磁电系仪器仪表测量机构与工作原理

丰南职教中心电工仪表教案（首页）课题（章节）§2—1磁电系测量机构授课日期授课班级教学目标1、了解磁电系仪表的结构和工作原理。

2．明确磁电系仪表的技术特性和应用范围。

教学重点与难点重点：教学目标2 难点：教学目标1教材处理无教具无教学思路设计先简单讲解磁电系仪表的结构和工作原理，在让学生明确磁电系仪表的技术特性和应用范围。

丰南职教中心电工仪表教案（副页）教学过程教学步骤教学内容师生活动一、引入二、结构和工作原理由于测量机构的不同，可以将电工仪表分为磁电系，电动系等，那么他们是怎样工作的？有什么特点？接下来我们主要学习一下磁电系仪表。

1、结构通常的磁电系测量机构由固定的磁路系统和可动的线圈部分组成（1）磁路系统永久磁铁、极掌、铁心（2）可动部分可动线圈、指针、平衡锤、游丝（3）分类磁电系测量机构根据其磁路系统的结构丰南职教中心电工仪表教案（副页）教学过程教学步骤教学内容师生活动形式不同，分为外磁式、内磁式和内外磁式三种2、工作原理磁电系测量机构的基本原理是利用可动线圈中的电流与气隙中磁场中的相互作用产生电磁力，使可动线圈的在例句作用下发生偏转。

教师简单讲解磁电系测量机构的工作原理丰南职教中心电工仪表教案（副页）教学过程教学步骤教学内容师生活动三、技术特性和应用范围四、作业1．技术特性（1）准确度高（2）灵敏度高（3）表盘刻度尺的刻度均匀，便于读数（4）过载能力小（5）只能测量直流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简述磁电系仪表的技术特性和应用范围§2—1磁电系测量机构一、结构和工作原理1、结构通常的磁电系测量机构由固定的磁路系统和可动的线圈部分组成（1）磁路系统永久磁铁、极掌、铁心（2）可动部分可动线圈、指针、平衡锤、游丝（3）分类磁电系测量机构根据其磁路系统的结构形式不同，分为外磁式、内磁式和内外磁式三种2、工作原理磁电系测量机构的基本原理是利用可动线圈中的电流与气隙中磁场中的相互作用产生电磁力，使可动线圈的在例句作用下发生偏转。

电磁式仪表的结构和工作原理电磁系仪表是一种交直流两用的测量仪表，其测量机构主要由通过电流的固定线圈和处于固定线圈内的可动软磁铁芯组成，可分为吸引型、排斥型和排斥-吸引型三种基本类型。

下面介绍吸引型的测量机构工作原理。

吸引型测量机构如图1 所示。

它是扁平型的固定线圈和可动的软磁铁芯所组成。

扁线圈中的中间有一条窄缝。

在可动部分的转轴上，还固定有指针、游丝、平衡锤和阻尼片。

当被测量的电流通过固定线圈时，在线圈的窄缝中就产生磁场。

在磁场的电磁力作用下，软磁铁芯被吸入线圈的窄缝，带动可动部分偏转，当偏转到的转动力矩与游丝的反作用力矩平衡时，指针就稳定下来。

当被测量电流的方向改变时，则磁场方向及铁芯被磁化的极性也同时改变，所以相互之间的吸引作用仍保持不变，也就是转动力矩的方向不变，由此可知转动力矩的方向与电流方向的变化无关，因此电磁系仪表能用于交流电路的测量。

在交流电路中，固定线圈的磁场使可动体发生偏转的电磁能量为212W Li =式中i 为通过线圈的电流，L 为线圈的电感。

此时电磁能量是用来产生转矩的，测量机构的瞬时转动力矩为212t dW dLM i dtd α==可动部分的平均转矩为∫∫==TTt p dt i Td dL dt M TM 0201211α式中，2021I dt i TT=∫（I 是交流电流的有效值）。

因此电磁系仪表的转动力矩为2212p f dLM IK I d α== 式中f K 表示频率为f 时仪表的系数。

若电磁系仪表用于直流电路时，则转矩为20I K M =1—线圈 2—固定线圈 3—可动铁芯4—磁屏蔽 5磁感应阻尼片 图1 电磁系线圈测量机构式中，0K 为直流条件下仪表的系数。

反作用力矩由游丝产生，反作用力矩为M D αα=⋅当转动力矩平衡时，p M M α=，即221212dL D I d dL I D d αααα⋅==由于当/dL d α为常数时，偏转角与通过线圈的电流的平方成正比，所以电磁系仪表的刻度特性是非线性，前密后疏。

2、1磁电系测量机构考纲要求：1、掌握磁电系测量机构得结构组成及各部分作用。

2、理解磁电系测量机构得工作原理及三种力矩得产生机制。

3、掌握磁电系测量机构得技术特性与应用范围。

知识要点：一、磁电系测量机构得结构（瞧图能说出）1、组成：磁电系测量机构由与构成。

磁电系测量机构得机构示意图2、作用：①永久磁铁得作用：且为磁场；②可动线圈得作用：；③游丝得作用：；3、磁路系统结构形式有：、与。

其中内磁式结构紧凑、受外磁场影响小，今年来得到广泛应用；内外磁式得灵敏度更高，结构更紧凑，受外磁场得影响更小。

二、磁电系测量机构得工作原理1、三种力矩①转动力矩Ma．产生：；b．大小： M = ；c、方向：通过来判断并取决于得方向。

②反作用力矩M fa．产生：；b．大小：M f = ；（D得决定因素有、、）c、方向：与得方向相反。

③阻尼力矩M ea．产生：铝框阻尼：；线路阻尼：；b、大小：与有关，可动部分不动则为；对测量结果影响；c、方向：与相反；d、作用：。

2、M与M f得关系：当M与M f相等时，可动部分达到平衡，此时，M e = ， M M f。

3、磁电系测量机构得灵敏度：S = ；（就是一个）所以S得提高方法：从上改善性能，尤其就是。

4、磁电系测量机构得工作原理三、磁电系测量机构得技术特性与应用范围1、技术特性a、准确度；原因：b、灵敏度；c、表盘标度尺刻度；原因：d、过载能力；原因：e、只能测量。

