电工仪表的工作原理

仪表电机原理
仪表电机是一种基于电磁学原理工作的电动机，其工作原理主要包括电磁感应和力矩平衡。

电磁感应是指当导体在磁场中运动时，会感受到由磁场引起的电磁感应力，产生电流。

在仪表电机中，电流是通过导线圈产生的，导线圈通常绕制在一个铁芯上。

当导线圈通电后，产生的磁场与外部磁场相互作用，使得导线圈受到一个力矩的作用。

力矩的大小与电流的大小以及外部磁场的强度有关。

如果电流方向改变，磁场方向也会改变，导致力矩方向也会改变。

为了保持仪表电机的转子在一个稳定位置上，需要在力矩平衡的基础上进行设计。

力矩平衡是指在电流通过导线圈产生的力矩与其他力矩之间达到平衡状态。

在仪表电机中，可能存在摩擦力矩和反电动势等，需要通过合适的设计来平衡这些力矩。

总结起来，仪表电机的工作原理是基于电磁感应和力矩平衡的。

电流通过导线圈产生磁场，而磁场与外部磁场相互作用，产生力矩作用于转子上。

为了保持稳定的工作状态，需要平衡各种力矩。

二 常用电工仪表和测试的认识及应用1. 电工仪表的基本原理磁电式仪表用符号 ‘∩’表示.其工作原理为：可动线圈通电时，线圈和永久磁铁的磁场磁场相互作用的结果产生电磁力，从而形成转动力矩，使指针偏转．电磁式仪表用符号 ‘ ‘表示,分为吸引型和排斥型两种.吸引型电磁式仪表工作原理：线圈通电后,铁片被磁化,无论在那种情况下都能使时钟顺时方向转动.排斥型电磁式仪表工作原理：线圈通电后,动定铁片被磁化, 动定铁片的同极相对,互相排斥,使动铁片转动.电动式仪表用符号 ‘ ‘表示. 其工作原理为：固定线圈产生磁场,可动线圈有电流通过时受到安培力作用,使指针顺时针转动.2. 常用的测量仪表电工测量项目：电流、电压、电阻、电功率、电能、频率、功率因素等.电流表和电压表 电流测量电流测量的条件：电流表须与被测电路串联；电流流量不超过量程．a 图电流表直接接入式负载 适用:交直流小电流测量b 图 直流电流表与分流器接入 适用:扩大仪表量程RfL 的确定：1. 测出R 表;2.定出量程范围例:假定A 表的量程为A 1(1A,1m)解:因U 表=RfL,则A 1 x R 表 = (A 2 – A 1) x RfL 1 x 0.1 = (10 – 1) x RfL 即RfL =91.0= 901m c 图 交流电流表通过电流互感器接入 适用:交流大电流测量互感器的选用：1) 选用穿互感器的匝数必须满足母线电流,小于允许电流; 2) 购买配套仪表:例如选用1匝150/5,则选用150/5仪表电压测量电压测量条件：电压表必须与被测电流并联,电压值不得超出量程.电压测量方法：a 图 直接接入法适用:交直流低压测量b 图 通过附加电阻加入适用:扩大仪表量程,一般不超过2000V c 图 通过电流互感器接入功率表的选用：功率表大都采用电动式.因为要反映电压、电流要素,要使实际电压小于电压线圈耐压,实际电流小于电流线圈额定电流. 接线守则：符号 ‘*’,端接电源.电流端钮与电路串联,电压端钮与电路并联. 接线图：I 负载单相功率及三相功率测量接线： a 图 A 的功率B CC 用电总功率 b 图 U Z C注: 直流电P=UI,交流电P=UICos ø 电能有单相与三相两种电能测量。

1.1、磁电系电工仪表(1)磁电系仪表的主要结构磁电系电工仪表的测量机构是由固定的磁路系统和可动部分组成的,其结构如图(辽宁科学技术出版社出版的《进网作业电工培训教材》P300图11-2(a))所示。

