磁电式、电磁式、电动式仪表的定义、原理

磁电式、电磁式、电动式仪表的定义、原理

1 什么是磁电式仪表?

磁电式仪表广泛地应用于直流电压和电流的测量，如与各种变换器配合，在交流及高频测量中也得到较广泛的应用，因此在电气测量指示仪表中占有极为重要的地位。

2 磁电式仪表是由哪几部分构成的?

磁电式仪表是由固定的磁路系统和可动部分组成的。仪表的磁路系统是在永久磁铁1的两极，固定着极掌2。两极掌之间是圆柱形铁心3。圆柱形铁心固定在仪表的支架上，用来减小磁阻，并在极掌和铁心之间的气隙中形成沿圆柱形表面均匀辐射的磁场，其磁感应强度处处相等，方向与圆柱形表面垂直。处在这个磁场中的可动线圈4是用很细的漆包线绕制在铝框架上的。框架的两端分别固定着半轴，半轴上的另一端通过轴尖支承于轴承中。指针6安装在前半轴上。当可动线圈4通入电流时，在磁场的作用下便产生转动力矩，使指针随着线圈一起转动。线圈中通过的电流越大，产生的转动力矩也越大，因此指针转动的角度也大。

反作用力矩可以由游丝、张丝或悬丝产生。当采用游丝时，还同时用它来导人和导出电流，如图4-1(b)所示。因此装设了两个游丝，它们的螺旋方向相反。仪表的阻尼力矩则由铝框产生。高灵敏度仪表为减轻可动部分的重量，通常采用无框架动圈，并在动线圈中加短路线圈，以产生阻尼作用。

磁电式仪表按磁路形式又分为内磁式、外磁式和内外磁式三种，如图4-2所示。内磁式的结构是永久磁铁在可动线圈的内部。外磁式的结构是永久磁铁在可动线圈的外部。内外磁式的结构是在可动线圈的内外都有永久磁铁，磁场较强，可使仪表的结构尺寸更为紧凑。

3 磁电式仪表是如何工作的?

磁电式仪表是根据载流导体在磁场中受力的原理，即电动机原理而制成的。磁电式仪表测量机构产生力矩的原理如图4-3所示。

4.什么是电磁式仪表?

电磁式仪表是测量交流电流与电压最常见的一种仪表。它具有结构简单、过载能力强、造价低廉以及可交直流两用等一系列优点，因此电磁式仪表在电力工程，尤其是固定安装的测量中得到了广泛的应用。

5.电磁式仪表与磁电式仪表有何不同?

电磁式仪表与磁电式仪表是两种不同类型的仪表。它们有很多不同之处，突出的表现在性能、结构和表盘上。

从表盘上就可区分开这两种仪表。除它们的图形符号不同外，磁电式电流表和电压表的刻度基本上是均匀的，而电磁式仪表的刻度则由密变疏。

从性能上看，磁电式仪表反映的是通过它的电流的平均值，因此它的直接被测量只能是直流电流或电压；而电磁式仪表反映的是通过它的电流的有效值，因此，不加任何转换，电磁式仪表就可用于直流、交流，以至非正弦电流、电压的测量。但其测量灵敏度和精度都不及磁电式仪表高，而功耗却大于磁电式仪表。

结构和工作原理的不同是两种仪表的根本区别。虽然它们都分为固定和可动两大部分，但其具体组成内容不同。磁电式仪表的固定部分是永久磁铁，用来产生均匀、恒定的磁场；可动部分的核心是一线圈，被测电流流经线圈时，利用通电导线在磁场中受力的原理(即电动机原理)，实现可动部分的转动。电磁式仪表的固定部分是被测电流流经的线圈，有电流通过即可形成较强的磁场；可动部分的核心是一片可被及时磁化的软磁性材料(如铁片，坡莫合金等)，利用被磁化酌动铁片与通电线圈(或被磁化的静铁片)磁极之间的作用力，实现可动部分的偏转。由于电磁式仪表构造简单、成本低廉，在电工测量中获得了广泛的应用，尤其是开关板式交流电流、电压表，基本上都采用这种仪表。

电磁式仪表根据测量机构的结构形式不同，分有扁线圈吸引型和圆线圈排斥型两种。

6. 什么是吸引型电磁式仪表?

电磁式仪表的测量机构主要有吸引式和排斥式两种类型，扁线圈吸引型电磁式仪表的结构如图5-1(a)所示。吸引型电磁式仪表是由固定线圈l和偏心装在转轴上的可动铁片2构成的一个电磁系统。转轴上还装有指针3、阻尼片4及游丝5。游丝的作用和在磁电式测量机构中不同，它只产生反作用力矩。

7.什么是电动式仪表?

电磁式仪表的测量准确度一般不高，其主要原因是由于电磁式仪表铁磁材料的磁滞和涡流效应等造成的。用于交流精密测量大多采用电动式仪表，基本上消除了磁滞和涡流的影响。磁电式仪表的磁场是由永久磁铁建立的，当利用通有电流的固定线圈来代替永久磁铁时，便构成了"电动式仪表"。固定线圈不仅可以通过直流，而且还可通过交流，因此，电动式仪表的主要优点是能交直流两用，并能达到0.1～0.05级的准确度。使电动式仪表的准确度得到了提高。电动式仪表不但能精确地测量电流、电压和功率，而且还可以测量功率因数、相位及频率等。它可使用的频率范围较宽，可用在45～2500Hz的交流电路中。所以，电动式仪表用途广泛，在精密指示仪表巾占有重要地位。

现在，电动式仪表正朝着提高灵敏度、扩大量程和频率范围，以及降低功耗、缩小外形、减小质量、降低成本和提高使用寿命的方向发展。目前，国内外出现了张丝支承、陶瓷支架、陶瓷转轴、小偏转角以及光标指示的电动式仪表，其准确度为1％，功率损耗小于lW，交流使用的额定频率可达15-5000Hz，扩展频率范围则达10000Hz，这样就更扩大了电动式仪表的应用范围。显而易见，电动式仪表在各类指示仪表中，保持着明显的优势。

8. 电动式仪表的结构是怎样的?是如何工作的?

电动式仪表的测量机构主要由建立磁场的固定线圈1和在此磁场中偏转的可动线圈2组成，其结构如图6-1所示。固定线圈1分为平行排列，互相对称的两部分，中间留有空隙，以便穿过转轴。这种结构的特点是能获得均匀的工作磁场，并可借助改变两个固定线圈之间的串、并联关系而得到不同的电流量程。可动线圈与转轴固接在一起，转轴上装有指针3和空气阻尼器的阻尼片4。游丝5用来产生反作用力矩，并起引导电流的作用。可动线圈比固定线圈小些、轻些，常见的线圈形状有圆形、椭圆形及矩形等。由于线圈工作磁场很弱，通常只有磁电式仪表磁场的1％～5％，故易受外磁场影响。为此电动式仪表的测量机构应置于磁屏蔽罩内，以减少对测量机构的干扰。电动式仪表的工作原理如图6-2所示。可动线圈置于固定线圈之内，装在转轴上，当固定线圈通过电流J，和可动线圈通过电