原因：2、应用范围a、用于仪表；b、配可测交流电量；c、配可测交流功率、频率、相位等非电量；d．配可以测量温度；e．配可以测量压力。

典型例题：▲解答磁电系测量机构得技术特性问题，必须紧紧围绕它得结构特点来进行分析。

1、为什么磁电系仪表得准确度高？2、磁电系测量机构只能测量直流电量就是何故？巩固练习：一、填空题1、根据磁电系测量机构得磁路结构不同，磁电系测量机构可分为、与三种，其中结构最紧凑，气隙中磁场最强。

2、磁电系测量机构所能识别得中间过渡量就是信号。

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。

磁电系电子仪表的结构和工作原理磁电系电子仪表在电工测量指示仪表中，具有准确度高、灵敏度高、刻度均匀、功耗小等优点，常用于测量直流电路中的直流电压和电流。

如果配合整流器，可以测量交流电路中的交流电压和电流。

如果配合传感器或变换器，可以测量电路中的温度、压力、液位、频率等。

磁电系电子仪表的结构磁电系电子仪表有固定单元和可动单元组成。

固定单元由永久磁铁、极掌和圆柱形铁芯构成。

可动单元由绕制在铝框架上的可动线圈、转轴、指针、平衡锤以及游丝构成，可动单元承载在轴承上，可动线圈在环形气隙之中活动。

极掌将铁芯和可动线圈包围住，极掌与铁心之间的磁场滑丝均匀的，方向垂直于极掌与铁芯的圆柱面。

两个游丝的螺旋方向相反，其作用是用产生反作用力矩，同时把电流导入可动线圈。

游丝的一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上与外部接线相连。

磁电系电子仪表的测量机构分为外磁式、内磁式和内外磁式三种结构。

外磁式的永久磁铁在可动线圈的外面。

内磁式时将永久磁铁做成圆柱形放在可动线圈内，既作磁铁又作铁芯，但在永久磁铁外面要安装一个闭合的导磁环。

内磁式的结构紧凑，手外接磁场的影响小，应用广泛。

内外磁式在可动线圈的内外部均使用永久磁铁，气隙磁场更强，电子仪表灵敏度更高，受外界磁场影响更小。

磁电系电子仪表的工作原理磁电系电子仪表是利用可动线圈中的电流与气隙中磁场相互作用，产生电磁力而使可动部分转动的原理制成的。

当线圈中通入电流时，仪表的可动部分要受三个力矩的作用。

1、转动力矩。

当可动线圈中有电流通过时，通电导体在磁场中受到力F的作用，力的方向可根据左手定则类确定。

由于气隙将的磁场是均匀辐射状分布的，故气隙间的磁感应强度均相同。

对于做好的仪表，可动线圈面积、线圈匝数都是固定的，所以转动力矩的大小与被测电流成正比，方向取决于被测电流流进可动线圈的方向。

2、反作用力矩。

可动线圈在电磁作用下转动的同时，会受到游丝产生的反作用力矩作用，使指针最终能稳定在一个位置。

磁电式电磁式电动式仪表的定义原理Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】磁电式、电磁式、电动式仪表的定义、原理1 什么是磁电式仪表磁电式仪表广泛地应用于直流电压和电流的测量，如与各种变换器配合，在交流及高频测量中也得到较广泛的应用，因此在电气测量指示仪表中占有极为重要的地位。

2 磁电式仪表是由哪几部分构成的磁电式仪表是由固定的磁路系统和可动部分组成的。

仪表的磁路系统是在永久磁铁1的两极，固定着极掌2。

两极掌之间是圆柱形铁心3。

圆柱形铁心固定在仪表的支架上，用来减小磁阻，并在极掌和铁心之间的气隙中形成沿圆柱形表面均匀辐射的磁场，其磁感应强度处处相等，方向与圆柱形表面垂直。

处在这个磁场中的可动线圈4是用很细的漆包线绕制在铝框架上的。

框架的两端分别固定着半轴，半轴上的另一端通过轴尖支承于轴承中。

指针6安装在前半轴上。

当可动线圈4通入电流时，在磁场的作用下便产生转动力矩，使指针随着线圈一起转动。

线圈中通过的电流越大，产生的转动力矩也越大，因此指针转动的角度也大。

反作用力矩可以由游丝、张丝或悬丝产生。

当采用游丝时，还同时用它来导人和导出电流，如图4-1(b)所示。

因此装设了两个游丝，它们的螺旋方向相反。

仪表的阻尼力矩则由铝框产生。

高灵敏度仪表为减轻可动部分的重量，通常采用无框架动圈，并在动线圈中加短路线圈，以产生阻尼作用。

磁电式仪表按磁路形式又分为内磁式、外磁式和内外磁式三种，如图4-2所示。

内磁式的结构是永久磁铁在可动线圈的内部。

外磁式的结构是永久磁铁在可动线圈的外部。

内外磁式的结构是在可动线圈的内外都有永久磁铁，磁场较强，可使仪表的结构尺寸更为紧凑。

3 磁电式仪表是如何工作的磁电式仪表是根据载流导体在磁场中受力的原理，即电动机原理而制成的。

磁电式仪表测量机构产生力矩的原理如图4-3所示。

4.什么是电磁式仪表电磁式仪表是测量交流电流与电压最常见的一种仪表。