磁电系仪表1资料
电工仪表及测量——电磁系仪表
电磁系防干扰性能
➢ （２）无定位结构：即把测量机构的线圈分成二 部分且反向串联。当线圈通电时，两线圈产生的 磁场方向相反，但转矩却是相加的，见图。外磁 场对测量机构的影响是：一个线圈磁场被削弱， 另一个却被增强，两部分结构?完全对称，作用可 互相抵消一部分，所以不论仪表放置位置如何， 外磁场的影响总要被削弱，故名为无定位结构。
电磁系多量程电流表
电磁系多量程电流表
➢ 如将线圈分成四段绕制，通过四段的串联、并联和混联可 构成三个量限的电流表。设该线圈的线径允许流过的电流 为Ｉ，则通过串并联可得到Ｉ、２Ｉ和４Ｉ的量限；
➢ 此外，如配接内附电流互感器将各种被测电流变换成固定 线圈允许流过的电流，则构成多量程电磁系交流电流表。
第三章 电磁系仪表
➢ 电磁系仪表是测量交流电压与交流电流的最常用 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；
➢ 电磁系仪表的结构有吸引型、推斥型和吸引—推 斥型三种。结构如下图，固定线圈１和偏心装在 转轴的可动铁芯２、转轴上还装有指针３、阻尼 翼片４、游丝５；
➢电磁系仪表的磁场靠线圈产生，为了得到 一定的磁场强度，匝数应足够多。线径不 能用得很粗，否则重量太大。由于线径细 而匝数多，内阻因而较大，消耗功率较多， 测量时将带来一定的误差。
电磁系多量程电流表
➢ 当构成多量程电流表时，不宜采用分流器。因为 线圈内阻较大，对一定的电流分配关系，分流器 电阻也大，它的尺寸和功耗也要增大，这样做不 合理。为构成多量限电流表，通常是将固定线圈 分段绕制，采用线圈串并联结合的方法改变量程。 如图为双量限电流表；
➢ 当线圈通有电流时，产生磁场，偏心铁片被磁化， 而与固定线圈互相吸引，产生偏心力矩，而带动 指针偏转。在线圈通有交流电流的情况下，由于 两铁片的极性同时改变，所以仍然产生推斥力。
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》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。
磁电系仪表的结构和工作原理
磁电系仪表的结构和工作原理磁电系仪表的基本测量机构由固定部分和可动部分组成，如图1所示，其特点是由一个或几个永久磁铁和一个或几个载流线圈所构成的磁场能量来推动可动部分偏转。
可动部分的转动力矩中由永久磁铁与载流线圈的磁场相互作用产生的。
磁电系测量机构根据可动部分是载流线圈还是永久磁铁，可分为动圈式和动磁式两类。
在动圈式仪表中根据永久磁铁安装的位置不同，又分为三种：外磁式、内磁式和内外磁相结合三种形式。
固定的磁路由马蹄形永久磁铁、磁轭、极掌和圆柱形铁芯组成，在它们之间的空隙内，形成强辐射状的均匀磁场。
安装在气隙中的动框，是一个用绝缘细导线绕制成的矩形线圈。
动框上下的侧面固定着带轴尖的轴尖座，轴尖支撑在轴承的凹槽中，使可动部分可以在气隙中转动。
两对游丝的盘旋方向相反，内端与轴固定，外端固定的支架上。
游丝不仅产生阻尼力矩，而且是电流引入和引出线。
轴上的平衡锤可用来调节可动部分的机械平衡，使可动部分的重心在转轴上。
磁电系仪表的作用原理是以永久磁铁间隙中的磁场与载流线圈相互作用为基础。
