磁電系儀表(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電工儀表與測量大 作 業(yè)專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣工程及其自動化14-21班 學 號： 姓 名： 張人方 指導教師： 邵媛媛 日期： 2015年6月3日 目 錄一、磁電系儀表的結(jié)構(gòu)二、磁電系儀表的工作原理三、磁電系儀表應用四、測量電路舉例五、磁電系儀表測量誤差的主要來源及補償方法六、參考書目、資料七、總結(jié)學習心得格式要求：1正文用宋體：小四2行間距：單倍行距3標題：黑體，三號，加黑4段間距設置：段前0.5 行，段后06正文內(nèi)容主要涉及到所講過的各個系別儀表的基本結(jié)構(gòu)、工作原理等基礎知識；以及應用和發(fā)展趨勢等，可以簡單涉及相關的設計方面內(nèi)容

2、；測量電路舉例必須有具體測量電路圖，電路功能描述等。電磁系儀表 磁電系儀表在電氣測量指示儀表中找有極其重要的地位，廣泛應用于直流電流和電壓的測量。如果和整流元件配合，可以用于交流電流和電壓的測量；與變換器配合，可以測量交流功率、頻率、相位以及溫度壓力等；此外，它還廣泛用作電子儀器中的指示器。一、磁電系儀表的結(jié)構(gòu) 磁電系儀表根據(jù)磁路形式的不同，分為內(nèi)磁式，外磁式和內(nèi)外結(jié)合式三種結(jié)構(gòu)。 外磁式的永久磁鐵在可動線圈的外面，主要結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示，它包括固定部分和可動部分： 圖1 磁電系儀表的結(jié)構(gòu) a)外磁式 b)內(nèi)磁式1-永久磁鐵 2-極掌 3-鐵芯 4-可動線圈 5-轉(zhuǎn)軸 6-平衡錘 7-指針8

3、-游絲 9-空氣間隙 10-磁軛 固定部分：永久磁鐵、極掌和固定在支架上的圓柱形鐵芯 可動部分由繞在鋁框架上的可動線圈、前后兩根半軸、與轉(zhuǎn)軸相連的指針平衡錘以及游絲組成。當可動部分發(fā)生轉(zhuǎn)動時，游絲變形產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動方向相反的反作用力矩。另外，游絲還具有把電流導入可動線圈的作用。內(nèi)磁式是將永久磁鐵做成圓柱形并放在可動線圈之內(nèi)，它既是鐵芯又是磁鐵。為了能形成工作氣隙，并能在工作氣隙中產(chǎn)生一個均勻的磁場且磁場的方向能處處鐵芯的圓柱面垂直，在內(nèi)磁式的永久磁鐵外面要加一個閉合的導磁環(huán)。如圖1（b）所示。 內(nèi)外結(jié)合式是在可動線圈的內(nèi)外部均使用永久磁鐵，氣隙磁場更強、儀器靈敏度更高、受磁場影響更小，但結(jié)構(gòu)復雜，

4、實際用得少。二、磁電系儀表的工作原理 磁電系測量機構(gòu)的基本原理是利用可動線圈中的電流與氣隙中磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力，可動線圈在力矩的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成。磁電系測量機構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理如圖2所示。圖2磁電系測量機構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理1.轉(zhuǎn)動力矩 當可動線圈中有電流流過時，載流導體在磁場中受到力的作用，可動線圈的兩個邊所受力的方向，由左手定則可以確定為圖2所示的方向，每邊所受力的大小為F=BLIN 由于磁力線方向與圓柱面垂直，所以電磁力F的方向與可動線圈平面垂直，可動線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動力矩為M=Fr=2BLINr 由于可動線圈平面的面積S=2Lr,所以M=BSIN=KI2.反作

5、用力矩 線圈轉(zhuǎn)動時引起游絲變形，產(chǎn)生反作用力矩Mf，并且有Mf=D×當M=Mf時，指針靜止。這樣有=K/D*I=SII3.阻尼力矩 磁電系儀表的阻尼力矩屬于電磁阻尼力矩，它是由鋁框中產(chǎn)生的感應電流和磁場相互作用而產(chǎn)生的。阻尼力矩僅在指針偏轉(zhuǎn)過程中存在，不影響測量結(jié)果，但對儀表可動部分起保護作用，可以防止各種原因引起的可動部分的快速擺動，以免破壞軸承及指針等。三、應用范圍磁電系測量機構(gòu)主要用于直流儀表，在直流標準表、便攜式和安裝式儀表中都得到廣泛應用。 磁電系測量機構(gòu)的過渡電量是直流電流，只要把被測電量通過測量線路按一定關系變換為直流電流，就可以用它來構(gòu)成不同功能，不同量程的儀表。四、

6、測量電路 萬用表的電阻檔，實質(zhì)上就是一個多量限的歐姆表。其測量電路可以看成一個內(nèi)阻為Rg、滿偏電流為Ig的等效電流表頭串接被測量電阻Rx后接在一個電壓端為E的干電池兩端，流過被測電阻的電流為I=E/Rx+Rg,由此可見流過表頭的電流與被測電阻不是線性關系，所以歐姆表刻度是不均勻的。當被測電阻Rx=0時，等效表頭滿偏，指向零刻度，當被測電阻Rx為無窮時，表頭指針不轉(zhuǎn)，停在機械零點位置?？梢?，歐姆表標度尺是反向刻度，與電壓、電流檔的標度尺刻度方向相反，如圖3所示。當Rx=Rg時，表頭指針指向中間位置，所指示的值稱為歐姆中心值。500型萬用表的電阻測量電路如圖3所示。圖3電阻測量電路 可以驗證，當被

