第二节 磁电系仪表
电气工程-电工仪表及测量2(磁电系-万用表)精选全文
磁电系仪表—使用
➢ 电流表应与负载串联 ➢ 电压表应与负载并联
磁电系仪表—调整
➢ 仪表经过长期的使用后，会发生阻值名化、磁性减弱等 元件参数的变化以及轴尖、轴承磨损，张丝(游丝)弹性疲 劳等现象，都会给测量带来误差。
➢ 解：分流系数为
n
I
/ Ig
1 500 106
200（ 0 倍）
➢ 由式（2-7）可以得出分流电阻为
Rs
Rg n 1
1 500 2000 1
0.25()
多量程扩程磁电系电流表—开路式
➢ 多量限电流表的分流可以有两种连接方法，一种 是开路连接方式，另一种是闭路连接方式，如图。
➢ 开路连接方式： 优点是各量限具有独立的分流电阻，互不干扰， 调整方便。 但它存在严重的缺点，因为开关接触电阻包含 在分流电阻支路，使仪表的误差增大，甚至会 因开关接触不良引起电流过大而损坏表头，所 以开路连接方式实际上是不采用的。
磁电系电流表
➢ 磁电系测量机构的指针偏转角α与流过动圈的电 流Ｉ成正比，所以它本身就是一个电流表。但线 圈线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫 安级的电流表。若进行较大电流的测量，必须在 测量电路上采取措施，使被测量通过测量电路改 变成测量机构所能接受的小电流。通常采用分流 器达到此目的。
单量程扩程磁电系电流表
➢γt——温度变化１０℃允许的温度误差。它按仪表使用条
件的分类组别不同而不同。
磁电系仪表—温度补偿（串联补偿）
➢ 例如，要求温度变化１０℃时仪表的温度误差为 １％（这１％实际是指，γt 若包括符号，则应 说是仪表的温度误差－１％），根据这个要求，
磁电系仪表
BNs BNs U C I SU U C D D R
三、技术性能
1.灵敏度高、准确度高、表耗功率低
由于永久磁铁与铁心间的气隙小，气隙间的磁感应强度比较强，所以磁电
系仪表有比较高的灵敏度。且磁感应强度较强时，驱动力矩大，可采用反作
用力矩系数比较大的游丝。有较大的定位力矩，使摩擦力矩的影响减小。内 部磁场强度大，外磁场影响相对弱，可获得较高的准确度。且表耗功率低， 对被测电路的影响小。所以磁电系仪表是一种应用广泛具有高灵敏度、高准 确度、低表耗功率的仪表。
2.具有均匀等分的刻度
磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度均匀等分， 易于标尺的制作。
3,只能用于直流电路
若在交流范围使用，必须配整流器。
四、电流表分流器 磁电系仪表可以通过分流器扩大其量程，也 可以并联若干个电阻，通过更换输入接头，可 组成多量程的电流表。
分流器电路
多量程分流器电路 分流器电路加温度补偿电阻
U
磁电系仪表
一、磁电系仪表结构
二、磁电系仪表工作原理
可动线圈通电后，由于线圈在磁场中受到电磁力矩 的作用使指针产生偏转，当可动线圈稳定后，可认为 驱动力矩等于反作用力矩，并推出仪表偏转角与电流 关系为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M Ma 2 BlINr D BNs I SI I D 若与被测电压并联，仪表的内阻为 R ，则仪表 偏转角与电压关系为
Rsh Rc n 1
五、电压表的附加电阻
扩大电压表量程可以串联附加电阻，设直接测量的 量程为 U c，测量机构内阻为 Rc，串联附加电阻 Rad 后，可将电压量程扩大为 U ，则 U 与 U c 的关系可 由下式求得
Uc U Ic Rc Rad Rc
磁电系仪表
磁电系仪表磁电系仪表磁电系仪表广泛应用于直流电流和电压的测量。
如果和整流元件配合，可以用于交流电流和电压的测量；与变换器配合，可以测量交流功率、频率、相位以及温度压力等；此外，它还广泛用作电子仪器中的指示器。
第一节磁电系测量机构一、结构和工作原理1、结构图3-1 磁电式测量机构的结构示意图通常的磁电系测量机构由固定的磁路系统和可动线圈局部组成。
其结构如图3-1所示。
磁路系统包括永久磁铁1，固定在磁铁两极的极掌2和处于两个极掌之间的圆柱形铁芯3。
