电工仪表及测量 教学课件 作者 周启龙 3第三章 电磁系仪表.ppt

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1、第三章电磁系仪表第一节电磁系仪表的结构和工作原理一、吸引型电磁系仪表的结构和工作原理二、排斥型电磁系仪表的结构和工作原理三、电磁式仪表的刻度特性四、电磁系仪表的技术性能第二节电磁系仪表的误差及防御措施一、外磁场误差二、电磁系仪表的磁滞误差三、电磁系仪表的频率误差四、电磁系仪表的特点第三节电磁系电流表和电压表一、电磁系电流表二、电磁系电压表第四节电磁系仪表的常见故障及其消除方法思考题第三章电磁系仪表要对交流电进行测量，必须克服磁电系仪表在交流电作用下，转动力矩的大小和方向周期性地改变因而无法读数的矛盾。为了解决这个矛盾，人们采用了很多方法，归纳起来，可以分为

2、两个方面：一个方面是从测量电路入手，即将被测交流电量通过某一“变换器”交换成磁电系测量机构可以测量的直流电量，如万用表中所介绍的测量交流电压的整流式仪表的电路就属于这种类型；另一方面是从改变测量机构入手，即采用和磁电系仪表结构不同的新的测量机构，使其转动力矩的平均值能反映出交流电流（或电压）的大小，电磁系仪表属于这类型的仪表。电磁系仪表是测量交流电压与交流电流的最常用的一种仪表，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。特别是开关板式交流电流表和电压表，一般都采用电磁系仪表。本章将介绍电磁系仪表的结

3、构、工作原理和技术特性，并简单介绍电磁系仪表的常见故障及其消除方法。第一节电磁系仪表的结构和工作原理电磁系仪表的结构形式最常见的一般有两种：一种为吸引型（又称吸入型或扁线圈外置式）结构；另一种为排斥型（又称推斥型或圆线圈内置式）结构。一、吸引型电磁系仪表的结构和工作原理吸引型电磁系仪表的结构如图3—1所示。吸引型电磁系仪表由固定线圈1和偏心地装在转动轴上的铁片2所组成，它的转动部分除铁片2外，还有指针3，磁感应阻尼器的扇型铝片4及产生反作用力矩的游丝5。铝片4可以在作阻尼用的永久磁铁6的空隙中转动。为了防止线圈1受到永久磁铁6的影响，在永久磁铁前加一块钢质

4、的磁屏，如图3—1中7所示。吸引型的电磁系仪表的工作原理如图3—2所示。当电流通过线圈时，在线圈的附近就有磁场存在（磁场的方向可由右螺旋定则确定），在线圈的两端就呈现磁性，使可动铁片被磁化，如图3—2（a），结果对铁片产生吸引力，从而产生转动力矩，使指针发生偏转。当转动力矩与游丝产生的反作用力矩相平衡时，指针便稳定在某一位置，从而指示出被测电流（或电压）的数值来。图3—1吸引型电磁系仪表的结构1—固定线圈；2—动铁片；3—指针；4—扇型铝片；5—游丝；6—永久磁铁；7—磁屏由此可见，吸引型电磁系仪表是利用通有电流线圈的磁场对铁片的吸引力来产生转动力矩。当线

5、圈中的电流方向改变时，线圈所产生的磁场的极性，被磁化的铁片的极性也随着改变，如图3—2（b），因此它们之间的作用力仍然是吸引的，即活动部分转动力矩的方向仍保持原来的方向，所以指针偏转的方向也不会改变。可见，这种吸引型的电磁系仪表可以应用在交流电路中。电磁系仪表的阻尼器通常有“磁感应阻尼器”和“空气阻尼器”两种，这里我们先介绍磁感应阻尼器。图3—3（a）说明了“磁感应阻尼器”的原理。当金属片在作为阻尼用的永久磁铁的气隙中运动切割磁力线时，我们可以将金属片想象分为许多金属细丝，运用电磁感应定律（或右手定则）可以判断出：当这些金属细丝切割磁力线B时，在金属片中将

6、有感应电流产生，感应电流的方向如图3—3图3—2吸引型电磁系仪表的工作原理图3—3磁感应阻尼器(a)磁感应阻尼器的工作原理(b)磁感应阻尼器的一种结构（a）中的虚线所示。而这感应电流与永久磁铁的磁场又相互作用，由此产生电磁力，其方向可根据左手定则加以判断。从图3—3（a）可知电磁力的方向刚好是和金属片运动方向相反，因此起到了阻尼作用。在图3—1的吸引型的电磁系仪表的结构中，当铁片2转动时，通过转轴，使铝片4也在永久磁铁6的空隙中转动，由于铝片切割永久磁铁的磁力线，而在铝片中产生了涡流，这涡流和永久磁铁的磁场相互作用便产生阻碍铝片运动的阻尼力矩。磁感应阻尼器

7、也可以做成其它不同的型式，图3—3（b）就是它的结构的一种，但其基本原理是类似的。图3—4采用空气阻尼器的吸引型电磁系仪表的结构图，其阻尼作用是由与转轴相连的活塞4在小室中移动产生的。二、排斥型电磁系仪表的结构和工作原理排斥型电磁系仪表的结构如图3—5所示。它的固定部分包括固定线圈1和线圈内侧的固定铁片2，可动部分包括固定在转轴上的可动铁片3、游丝4和指针5，图中的6为一固定在轴上的空气阻尼器的翼片，它放置在不完全封闭的扇形阻尼箱内。当指针在平衡位置摆动时，翼片也随着在阻尼箱内摆动，由于箱内空气对翼片的摆动起阻碍作用，使摆动很快地停止下来。图3—4吸引型空

8、气阻尼器式电磁系仪表1—固定线圈；2—可动铁片；3—小室；4—活塞