一般很少用。 较低准确度的仪表中
磁电系测量机构的工作原理 磁电系测量机构的作原理
驱动装置主要是由磁路系统和可动载流线圈组成。 驱动装置主要是由磁路系统和可动载流线圈组成。磁路 磁路系统 组成 系统结构的特点：空气隙中磁场呈均匀辐射状 均匀辐射状。 系统结构的特点：空气隙中磁场呈均匀辐射状。转轴和圆 柱形铁芯轴线重合的矩形动圈的长边 和磁场方向垂直 轴线重合的矩形动圈的长边l和磁场方向垂直， 柱形铁芯轴线重合的矩形动圈的长边 和磁场方向垂直， 并且在它的转动范围内，磁感强度B的大小是相等的 的大小是相等的。 并且在它的转动范围内，磁感强度 的大小是相等的。
磁电系测量机构的结构 磁电系测量机构的结构
1—永久磁铁； 永久磁铁； 永久磁铁 2—极掌； 极掌； 极掌 3—铁芯； 铁芯； 铁芯 4—铝框； 铝框； 铝框 5—线圈； 线圈； 线圈 6—游丝； 游丝； 游丝 7—指针 指针
根据永久磁铁和可动线圈的相对位置 磁路系统分为：外磁式、 磁路系统分为：外磁式、内磁式和内外磁式
环形分流电阻接法（闭路连接分流器） 环形分流电阻接法（闭路连接分流器） 分流电阻接法 连接分流器
用环形分流电阻扩大量限 环形分流电阻扩大量限
独立分流电阻接法(开路连接分流器) 独立分流电阻接法(开路连接分流器) 分流电阻接法 连接分流器
用转换开关转接不同的分流电阻，改变量限。 转换开关转接不同的分流电阻，改变量限。 转接不同的分流电阻 优点：各量限具有独立的分流电阻， 优点：各量限具有独立的分流电阻， 独立的分流电阻 互不干扰，调整方便。 互不干扰，调整方便。 缺点： 缺点：
I=
R p + Rg Rp
⋅ Ig = K ⋅ Ig
R p + Rg I K= = Ig Rp
Rp =
Rg K −1
4.2.2分流器 4.2.2分流器
内附分流器 外附分流器： 外附分流器： 电位端钮” （1）两对接线端钮： “电流端钮”，“电位端钮” ）两对接线端钮： 电流端钮” 专用分流器和定值分流器两种 （2）分为专用分流器和定值分流器两种。 ）分为专用分流器和定值分流器两种。
悬丝用在检流计中 悬丝用在检流计中。悬 检流计 将动圈1悬挂起来 丝2将动圈 悬挂起来， 将动圈 悬挂起来， 为了引入电流 引入电流， 为了引入电流，还必须 导丝3， 有导丝 ，导丝用很窄的 铜皮做成， 铜皮做成，不产生反作 用力矩。 是作指示用的 用力矩。4是作指示用的 反射镜， 反射镜，它固定在悬丝 上，随悬丝的扭转而转 动。
外磁式
内磁式
内外磁式
磁电系测量机构的可动线圈是很细的漆包线绕 磁电系测量机构的可动线圈是很细的漆包线绕 可动线圈 制的矩形线框。它可以绕在铝框 铝框上 制的矩形线框。它可以绕在铝框上，但高灵敏 度的仪表常不用铝框，以减轻可动部分的重量。 度的仪表常不用铝框，以减轻可动部分的重量。 仪表的转轴分成两半(故称半轴 ，一端固定在 仪表的转轴分成两半 故称半轴)， 转轴分成两半 故称半轴 动圈上 另一端安装轴尖后支承在宝石轴承 宝石轴承里 动圈上，另一端安装轴尖后支承在宝石轴承里。 指针固定在上半轴上。 指针固定在上半轴上。
测量机构由固定部分和活动部分组成 测量机构由固定部分和活动部分组成 固定部分和活动
固定部分是测量机构的磁路系统。 固定部分是测量机构的磁路系统。 部分是测量机构的磁路系统 活动部分包括铝框及绕在铝框上的线圈、 部分包括铝框及绕在铝框上的线圈 活动部分包括铝框及绕在铝框上的线圈、转轴 (或张丝、悬丝 、游丝、指示器 指针或光指 或张丝、 或张丝 悬丝)、游丝、指示器(指针或光指 示器中的反射镜等)。 示器中的反射镜等 。