当可动线圈中有电流通过时，根据左手定理，在可动线圏的两个侧边上将产生如图2所示的1F 和2FBNIl F F F ===21式中，B 为空气隙中的磁感应强度，N 为线圈的匝数，I 为通过线圈的电流，l 为线圈中受力边的长度，若在线圈上产生的转动力矩为M ，则SBNI bBNIl bF F bF b M ===+=2122 式中，b 为线圈非受力边的长度，即线圈的宽度；S 为线圈的有效面积，即bl S = 在转矩的作用下，使可动部分转动。
此时仪表的游丝被扭转而产生一个反作用力矩M α。
当偏转角随着测量电流I 增大时，游丝的反作用力矩也增大，因此有M D αα=⋅式中，D 为游丝反矩系数，α为指针的偏转角。
当转动力矩与反作用力矩相等时，表头上的指针就静止在稳定的偏转位置，此时有1.永久磁铁2.磁轭3. 极掌4.圆柱形铁芯5.动框6.游丝7.平衡锤8.磁分路9.指针图1 磁电系测量机构1.永久磁铁2.圆柱形磁铁3.可动线圈 图2磁电作用原理αM M =即 SBNI D α=⋅i SBNI S I Dα== 式中，i S 称为测量机构的电流灵敏度。
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。
电工仪表及测量2第二章 磁电系仪表
第一节 测量基本知识 一、测量的定义 二、测量方法分类 三、测量的单位
第二节 电工仪表的分类 一、电测量指示仪表 二、比较仪器
第三节 电工仪表的组成和基本原理 一、电测量指示仪表的组成 二、测量机构的组成与原理
第四节 电工仪表的误差和准确度 一、电工仪表误差的分类 二、误差的表示方法 三、仪表的准确度
第五节 电工仪表的主要技术性能 一、仪表灵敏度和仪表常数 二、仪表误差 三、仪表的阻尼时间 四、仪表的功率损耗
第六节 测量误差及其消除方法 一、系统误差 二、偶然误差 三、疏忽误差（粗差）
第七节 工程上最大测量误差的估计 一、直接测量法的最大误差 二、间接测量方式的最大误差
第八节 电工仪表的表面标记和型号 一、电工仪表的表面标记 二、型号
2.反作用力矩 可动线圈在电磁力的作用下顺时针转动的同时，会受到游丝产生的反作用力矩作用，反作用力矩的大小与游丝形变大小 成正比，即与线圈偏转角成正比，即
M D
(式2-4)
式中，D为常数，是游丝的反抗力矩系数，其大小由游丝的材料性质、形状和尺寸决定。
反抗力矩与偏转角成正比，当转动力矩与反抗力矩大小相等时，指针稳定在平衡点，这时式（2-3）和式（2-4）相等，即
可动部分的铝框架相当于一个短路匝，在转动时，切割磁力线，铝框架中产生的感应电
势为 e d ，因为铝框架只有1匝，所以感应电势的数值为 e d BS d ，此电势在
dt
dt
dt
铝框架中产生的电流数值为 ，该电流与流过线圈的电流一样，也要产生转矩
M i BS BS d 2 1 d p d
三、磁电系仪表的表头参数
由于磁电系表头常用来制成电流表和电压表，因此在构成电流表和电压表过程中必须知道表头的量程和表头内阻。
磁电式仪表工作原理
磁电式仪表工作原理磁电式仪表是一种重要的测量和控制仪表，它可以测量电动机的温度，电压，电流，频率，功率，功率因数等指标。
磁电式仪表的概念可以追溯到十九世纪末出现的电磁比例仪表，它是一种可以用电磁比例调节仪表电流强度的仪表。
磁电式仪表主要通过变换物理量，电势，电流以及其他仪表技术实现。
磁电式仪表有着复杂的工作原理，由多个部件组成，结构紧凑，功能齐全，有一定的抗干扰能力。
磁电式仪表的工作原理主要是通过变动电势来控制变流二极管（TR）开关功率输出，以改变差动电压引起驱动回路产生耦合电感仪表电流，从而使仪表产生反应。
磁电式仪表系统由两个主要部分组成，变比比率的控制电路和传感器。
