1.2 常用测量仪表的结构与工作原理
磁电式仪表又称动圈式仪表,标准磁电式直流电表与各种变换器配合,可制成电流表、电压表、欧姆表、功率表、兆欧表等。
5.怎样掌握磁电式仪表的结构与特性?
磁电式仪表的结构如图1-1所示,主要由固定部分与转动部分构成。
1.固定部分
磁电式仪表的固定部分为一块磁性很强的永久磁铁,通常由铬钢或镍铝钢制成,形成一个强磁场。
图1-1 磁电式仪表结构示意图
2.转动部分
磁电式仪表的转动部分由转动线圈、转轴、游丝、指针等组成。转动线圈中间固定着圆柱形铁芯,被测电流通过游丝进入转动线圈。
3.工作基理
当可动线圈中有被测电流通过时,线圈与永久磁铁的磁场相互作用产生力矩,通过转轴带动指针偏转,与弹簧的反作用力矩平衡时,指针所指的位置即为指示值。
4.适用测量直流电
由于磁电式仪表的永久磁铁的极性是固定的,当所测电流的方向改变时,指针偏转方向也会随之改变。如果通过转动线圈的为交流电,则所产生力矩的大小和方向也是交变的。由于转动部分的惯性,指针不能随之转动。因此,磁电式仪表只适用于测量直流电。测量时,为防止指针倒转,在仪表的接线端都标注有“+”、“-”标记,以防连接时接错。
5.过载能力差
由于被测的电流通过游丝进入转动线圈后,游丝与转动线圈的截面积很小,故磁电式仪表不能测量较大的电流,过载能力较差。
6.标度尺刻度分布均匀
磁电式仪表转动线圈的偏转角与被测电流大小成正比,故磁电式仪表标度尺的刻度呈均匀分布状态。
7.其他方面
磁电式仪表具有功率消耗低、测量灵敏度高和受外磁场影响小的特点,但其结构复杂,价格较高。
6.怎样掌握电磁式仪表的结构与特性?
电磁式仪表结构简单、负载能力强、价格低,多安装在固定位置作监测用,如开关板式仪表多为电磁式仪表。
电磁式仪表的内部结构如图1-2所示,在固定线圈内有一个固定铁片和一个固定在转轴上的可动铁片。
图1-2 电磁式仪表的内部结构示意图
1.电磁式仪表工作原理
当电磁式仪表固定线圈中有被测电流通过时,定铁片和动铁片同时被磁化,并呈现同一极性,因同性相斥,动铁片通过轴带动指针偏转,与弹簧反作用力矩平衡时,指针所指的位置即为指示值。
2.适用测量交流电与直流电
由于通过固定线圈的电流方向改变时,线圈所产生的磁场极性和被磁化的铁片极性同时改变。无论是线圈与动铁片,还是定铁片与动铁片,它们之间的作用力方向不变,仍为吸引或排斥,即指针偏转的方向不变。因此,电磁式仪表可用来测量直流电,也可用来测量交流电。
3.过载能力强
由于电磁式仪表采用固定线圈结构,线圈导线的截面大,允许流过的电流较大,故其负载能力强。
4.标度尺刻度分布不均匀
由于电磁式仪表转动力矩的大小与通过固定线圈电流的平方成正比,指针的偏转角由转动力矩决定,因此表盘尺刻度是不均匀的,量程高端标度尺刻度间距大。
5.其他方面
电磁式仪表结构简单、价格低,但其磁场较弱,易受外磁场的干扰,灵敏度低、消耗功率大。
6.适用范围
电磁式仪表一般为电流表、电压表、频率表、功率因数表、钳形表、同步表,可用于直流和交流电路的测量,当用于工频测量时,其频率可扩展到5kHz,且可测非正弦频率时的参数。
7.怎样掌握电动式仪表的结构与特性?
电动式仪表不仅可测量交、直流电路的电压、电流及非正弦交变量的有效值,而且还可测量功率和相位。由于其具有较高的测量准确度,故尤其适用于对交流电的精密测量。
图1-3所示为电动式仪表的内部结构,主要有两个相互串联或并联的固定线圈和一个固定在转轴上的转动线圈为核心构成。
图1-3 电动式仪表的内部结构示意图
1.工作原理
在电动式仪表中,当固定线圈和可动线圈通有电流时,因载流导体间的相互作用使可动线圈偏转,与弹簧反作用力矩平衡时,指针所指的位置即为指示值。
2.适用于测量交流与直流
由于电动式仪表通过固定线圈和转动线圈的电流会同时改变方向,故会使转动线圈所受电磁力的方向不变。因此,电动式仪表既可测量直流电,又可测量交流电。
3.过载能力差
电动式仪表的转动线圈与游丝截面较小,故电动式仪表的负载能力较差。
4.标度尺刻度分布不均匀
电动式仪表转动力矩与通过固定线圈的电流和转动线圈的电流乘积有关,故其刻度不均匀,读数受外界磁场影响大。
5.其他方面
电动式仪表测量的精度较高,最高达到0.1级准确度等级。适用工频测量,有的可达10kHz,故可制成电流表、电压表、功率表、功率因数表、同步表等。