第四章
磁电系仪表
4.1 磁电系测量机构 永久磁铁的磁场对 利用永久磁铁的磁场 载流线圈中的电流作用 利用永久磁铁的磁场对载流线圈中的电流作用 而产生转矩的测量机构叫做磁电系测量机构。 而产生转矩的测量机构叫做磁电系测量机构。 磁电系测量机构组成的仪表称为磁电系仪表 组成的仪表称为磁电系仪表。 由磁电系测量机构组成的仪表称为磁电系仪表。
1—动圈；2—悬丝；3—电流引线（金属皮）； 反射小镜 动圈； 悬丝 悬丝； 电流引线 金属皮）； 电流引线（ ）；4—反射小镜 动圈
磁电系测量机构中，都是利用电磁感应阻尼器 磁电系测量机构中，都是利用电磁感应阻尼器 产生阻尼力矩，构成阻尼装置的部件是铝框 阻尼装置的部件是铝框及 产生阻尼力矩，构成阻尼装置的部件是铝框及 动圈本身 本身。 动圈本身。 一端固定在转轴上的指针和表盘上的标度尺 指针和表盘上的标度尺构 一端固定在转轴上的指针和表盘上的标度尺构 成了读数装置 读数装置。 成了读数装置。
高灵敏度磁电系测量机 高灵敏度磁电系测量机 张丝。 构中广泛采用张丝 构中广泛采用张丝。张 丝分上、下两根， 丝分上、下两根，一端 动圈相接 相接， 与动圈相接，另一端固 定在弹片 弹片上 定在弹片上。弹片具有 弹力， 弹力，可以用来调整张 丝的张力， 丝的张力，从而调整动 圈转动时张丝反作用力 圈转动时张丝反作用力 矩的大小。 矩的大小。
M f = Dα = M = WBSI
WBSI α= = SI I D
WBS SI = D
W、B、S、D都是一定的，则磁电系测量机构对电流的灵 、 、 、 都是一定的 则磁电系测量机构对电流的灵 都是一定的， 是一个常数。磁电系测量机构的偏转角α 敏度 SI是一个常数。磁电系测量机构的偏转角α与通入线 圈中的电流I成正比，标尺上的刻度是均匀 均匀的 圈中的电流 成正比，标尺上的刻度是均匀的。
4.2 磁电系电流表
磁电系测量机构可直接用来测量电流，做成电流表。 磁电系测量机构可直接用来测量电流，做成电流表。磁 电系电流表按其量限可分为微安 µ ，毫安表 微安表 电系电流表按其量限可分为微安表(µA)，毫安表(mA)，安 ， 培表(A)，千安表（KA)。 ，千安表 。 由于磁电系测量机构中的游丝和动圈导线允许通过的电 流较小，一般在微安级至几十毫安范围内，因此测量机构 流较小，一般在微安级至几十毫安范围内， 微安级 范围内 只能直接构成微安表和小量限的毫安表。 只能直接构成微安表和小量限的毫安表。 过大的电流会因过热而烧坏动圈导线的绝缘或使游丝过 热而变质，所以为了测量较大的电流， 热而变质，所以为了测量较大的电流，则必须配上一定的 测量线路扩大量限 扩大量限。 测量线路扩大量限。 电流表的测量线路就是与测量机构 俗称表头 并联的 测量机构(俗称表头)相 电流表的测量线路就是与测量机构 俗称表头 相并联的分 流器。构成分流器的电阻称为分流电阻。 流器。构成分流器的电阻称为分流电阻。利用分流器可以 构成多种单量限电流表和多量限电流表。 构成多种单量限电流表和多量限电流表。
4.2 磁电系电流表
I ' g Rg = I p R p
I p Rp = R p Rg R p + Rg ⋅I
I 'g =
Rp R p + Rg
⋅I