变比比率的控制电路主要由交流回路和直流回路组成，两者都由变比比率的变压器变压器组成，将变比比率的变压器的源端绑定在一起，以恒定的电压发出交流信号，然后将负载端连接到变流二极管（TR），可以根据变比比率进行控制，控制变流二极管（TR）开关功率输出，以改变差动电压。
传感器仪表电流产生，它们一般是由电感或电容组成。
当交流回路和直流回路的负载端经变比比率控制变量相位滞后时，传感器仪表电流会产生，从而产生报警信号和显示内容，从而实现仪表的控制和监控功能。
磁电式仪表的优点在于它可以测量低频的大电动机，它的传感器的抗干扰能力也非常强，精度也比较高，操作简单，操作安全，它可以实时监控电动机的运行，以便及时发现问题并采取措施。
磁电式仪表在电动机的自动化控制中也有广泛的应用，它可以用来控制仪表，调节电动机的速度，调节功率，监控电动机的运行，以及检测电动机异常状态，从而使电动机系统运行更加可靠。
综上所述，磁电式仪表无疑是智能仪表中的重要组成部分。
它的优点是结构紧凑，功能齐全，抗干扰能力强，精度高，可以用于仪表的自动化控制，大大方便了企业的生产管理工作，提高了企业的效率和质量。
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对于同样量程，表头Ig越小，则n越大，Rp 越小。 注意：当被测电流很大时（>50A），分流器会严 重发热而影响测量效果。所以对于测量大电流的
分流器都放在仪表之外，成为：外附分流器，同 理在仪表内的分流器成为：内附分流器。
为了减小接触电阻的影响而采取了接线旋钮 ，同时 也使接线更方便，分流器一般采用电阻率大，温度系数 小的锰铜制作。游丝用磷铜或者铍青铜制成，线圈是铜 线绕制，它们的特点是温度系数大，所以需要温度补偿。 补偿的方法是在表头中串连一个锰铜电阻RL，这样可以 减小温度的影响。
从上列各式可以求得R1、R2、R3。
注意：因为电流表是串连在电路中工作的，为了 不影响电路的工作，要求电流表的内阻越小越好。
三、磁电系电压表
多量限的磁电系电压表的内部结构如图所 示:
－
Ug
＋
Rf1
Rf2
Rf3
公共端
U1
U2
U3
Ug：表头的额定电压，一般为毫伏级 Rf1、Rf2 、Rf3 ：分压电阻，m1 m2 m3 分别为各量
(二)、多量程电流表
一个表头要想在多个量程的电流表中使用， 可以借助于多量限分流器。常见的分流器如图 :
Ig
Rg R1
R2 I2 I1 I3 R3
图中分流电阻Rg、R1、R2、R3串连成环形，所以 此分流器也称为：环形分流器。
优点：1、无论量程如何变化，与表头相闭合的电阻
值是固定的，所以表的阻尼时间不变；
第二章电测量指示仪表
第二节 磁电系仪表 本节重点：
磁电系仪表的工作原理
磁电系电流表的测量电路
磁电系仪表是指示仪表中应用最广泛的一类 仪表，它用于测量直流电流和直流电压，还可测量 其他电量、电路参数以及非电量。实验室中所用的 电流表和电压表大都是磁电系仪表。
一、磁电系测量机构
（一）、磁电系测量机构的一般结构 永磁铁转动
(二)、磁电系测量机构的工作原理
磁电系测量机构可简化为下图，载流体受力F： F=BIWl B:磁场强度，I:电流， W:动圈匝数，l:线圈 纵向边的有效长度。 (左手定则判断方向) 动圈受到的力矩为M
M=Fd=BIWld
S=ld
M=BIWS
游丝产生的反作用力矩Mα:
Mα=Dα 指针平衡时有：M=Mα BIWS = Dα α=(BSW/D)I=SI I
1 T
T
0
idt
故可得：
α ＝ SI ICP
（ 2）
