磁电系仪表

磁电系仪表

用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。
它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。
本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应用。

磁电系仪表结构
结构：磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为外磁式，内磁式和内外磁结合式三种结构。外磁式测量机构如图，由于永久磁铁放在可动线圈之外，所以称为外磁式。整个结构为两大部分，即固定部 分和可动部分。固定部分由永久磁铁１、极掌２和固定在支架上的圆柱形铁心３构成。

磁铁由硬磁材料做成；而极掌与铁心则用导磁很高的软磁材料做成。铁心放在极掌之间，并与极掌形成一个磁场均匀的环形气隙。可动部分由绕在铝框架上的可动线圈４、线圈两端的两个半轴５、与转轴相连的指针７、平衡锤６以及游丝８所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙中。

磁电系仪表工作原理(定性)
当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。
反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。
阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流ｉe，这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩Ｍa，显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。
磁电系仪表内磁式结构组成
内磁式的测量机构如图，与外磁式相比最大区别在于永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，以形成工作气隙的磁场。
磁电系仪表—电磁阻尼、内磁结构

磁电系仪表产生转动力矩示意图

磁电系仪表内磁式结构特点
采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种比较先进的结构。
内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如Ｃ36型的直流表。
内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。

磁电系仪表工作原理（定量分析 ）
电磁驱动力  M=2IBLNr=IBSN
         B—工作气隙中磁场的磁感应强度；
         L—线圈有效边长；
         I—通过线圈的电流；
         N—线圈的匝数；
         S—线圈有效面积=2Lr。
游丝阻力矩 Ｍα=Dα
         D— 游丝反作用力矩系数，
        α—线圈偏转角。
偏转角α：

灵敏度SI由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流Ｉ成正比。