圆柱形铁芯3固定在仪表支架上，使两个极掌与圆柱形铁芯之间的空隙中形成均匀的辐射状磁场。
可动局部由绕在铝框架上的可动线圈4、指针6、平衡锤7和游丝5组成。
可动线圈两端装有两个半轴支承在轴承上，而指针、平衡锤及游丝的一端固定安装在半轴上。
当可动局部发生转动时，游丝变形产生与转动方向相反的反作用力矩。
另外，游丝还具有把电流导入可动线圈的作用。
2、工作原理磁电系测量机构的根本原理是利用可动线圈中的电流与气隙中磁场相互作用，产生电磁力，可动线圈在力矩的作用下发生偏转，因此称这个力矩为转动力矩。
可动线圈的转动使游丝产生反作用力矩，当反作用力矩与转动力矩相等时，可动线圈将停留在某一位置上，指针也相应停留在某一位置上。
磁电系测量机构产生转动力矩的原理如图2-2所示。
二、技术特性和应用范围1、技术特性(1) 准确度高。
磁电系测量机构由于采用了永久磁铁，且工作气隙比拟小，所以气隙磁场的磁感应强度较大，可以在很小的电流作用下，产生较大的转动力矩。
可以减小由于摩擦、外磁场等原因引起的误差，提高了仪表的准确度。
磁电系测量机构的准确度可以到达0.1~0.05级。
(2) 灵敏度高。
仪表消耗的功率很小。
(3) 表盘标度尺的刻度均匀，便于读数。
(4) 过载能力小。
由于被测电流通过游丝导入可动线圈，所以电流过大容易引起游丝发热使弹性发生变化，产生不允许的误差，甚至可能因过热而烧毁游丝。
另外，可动线圈的导线横截面很小，电流过大也会使线圈发热甚至烧毁。
《磁电系仪表》PPT课件
第二节 磁电系电流表
3．测量前检查
测量前，应先检查电流表指针是否对准“0” 刻 度线。如果没对 ， 应调节调零器 ， 使指针对准“0” 刻度线。
4．电流表与被测电路的连接 测量时，应将电流表串联于被测电路的低电位一
侧。“+”进“-”出。标有“*”是公共端。
5．正确读数
读数时，应让指针稳定后再进行读数，并尽量使 视线与刻度盘保持垂直。如果刻度盘有反射镜，应使 指针和指针在镜中的影像重合，以减小误差。
2．应用范围
磁电系测量机构主要用于直流仪表，在直流标准 表、便携式和安装式仪表中都得到广泛应用。
第二节 磁电系电流表
一、结构和工作原理
1．结构 磁电系电流表由磁电系测量机构和测量线路分
流器构成。图 2 - 5 是最基本的磁电系电流表电路。
图 2 - 5 电流表的分流
其中，Re ─测量机构内阻；Rf ─分流电阻
图 2-23 MF30 型万用表直流电压挡测量线路
第五节 万用电表
3．交流电压档和电流档的测量线路 (1)整流电路
第五节 万用电表
(2)整流系多量程电压表
图 2 - 26 MF30 型万用表交 流电压挡测量线路
第五节 万用电表
(2)整流系多量程交流电流表
图 2 - 27 MF30 型万用表交流电流挡测量线路
第一节 磁电系测量机构 第二节 磁电系电流表 第三节 磁电系检流计 第四节 磁电系电压表 第五节 万用电表
学习目标：
1．了解磁电系测量机构的结构、工作原理、技术 特性和应用范畴。
2．理解磁电系电流表、检流计、电压表、万用表 的结构、测量线路、工作原理、技术特性和应用范围。
3．掌握以上仪表的使用与维护方法。 4．掌握电流表、电压表扩大量程的方法。
简述磁电系仪表的工作原理
简述磁电系仪表的工作原理磁电系仪表是一种常用于电力系统中的测量仪器，可以用来测量电流、电压、功率等参数。
其工作原理是基于磁电效应和电磁感应原理。
我们来了解一下磁电效应。
磁电效应是指当磁场作用于某些材料时，会产生电压差。
根据磁电效应的不同类型，磁电系仪表可以分为磁电电压表和磁电电流表两种。
磁电电压表是利用磁电效应测量电压的仪表。
当被测电压施加在磁电电压表的感应电极上时，磁场作用下会在感应电极上产生电压差。
通过测量电压差的大小，就可以得到被测电压的数值。
磁电电流表则是利用磁电效应测量电流的仪表。
当被测电流通过磁电电流表的电流线圈时，磁场作用下会在电流线圈上产生电压差。
通过测量电压差的大小，就可以得到被测电流的数值。
除了磁电效应，磁电系仪表还利用了电磁感应原理。
