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1、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
2、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 21 2 WLi= 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 2 1 2 t dWdL Mi dt d = 可动部分的平均转矩为 = TT tp dti Td dL dtM T M 0 2 0 1 2 11 式中， 2 0 2 1 Idti T T = （I 是交流电流的有效值） 。因此电磁系
3、仪表的转动力矩为 22 1 2 pf dL MIK I d = 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 2 0I KM = 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， 0 K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 MD =? 当转动力矩平衡时， pMM=，即 2 2 1 2 1 2 dL DI d dL I Dd ?= = 由于当/dLd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。 电磁系电流表的测量方法是根据它的工作原理，把固 定线圈
4、直接串联于被测电路中就可测量电流。多量程的电 流表的固定线圈是分成数段绕制的，借助仪表的接线柱可 以改变线圈中各段线圈的连接方法得到几个量程，如图2 所示，此表是两个量程的电流表， 因此固定线圈分两段绕制，把两段线圈串联接法转换成并联接法，可得到比例为1：2 的两 个量程，即大量程是小量程的两倍。 电磁系电压表的测量机构是由固定线圈和附加电阻 而成，如图3 所示 被测电压为U，附加电阻R，通过固定线圈电流为I， 可动部分的偏转角为 d dL R U Wd dL I W 2 2 2 1 2 1 ? ? ? ? ? ? = 由此可见，为了减小电压工作时的损耗，应使附加电阻的阻值大一些。 图 2 多量限电流表的线路 IR Z U 图 3 电磁系电压表原理线路