公式(1)、(2)称为磁电系测量机构的静态特性 方程。它们表明了磁电系仪表所测的基本量是直 流电流或交流电流的平均值。
工作时，铝框切割磁力线产生感应电流 ie（右手定则）， ie产生电磁力Fe，Fe产生 电磁力矩Me，产生的方向和线圈的转动方向 相反。并且Me正比于铝框的转速，因此电磁 力矩为阻尼力矩。 当动圈与外电路构成闭合回路时，由于动 圈的转动也要产生感应电流，从而产生阻尼力 矩。动圈中的感应电流远小于铝框中的电流， 动圈转动产生的阻尼力矩也要远小于铝框产生 的阻尼力矩
2、开关的接触电阻与被测量电路相串联，不 包括在分流电阻之内，对仪表的准确度没有影响； 3、开关接触不良不会造成表头过载。 缺点：1、各分流电阻计算较为复杂； 2、调整阻值时，相互有牵连。
环形分流器的计算：
1、2、3位置的电流为I1、I2、I3，则最大 量程是I1 ，最小量程是I3 ，各量限的分流系数为 n1、n2、n3 ， Rg Ig
驱动装置：永久磁铁 载流导体
载流体转动
永久磁铁1两端各有一个半圆形极掌2，构 成两个磁极。在两权掌间有圆柱形铁心3，极掌 和圆柱形铁心间的空隙中形成均匀辐射状的强磁 场。细导线线圈5绕在矩形铝框上(阻尼器)，轴6
与线圈两端相连，轴尖支撑在轴承7里，使 线圈可以自由转动。指针9与轴相连。游丝 8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，和引 出线。 11是零点调节器。10是平衡锤，用 来调节可动部分的机械平衡。
（1）
其中SI=BWS/D为磁电系测量机构的灵敏度。
D:反作用力矩系数(与游丝材料几何尺寸有关)
(1)式表明:电流I 与指针偏转角α成正比，且表头 刻度均匀。对于任一仪表，SI都是一个常数。
当动圈中通以一定频率的交流电时，指针的 转动方向取决于一个周期内的平均转距
MCP ＝ BSWICP
其中：
I
CP
限的扩大倍数。
Rf 1 (m1 1) Rg
同理可得：
Rf 1 Rf 2 (m2 1)Rg
Rf 1 Rf 2 Rf 3 (m3 1)Rg
从上面的公式可以求得各个附加电阻的阻值。
四、磁电系欧姆表
(一)、工作原理
通过测量机构活动部分偏转大小来反映被 测电阻值，故必须将被测电流转化为电阻，所 以在测量线路中，既有被测电阻，还要有电源。
R1 R2 I1 I2 R3 I3
R1(I1－Ig)=(Rg＋R2＋R3)Ig
所以：
其中：
I1 R1 R2 R3 Rg R n1 Ig R1 R1
R R1 R2 R3 Rg
同理可得：
I2 R n2 I g R1 R2
n3 I3 R I g R1 R2 R3
二、磁电系电流表
微安表（μA ） 按量程分为 毫安表（mA） 安培表（A） 千安表（KA） 由于磁电系测量机构中的游丝和动圈只能通 过较小的电流，（一般为几十μA～几十mA ）,所 以针对大量程的电流表就要配上合适的测量电路。 测量电路就是和测量机构并联的分流机构， 分流器的电阻为分流电阻。这样可以实现一个表 头有多个量程。
Rg R
I=U/(Rg+R+Rx)
250A分流器
(一)、单量程电流表
单量程电流表的分流器是有一个分流电阻Rp组成
Ig
Ip Ix
由电路原理可得：
Rg
Rp
RpIp＝RgIg
Ix＝Ip＋Ig
Ig: 通过表头的电流（满偏电流）；
Rg: 表头的电阻；
整理得：
Ix Rg n 1 Ig Rp
其中：n是分流系数，是电流量限扩大的倍数。 同理，当需要一定扩大倍数的时候可以通过 公式求得分流电阻的大小：