电磁感应是指当导体在磁场中运动或磁场发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
磁电系仪表中的电流线圈和感应电极就是利用了电磁感应原理。
在测量电流时，电流线圈会产生磁场，被测电流通过电流线圈时，磁场的变化会在感应电极上产生感应电动势。
通过测量感应电动势的大小，就可以得到被测电流的数值。
在测量电压时，感应电极会产生磁场，被测电压施加在感应电极上时，磁场的变化也会在感应电极上产生感应电动势。
通过测量感应电动势的大小，就可以得到被测电压的数值。
总结一下，磁电系仪表的工作原理是基于磁电效应和电磁感应原理。
利用磁电效应测量电压时，电压施加在感应电极上会产生电压差；利用磁电效应测量电流时，电流通过电流线圈会产生电压差。
而这些电压差的产生都是通过电磁感应原理实现的。
磁电系仪表在电力系统中具有广泛的应用，可以实时测量电流、电压等参数，为电力系统的运行和维护提供了重要的参考依据。
通过磁电系仪表的工作原理的了解，我们可以更好地理解它们的工作原理和应用方法，为电力系统的安全稳定运行做出贡献。
初中物理沪科版物理时空〖磁电系仪表的一些知识〗
磁电系仪表的一些知识磁电系仪表是电工指示仪表中应用最广泛的一类仪表，它可以直接测量直流电压和电流。
校实验室中用的电流表和电压表大都是磁电系仪表。
（1）磁电系仪表的结构原理磁电系仪表的结构如图16－资－3所示。
永久磁铁1两端各有一个半圆形极掌2，构成两个磁极。
在两极掌间有圆柱形铁芯3，极掌和圆柱形铁芯间的空隙中形成均匀辐射状的强磁场。
细导线线圈4绕在矩形铝框上，轴5与线圈两端相连，轴尖支撑在轴承里，使线圈可以自由转动。
指针6与轴相连。
游丝7的内端固定在转轴上，外端固定在仪表内部的支架上。
一个仪表中通常有两个游丝，它们的旋绕方向相反。
当线圈中通电转动时，两个游丝被扭转，产生反作用力矩，两个游丝还兼作线圈中电流的引入线和引出线。
8是零点调节器。
9是平衡锤，用调节可动部分的机械平衡。
图16－资－3 磁电系仪表结构图1．永久磁铁；2．极掌；3．铁芯；4．线圈；5．转轴；6．指针；7．游丝；8．调零器；9．平衡锤；10．刻度盘当线圈4中有电流通过时，线圈受磁场力而转动，转动力矩的大小跟电流的大小有关系。
电流增大，转动力矩增大，指针转角也增大，当转动力矩与游丝的反作用力矩平衡时，指针停止转动，停留在某一位置上，指示出电流的数值。
矩形铝框可对转动产生阻尼力矩。
当线圈转动时，铝框因切割磁感线产生感应电流，感应电流与磁场相互作用，产生阻碍线圈转动的阻尼力矩。
线圈停止转动，阻尼力矩立刻消失。
阻尼力矩的作用是使指针尽快地停到平衡位置上，减少指针由于惯性在平衡位置附近回摆动的时间。
根据磁场对通电导线的作用力公式，可以推导出磁电系仪表指针的偏转角α的公式如下：α＝BNA ID式中B为磁感应强度，N为线圈匝数，A为线圈的有效面积，D为游丝的反作用系数，I 为通电电流。
对于已经制成的仪表，B、A、N、D都是固定值，因此偏转角α仅与通电电流I成正比，α与I是线性关系，因而磁电系仪表的刻度盘是均匀的。
（2）准确度等级电工指示仪表的准确度等级分为七级，即：，，，，，，。
磁电系仪表的原理结构和特点
磁电系仪表的原理结构和特点磁电系仪表是一种利用磁性和电性相互作用原理测量电流、电压和功率等电参数的仪器。
它主要由磁路系统、电路系统和指示系统组成。
1. 磁路系统：磁路系统是磁电系仪表的核心部分，它由磁芯、线圈和移动部件组成。
磁芯通常采用铁芯或软磁材料，通过线圈通有电流，形成磁场。
当电流通过线圈时，磁场会引起移动部件受力，使其发生位移。
移动部件通常是一个指针或移动线圈，用于指示或输出测量结果。
2. 电路系统：电路系统是磁电系仪表的另一个重要组成部分，它包括电流、电压和功率测量电路。
电流测量电路通常由电流互感器和电阻组成，用于将被测电流转换为对应的电压信号。
电压测量电路通常由电阻和电位器组成，用于将被测电压转换为对应的电流信号。
功率测量电路通常由电流互感器、电阻和电位器组成，用于测量电流和电压的乘积，即功率。
3. 指示系统：指示系统用于将测量结果以可视化的方式显示出来。
常见的指示系统包括指针式指示器和数字显示器。