仪表的磁路系统包括永久磁铁1,固定在磁铁两极的极掌2以及处于两个极掌之间的圆柱形铁芯3。

圆柱形铁芯固定在仪表支架上,用来减小磁阻,并使极掌和铁芯间的空气隙中产生均匀的辐射形磁场。

处在这个磁场中的可动线圈4绕转轴偏转时,两个有效边上的磁场也总是大小相等,并且方向是与线圈边相互垂直的。

可动线圈绕在铝框上。

转轴分成前后两部分,每个半轴的一端固定在动圈铝框上,另一端则通过轴尖支撑于轴承中。

在前半轴还装有指针,当可动部分偏转时,用来指示被测电量的大小。

反作用力矩可以由游丝、张丝或悬丝产生。

当采用游丝时,还同时用它来导入和导出电流。

因此,装设了两个游丝,它们的螺旋方向相反,如图辽宁科学技术出版社出版的《进网作业电工培训教材》P300图11-2(b))所示。

仪表的阻尼力矩则由铝框产生。

磁电系测量机构按其磁路形式的不同,又分为外磁式、内磁式和内外磁式三种,如图辽宁科学技术出版社出版的《进网作业电工培训教材》P300图11-3所示。

外磁式结构,永久磁铁在可动线圈的外部。

内磁式结构,永久磁铁则在可动线圈的内部。

为使气隙磁场均匀,在内磁式仪表的磁铁外面,要加装一个闭合的导磁环,以减小漏磁。

内磁式结构紧凑,受外磁场的影响小,所以近年来得到广泛的使用。

内外磁式结构则在可动线圈内外都用永久磁铁,因此磁场更强,仪表的结构尺寸可以做得更加紧凑。

(2)磁电系仪表的工作原理磁电系测量机构产生转动力矩的原理如图辽宁科学技术出版社出版的《进网作业电工培训教材》P301图11-4所示。

当可动线圈通电时,流过线圈的电流和永久磁铁的磁场相互作用的结果是产生电磁力,从而形成转动力矩,使可动部分发生偏转。

根据安培力定律和左手定则,可以定出电磁力的大小和方向。

1.常用电工仪表的分类电气测量指示仪表种类繁多，分类方法也很多，了解电气渊量指示式仪表的分类，有助于认识它们所具有的特性，对学习电气测金指示式仪表的概况有一定的帮助。

下面介绍几种常见的电气测量指示仪表的分类方法。

(1)按工作原理分有磁电系、电磁系、感应系、静电系等。

(2)按被侧电量的名称分有电流表(安培表、毫安表和微安表)、电压表(伏特表、毫伏表)、功率表、电能表、功率因数表、频率表、兆欧表以及其他多种用途的仪表，如万用表等。

(3)按被测电流的种类分有直流表、交流表、交直流两用表。

(4)按使用方式分有开关式与便携式仪表。

开关板式仪表通常固定安装在开关板或某一装置.七，一般误差较大，价格也较低，适用于一般工业测量。

便携式仪表误差较小(准确度较高)，价格较贵，适于实验室适用。

(5)按仪表的准确度分有0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0共七个等级。

此外.按仪表对电磁场的防御能力可分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ四级;按仪表使用条件分为A,B,C三组。