Rp和Rg为常数时，I′g与I之间存在一定的比例关系，如果在 为常数时， ′ 之间存在一定的比例关系， 之间存在一定的比例关系 电流表满偏 满偏时 量限便扩大为 电流表满偏时，即I′g=Ig。电流量限便扩大为 ； ′ 。电流量限便扩大为I； 分流系数 K 分流电阻 RP
反作用力矩通常用游丝、张丝或悬丝产生 产生。 反作用力矩通常用游丝、张丝或悬丝产生。磁 通常用游丝 电系测量机构中的游丝有两个 它们的螺旋方 游丝有两个， 电系测量机构中的游丝有两个，它们的螺旋方 向相反，游丝的内端固定在转轴 内端固定在转轴上 向相反，游丝的内端固定在转轴上，并分别与 动圈导线的两个端头相连，外端固定在支架上 动圈导线的两个端头相连，外端固定在支架上， 电流通过游丝引入动圈。当转轴转动时， 通过游丝引入动圈 电流通过游丝引入动圈。当转轴转动时，游丝 变形而产生反作用力矩。 变形而产生反作用力矩。
(a)
(b)
“外附分流器”结构型式及接法 外附分流器” 外附分流器 (a)结构型式；(b)接法 1，2—电流端钮；3，4—电压端钮
串联温度补偿
游丝—磷青铜或 游丝 磷青铜或铍青铜 载流线圈— 载流线圈 钢线或铝线
锰铜
锰铜
串并联温度补偿电路
锰铜 铜 锰铜
铜
锰铜
三、多量限电流表
独立分流电阻接法（开路连接分流器） 独立分流电阻接法（开路连接分流器） 分流电阻接法 连接分流器 用独立分流电阻扩大量限
F = WBlI
b M = 2 ⋅ F ⋅ = WBlIb = WBSI 2 b—动圈的宽度； 动圈的宽度 动圈的宽度；
S=lb—动圈所包围的面积。 动圈所包围的面积 动圈所包围的面积。
在转动力矩的作用下，动圈按一定方向转动。随着动圈的 转动力矩的作用下，动圈按一定方向转动。 的作用下 转动，游丝发生形变而产生反作用力矩 发生形变而产生反作用力矩， 转动，游丝发生形变而产生反作用力矩，且随活动部分偏 转角α的增加而增加，当反作用力矩增加到 增加到与转动力矩相 转角α的增加而增加，当反作用力矩增加到与转动力矩相 等时，活动部分最终将停留在某平衡位置， 等时，活动部分最终将停留在某平衡位置，这时
电磁感应阻尼器
磁电系测量机构的阻尼力矩Mp是由绕有线圈的铝框架 是由绕有线圈的铝框架 磁电系测量机构的阻尼力矩 是由绕有线圈的 产生的。其原理为：当线圈在磁场中运动时， 产生的。其原理为：当线圈在磁场中运动时，闭合的 铝框架切割磁力线产生感应电动势 切割磁力线产生感应电动势， 铝框架切割磁力线产生感应电动势，从而在铝框中产 生感应电流，该电流与空气隙中的磁场又互相作用， 生感应电流，该电流与空气隙中的磁场又互相作用， 产生力矩的方向总是与线圈转动的方向相反， 产生力矩的方向总是与线圈转动的方向相反，从而阻 止线圈来回摆动，促使线圈很快地静止下来。 止线圈来回摆动，促使线圈很快地静止下来。线圈转 动越快，即转动角速度越大，感应电流也越大， 动越快，即转动角速度越大，感应电流也越大，阻止 线圈运动的力矩也越大；线圈停止转动时， 线圈运动的力矩也越大；线圈停止转动时，感应电流 消失，此力矩也不存在。 消失，此力矩也不存在。 动圈与外电路构成闭合回路时 动圈本身的偏转也 构成闭合回路 当动圈与外电路构成闭合回路时，动圈本身的偏转也 要产生感应电流，因而产生阻尼力矩。由于动圈中的 要产生感应电流，因而产生阻尼力矩。 感应电流与外电路电阻有关，因此， 感应电流与外电路电阻有关，因此，其阻尼力矩也与 外电路电阻有关。 外电路电阻有关。