指针式指示器通常由一个指针和刻度盘组成，通过移动指针的位置来指示测量结果。
数字显示器通过数字显示屏将测量结果显示出来，通常具有更高的精度和可读性。
磁电系仪表的特点如下：1. 非接触测量：磁电系仪表利用磁性和电性相互作用原理进行测量，不需要直接接触被测电路，因此可以避免电路互连带来的影响和损耗。
2. 高精度：磁电系仪表采用精密的磁路和电路设计，能够实现高精度的电参数测量。
3. 宽测量范围：磁电系仪表的测量范围广泛，可以测量不同电流、电压和功率等电参数。
4. 可靠性高：磁电系仪表采用稳定可靠的磁路和电路设计，具有较高的抗干扰能力和工作可靠性。
5. 易于安装和使用：磁电系仪表通常体积小巧，安装方便，操作简单，适用于各种场合的电参数测量。
磁电系仪表通过利用磁性和电性相互作用原理，实现对电流、电压和功率等电参数的测量。
它具有非接触测量、高精度、宽测量范围、可靠性高和易于安装和使用等特点，广泛应用于电力系统、工业自动化、电子设备等领域。
电气测量仪表的结构、原理及用途
电气测量仪表的结构、原理及用途电气测量仪表可分为两大类，即电测量指示仪表和比较仪器。
电测量指示仪表又称为直读仪表，其特点是直接将被测电量转换为可动部分的偏转角位移，并通过指示器在标尺上显示被测电量的大小。
比较仪器用于比较法测量，它包括各类交直流电桥等测量仪器。
一、磁电系仪表1、结构简图2、作用原理线圈置于永久磁铁的气隙磁场中，电流通过时产生扭转力矩，当与游丝的反向转矩平衡时，指针的偏转角大小与被测电流的大小成正比。
3、用途用途最广，可作电流表、电压表、万用表等。
二、电磁系仪表1、结构简图2、作用原理被测电流通过固定线圈时，固定铁片与可动铁片同时被磁化，呈现同一极性，同性相斥，产生正比于两种铁片磁性强弱的转动力矩。
磁性强弱正比于通入固定线圈的被测电流，指针偏转角与被测电流的平方成正比。
3、用途主要用于安装在配电板上，做变化不大的电压、电流指示。
三、电动系仪表1、结构简图2、作用原理固定线圈和可动线圈分别通入电流，由于载流导体磁场间的相互作用产生力矩。
指针的偏转角度与两个线圈中电流的乘积成正比。
3、用途用于功率表、频率表、相位表、交直流电压和电流表。
四、铁磁电动系仪表1、结构简图2、作用原理固定线圈制成电磁铁形式，可动线圈增加一个铁芯，从而增加了仪表的偏转力矩。
由于铁芯的磁滞和涡流影响，降低了仪表的准确度。
3、用途用于功率表、功率因数表、频率表。
五、感应系仪表1、结构简图2、作用原理当电压线圈和电流线圈通过被测电路的交变电流时，两线圈分别产生交变磁通。
铝盘在交变磁通的作用下，感应产生涡流。
此涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，引起活动部分转动。
3、用途主要用于电度表。
六、磁电系比率表1、结构简图2、作用原理磁电系比率表由两个绕向相反，且在空间互成角度的可动线圈及可动线圈内带缺口的环形铁芯、永久磁铁和指针组成。
磁电系比率表没有反作用力矩的游丝，故平时指针可停留在标度尺的任何位置。
3、用途用于兆欧表、相位表、频率表。
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t 0时0＝0； (0) 0; t t0时t0 0
因此
t0 t0 d t0 t0 J |0 p 0 D dt G idt 0 0 dt G t0 G d t0 idt Q J dt t0 J 0
η0为整流元件的整流效率，可取η0=1 半波整流
I cp 0.45I ~
I ~ 2.22I cp
全波整流
I cp 0.9003 ~ I
I ~ 1.11I cp
磁电系表头中指针的偏转为
S I I cp
（三） 整流系电压表
六、兆欧表
兆欧表是专门用来检查 和测量电气设备或供电线 路的绝缘电阻的可携式仪 表。由于它的刻度单位是 兆欧，故称兆欧表。 (一)兆欧表的结
E
E E Ig Rg R R0
式中R0 R Rg 为欧姆表的等效内阻也称中值电阻 ,
中值电阻的确定
E R0 Ig
（二）欧姆表的倍率 多量程欧姆表
E 为电池电动势
