磁电式、电磁式、电动式仪表的定义、原理

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.它具有结构简单、过载能力强、

造价低廉以及可交直流两用等一系列优点，因此电磁式仪表在电力工程，尤其是固定安装的

测量中得到了广泛的应用。

5。电磁式仪表与磁电式仪表有何不同?

电磁式仪表与磁电式仪表是两种不同类型的仪表。它们有很多不同之处，突出的表现在

性能、结构和表盘上。

从表盘上就可区分开这两种仪表。除它们的图形符号不同外,磁电式电流表和电压表的

刻度基本上是均匀的，而电磁式仪表的刻度则由密变疏。

从性能上看，磁电式仪表反映的是通过它的电流的平均值,因此它的直接被测量只能是

直流电流或电压；而电磁式仪表反映的是通过它的电流的有效值，因此，不加任何转换，电

磁式仪表就可用于直流、交流,以至非正弦电流、电压的测量。但其测量灵敏度和精度都不

及磁电式仪表高,而功耗却大于磁电式仪表.

结构和工作原理的不同是两种仪表的根本区别。虽然它们都分为固定和可动两大部分，

但其具体组成内容不同。磁电式仪表的固定部分是永久磁铁，用来产生均匀、恒定的磁场；

可动部分的核心是一线圈，被测电流流经线圈时，利用通电导线在磁场中受力的原理（即电

动机原理）,实现可动部分的转动。电磁式仪表的固定部分是被测电流流经的线圈，有电流

通过即可形成较强的磁场；可动部分的核心是一片可被及时磁化的软磁性材料（如铁片，坡

莫合金等)，利用被磁化酌动铁片与通电线圈（或被磁化的静铁片）磁极之间的作用力,实现

可动部分的偏转。由于电磁式仪表构造简单、成本低廉，在电工测量中获得了广泛的应用,

尤其是开关板式交流电流、电压表，基本上都采用这种仪表.

电磁式仪表根据测量机构的结构形式不同，分有扁线圈吸引型和圆线圈排斥型两种。

6。 什么是吸引型电磁式仪表？

电磁式仪表的测量机构主要有吸引式和排斥式两种类型，扁线圈吸引型电磁式仪表的结

构如图5—1（a）所示。吸引型电磁式仪表是由固定线圈l和偏心装在转轴上的可动铁片2

构成的一个电磁系统。转轴上还装有指针3、阻尼片4及游丝5。游丝的作用和在磁电式测

量机构中不同，它只产生反作用力矩.

7。什么是电动式仪表？

电磁式仪表的测量准确度一般不高，其主要原因是由于电磁式仪表铁磁材料的磁滞和涡

流效应等造成的.用于交流精密测量大多采用电动式仪表，基本上消除了磁滞和涡流的影响。

磁电式仪表的磁场是由永久磁铁建立的，当利用通有电流的固定线圈来代替永久磁铁时，便

构成了”电动式仪表".固定线圈不仅可以通过直流，而且还可通过交流，因此，电动式仪表

的主要优点是能交直流两用，并能达到0。1~0。05级的准确度。使电动式仪表的准确度得

到了提高。电动式仪表不但能精确地测量电流、电压和功率，而且还可以测量功率因数、相

位及频率等.它可使用的频率范围较宽,可用在45～2500Hz的交流电路中。所以,电动式仪表

用途广泛,在精密指示仪表巾占有重要地位。

现在，电动式仪表正朝着提高灵敏度、扩大量程和频率范围,以及降低功耗、缩小外形、

减小质量、降低成本和提高使用寿命的方向发展。目前，国内外出现了张丝支承、陶瓷支架、

陶瓷转轴、小偏转角以及光标指示的电动式仪表，其准确度为1％，功率损耗小于lW,交流

使用的额定频率可达15—5000Hz，扩展频率范围则达10000Hz，这样就更扩大了电动式仪

表的应用范围。显而易见,电动式仪表在各类指示仪表中，保持着明显的优势。

8。 电动式仪表的结构是怎样的？是如何工作的?

电动式仪表的测量机构主要由建立磁场的固定线圈1和在此磁场中偏转的可动线圈2

组成,其结构如图6—1所示。固定线圈1分为平行排列，互相对称的两部分，中间留有空隙，

以便穿过转轴.这种结构的特点是能获得均匀的工作磁场，并可借助改变两个固定

线圈之间的串、并联关系而得到不同的电流量程.可动线圈与转轴固接在一起,转轴上装

有指针3和空气阻尼器的阻尼片4.游丝5用来产生反作用力矩,并起引导电流的作用.可动线

圈比固定线圈小些、轻些,常见的线圈形状有圆形、椭圆形及矩形等。由于线圈工作磁场很

弱，通常只有磁电式仪表磁场的1%～5％，故易受外磁场影响。为此电动式仪表的测量机

构应置于磁屏蔽罩内，以减少对测量机构的干扰。电动式仪表的工作原理如图6—2所示。

可动线圈置于固定线圈之内，装在转轴上，当固定线圈通过电流J,和可动线圈通过电流I2

时，固定线圈产生磁场，可动线圈和该磁场相互作用产生转动力矩,带动指针偏转指示出被

测量值的大小.反作用力矩也由游丝产生,阻尼力矩由阻尼片在空气阻尼盒内的运动产生.

电动式仪表

电动式仪表有两个线圈：固定线圈和可动线圈（产生转动转矩的装置）。产生阻转矩的

装置为联在转轴上的螺旋弹簧。可动线圈与指针及空气阻尼器的活塞都固定在转轴上，其电

流通过螺旋弹簧引入。