2.电工仪表的基本组成和工作原理电工指示仪表的基本工作原理都是将被测电量或非电量变换成指示仪表活动部分的偏转角位移量。

被测量往往不能直接加到测量机构上，一般需要将被测量转换成测量机构可以测量的过渡量.这个把被测量装换为过渡量的组成部分叫测量线路。

把过渡量按某一关系转换成偏转角的机构叫测量机构。

测量机构有活动部分和固定部分组成，它是仪表的核心。

如图A1所示，电工指示仪表一般有测量线路和测量机构这两个部分组成。

测量机构的主要作用是产生使仪表的指示器偏转的转动力矩，以及使指示器保持平衡和迅速稳定的反作用力矩及阻尼力矩。

测量线路把被测电量或非电量转换为测量机构能直接测量的电量时，测量机构活动部分在偏转力矩的作用下偏转。

同时测量机构产生反作用力矩的部件所产生的反作用力矩也作用在活动部件上，当转动力矩与反作用力矩相等时，可动部分便停止下来。

由于可动部分具有惯性，以至于其达到平衡时不能迅速停止下来，而是在平衡位置附近来回摆动。

仪表工作原理
仪表工作原理是指仪表设备在测量、控制、监测等过程中所采用的原理和方法。

通常，仪表的工作原理是基于物理、化学、电子、光学等原理进行设计和制造的。

一种常见的仪表工作原理是基于电子原理的。

例如，电流表的工作原理是基于安培力作用在导线上产生的电磁感应现象，通过测量电流所产生的磁场大小来判断电流的大小。

而电压表的工作原理是基于欧姆定律，通过测量电压两端的电压降来计算电压值。

类似地，电阻表的工作原理是通过测量电阻对电流的限制程度来计算电阻值。

另一种常见的仪表工作原理是基于光学原理的。

例如，光电表利用光电效应来测量光强度，通过测量光电流的大小来推断所检测的物体的光强度。

光谱仪则利用光栅的衍射原理，将光信号分解成不同波长的成分，并通过检测不同波长的光强度来分析样品的组成。

除了电子和光学原理外，仪表的工作原理还可基于其他物理或化学原理。

例如，温度计的工作原理可以基于热膨胀、电阻变化或热电效应等原理。

压力计的工作原理可以基于弹性变形或压力传感器的原理。

总之，仪表工作原理可以基于各种物理、化学、电子、光学等原理。

根据具体的测量需求和技术要求，选择合适的原理来设计和制造仪表，以实现准确可靠的测量、控制或监测功能。

仪表分类及工作原理一、仪表分类及工作原理（一）电工仪表的作用及其分类1.电工仪表的作用电工仪表是监视与保证各类电气设备及电力线路实现安全经济运行的重要显示装置。

在电力的产生、输送与使用的全过程中，它已成为必不可少的计量器具，许多电气参数都需由仪表来测量与反映。

电工仪表既可用来测量电压、电流、电阻、电功率和电能量等各种电气量值，经过转换还可用来间接地测量诸如温度、压力或湿度等非电气量值。

2.电工仪表分类（1）按工作原理不同分类可分为磁电式、电磁式、电动式、感应式、整流式、静电式、电子式等。

（2）按被测量电学量性质不同分类可分为电流表、电压表、功率表、功率因数表、电能表、频率表、欧姆表、绝缘电阻表和多种用途的万用表。

常用电工仪表的名称和符号见表3-1。

（3）按仪表读数装置结构方式不同分类可分为指针式、光指示式、振簧式、数字转盘式等。

（4）按使用条件分类根据温度、湿度、尘砂、霉菌等使用环境条件的不同，国家专业标准把仪表分为P、S、A、B四组。

表3-1 常用电工仪表的名称和符号被测量仪表名称符号电流电流表A，mA，µA电压电压表V，kV 有功电功率有功功率表W，kW，MW无功电功率无功功率表kvar，Mvar 电量电能表kW·h功率因数功率因数表cosφ频率频率表Hz （5）按防御外界磁场或电场影响能力分类可分为：I、II、III、IV四个等级。

（6）按准确度等级分类可分为七级：0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.5级、5.0级。

其中1.5级及以下的大都为安装式配电盘表；0.1和0.2级仪表常用作为校验标准表；0.5和1.0级仪表供实验室和工厂作较精确的测量用；1.5～5.0级仪表多用于一般工程上。

此外有功电能表还有2.0级；无功电能表还有2.0、3.0级。

3.仪表的标志及其含义（1）仪表型号及其含义电工仪表的产品型号是按规定的标准编制的。

对于固定式和便携式指示仪表的型号各有不同编制规则。