Ig 是表头满度量程
为使各挡共用一个刻度盘，各档的中值电阻必须满足十的 倍数关系。 设：
Rg 1K
; I g 200A
游丝所产生的反作用力矩
当指针平衡在某一位置时
可得：
对于任一仪表，SI都是常数。所以磁电系测量机构中指针 偏转角。和动圈中所流过的电流I成正比关系。
磁电系表所测量的基本量是直流电流
或周期变动电流的平均值
铝框的阻尼作用
当动圈与外电路构成闭合回路时，动圈本身偏转时也要产 生感应电流，因而产生阻尼力矩。 由于动圈中的感应电流远小于铝框巾的感应电流，所以由 动圈本身产生的阻尼力矩—· 般远小于铝框产生的阻尼力矩。
最大偏 转角为
m
2 ( R外 rg )Q G
1
2
arctg
1 2
e
)
(二)兆欧表的工作原理
M
1
M
2
七、磁电系检流计和冲击检流计
（一）检流计
1、检流计的结构特点
为了使检流计具有高灵敏度， 在结构上采取了如下措施：
1）采用悬丝或张丝悬挂动圈
2）采用光指示读数装置 3）动圈无铝框架
2、检流计的特性参数
1）电流灵敏度和电流常数
2）检流计的三种运动状态
d 2 d J 2 L磁 L弹 L阻 NSBI D p dt dt
第二节 磁电系仪表
一、磁电系测量机构 (一)磁电系测量机构的 一般结构
磁电系测量机构中的驱 动装置主要是由永久磁铁 和载流线圈构成的。
如果永久磁铁固定，载流 线圈可以活动，则称为动 圈式结构。
(二)磁电系测量机构的工作原理
动圈的每一纵向边所受到 的电磁力的大小为：
动圈在磁场中受到 的偏转电磁力矩为：
式中
( NSB) 2 p rG R外
3）外临界电阻
4）自然振荡周期和阻尼时间
（二）冲击检流计
1）结构
2）运动状态方程
d 2 d J 2 L磁 L弹 L阻 NSBI D p dt dt
式中
( NSB) 2 p rG R外
d 2 d J 2 D p NSBI 将该式两边对时间积分 dt dt t0 t0 t0 t0 t0 d 2 d 0 J dt2 dt 0 Ddt 0 p dt dt 0 BNSidt G 0 idt
二、磁电系电流表
磁电系电流表按其量限可分为微安表(μA)、毫安表(mA)、 安培表(A)和千安表(kA)。
电流表的测量线路就是与测量机构(俗称表头)相并连的 分流器。
(一)单量限电流表
欲使电流扩大n倍时，所需要的分流电阻为：
(二)多量限电流表
1、开路置换式 2、闭路抽头式 优点：
缺点：
三、磁电系电压表
; E 1.5V
中值电阻的选择
E R0 7.5K Ig
各档中值电阻可选为
1档 10档 100档 R01 15 R010 150 R0100 1500
E
各档分流电阻的计算
由
R0 N
E I gN
可得I g N
E R0 N
1档
I g1
在[t0 ,t]运动方程为
d 2 d J 2 D p 0 dt dt
(0) (0) G Q 初始条件为； (0) 0, J
这是典型的振动方程， 根据系统的阻尼系数不同可有三种运动状态
p p 4 JD 0时，即 1 2 JD
2
系统处在欠阻尼态
(
U1 I g ( Rg R f 1 )
U g I g Rg
即有：
R f 1 (m1 1) R g R f 2 ( m 2 m1 ) R g R f 3 ( m3 m 2 ) R g
四、磁电系欧姆表
（一）欧姆表的工作原理
E I Rg R Rx
R限流电阻的确定 当Rx=0时 调节 R 使 I=Ig
E 1.5 0.1A R01 15
由电流表分流电阻计算公式可知
R0 R1 n 1
Ix 0.1A n 500 I g 200A
7 .5 K R1 15 .3 500 1
10档 100档
R2 153.06 R3 1530.6
（三）欧姆表的调零
五、带整流器的磁电系仪表
由整流系测量机构构成的仪表称为整流系仪表。
即
I cp I ~
式中η为整流总效率，η的组成为
p k 0
其中p是整流因数（全波为1，半波为0.5）
k 为波纹系数，是交流电流有效值与平均值的转换系数， 其值为0.9003
I cp
0
1Leabharlann 2 I ~ sin td (t ) 0.9003 ~ I