7、測電阻Rx=0,開關k2置于*1、*10、*100、*1000、*1000檔時，等效表頭均指向滿篇位置，等效表頭內(nèi)阻分別為10、100、1000、10000、。就是說根據(jù)歐姆中心值，可以按十進制擴大量程。這樣做可以使各個量程共用一條標度尺，使讀數(shù)方便。在各檔中，被測電阻和相應檔歐姆中心值相等時，表頭指針指向中間位置。一般測量電阻在0.1-10倍歐姆中心范圍內(nèi)讀數(shù)才比較準確。 當干電池用久后，其電勢E會下降，當被測電阻Rx=0時，表頭指針將達不到滿偏刻度，為此圖3中設有1.9K的可調(diào)電阻，稱為零歐姆調(diào)整器。當移動其動觸頭時，會改變表頭分流電阻，使指針指在歐姆標度尺零位。如果調(diào)到極限位置，指針還不

8、能夠歸零，則需要更換電池。五、磁電系儀表測量誤差的主要來源及補償方法 磁電系儀表的作用原理是永久磁鐵在氣隙中產(chǎn)生的磁場和可動線圈通人電流后，相互作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。常用于測量電流和電壓，加上變換器可進行多種非電量的測量，如溫度、壓力等。磁電系儀表的性能穩(wěn)定，讀數(shù)精確，量限多，使用方便，適用于直流電路的精密測量和作為實驗室中的標準表。但是當儀表周圍的環(huán)境溫度改變時，會產(chǎn)生一定的附加誤差，使得測量的精度下降，必須采取有效的措施來減小磁電系儀表的溫度誤差。 1）溫度誤差產(chǎn)生的原因。1.游絲彈性改變 環(huán)境溫度變化時，會引起游絲的彈性發(fā)生變化。當溫度升高時，產(chǎn)生反作用力矩的游絲以及彈片的彈性將減弱，當溫

9、度升高10時，彈性將減弱0.3%-0.4%,儀表讀數(shù)偏快，呈現(xiàn)正的附加誤差。2.當溫度變化時，產(chǎn)生固定磁場永久磁鐵的磁性變化，磁性溫度系數(shù)是一個負值，也就是說，溫度每升高10 ，永久磁鐵的磁性將減弱0.2%-0.3%，儀表讀數(shù)出現(xiàn)負的附加誤差。3.存在電阻溫度系數(shù) 由銅線或鋁線繞成的可動線圈電阻、彈性零件的電阻以及線路部分的電阻會隨著溫度的變化而變化，因此帶來一定的附加誤差。4.綜合誤差分析 當溫度變化時，儀表彈性零件的變化與永久磁鐵磁性減弱所引起的附加誤差符號相反，可互相抵消一部分但并不能完全抵消，溫度每升高10，減弱大約0.1%-0.2%。對于銅或鋁線繞成的可動線圈，溫度每升高10，電阻值

10、相應變化4%，對低量程的電壓表和具有分流電阻的電流表，會引起較大的溫度誤差。在測量線路內(nèi)必須采取相應的補償措施。2）溫度誤差補償措施1.磁路補償法 溫度升高時，磁場變?nèi)酰稍趦x表系統(tǒng)中采用特殊材料制成磁分路器，如采用銅鎳合金或鐵鎳合金，當溫度升高時，磁分路的作用減弱，當溫度降低時，磁分路的作用增強，從而補償由于溫度變化而引起的永久磁鐵磁性的變化，提高儀表線性特性和精度。2.雙金屬片調(diào)節(jié)法 當溫度變化時，游絲的張力發(fā)生變化，致使反作用力矩變化，起到溫度補償?shù)淖饔谩?.負溫度系數(shù)器件補償法 有些元件具有負的溫度系數(shù)，且靈敏度較高，如熱敏電阻等，其電阻溫度系數(shù)比銅和鋁的溫度系數(shù)大得多，采用負溫度系數(shù)器件補償溫度誤差，線路簡單，并且與橋路補償法相比，可以使得電流表的內(nèi)阻減小。需要指出的是，由于熱敏電阻具有非線性特性，可采取并聯(lián)適當?shù)慕饘兕愲娮鑱硌a償非線性誤差。六、參考書目、資料1、 周啟龍，等，電工儀表及測量【M】北京：中國水利水電出版社，20082、 陳立周，數(shù)字萬用表的原理、使用與維修【M】北京：電子工業(yè)出版社，19983、 宗建華，等，智能電能表【M】北京，中國電力出版社，2010七、總結(jié)學習心得 通過半年的學習，是我了解到很多關于各種儀表的知識，人們在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究、商品貿(mào)易和日常生活中都離不開測量。通過測量可以定量的認識客觀事物，從而達到逐步深入的掌握事