电磁式仪表及交流电压和电流的测量

8.5.1　测量机构和转动原理

电磁式仪表的测量机构有吸入式（扁心线圈）和推斥式（圆心线圈）两种，其中推斥式的使用较多。下面只介绍推斥式仪表的基本结构和转动原理。

推斥式仪表的测量机构如图8.5.1（a）所示。当电流流经固定线圈1时，电流所产生的磁场使固定铁片2和可动铁片3同时被磁化，这两个铁片的同一侧磁极同极性，如图8.5.1（b）所示。因为同性磁极相推斥，所以固定铁片2推斥可动铁片3转动，则转轴和指针被带动而跟着偏转，当转动力矩T与游丝产生的反作用力矩相等时，指针便停止在某一平衡位置上。

如果改变电流的方向，铁片磁化的极性跟着改变，仍保持推斥作用，所以转动力矩的方向不变，见图8.5.1（c）。因此，该测量机构可以测量交流电和直流电，即能交直流两用。

可以证明，电磁式仪表的偏转角与流经线圈的电流（即被侧电流）I（交流电指其有效值）的平方成正比例关系，故这种仪表的刻度是不均匀的。

图8.5.1　推斥式电磁式仪表的测量机构和转动原理

1—固定线圈；2—固定铁片；3—可动铁片；4—空气阻尼器；5—游丝

图8.5.1（a）中的空气阻尼器4为固定在轴上的一个翼片。当指针在平衡位置摆动时，翼片便跟随在阻尼箱（如图中的虚线所示）内摆动，箱内的空气将阻止翼片的摆动，摆动便很快停止。

8.5.2　测量交流电压和电流

1.测量交流电压

同样，将如图8.5.1（a）所示的测量机构与较大阻值的电阻串联，可以构成电压表。

只要将电压表并联在被测电路两端，就可测出电压。如果电压数值不高，可直接测量；如果电压较高，可扩大量程，使用有限量程的低压电表去测量高压，通常采用电压互感器，如图8.5.2（a）所示。电压互感器的作用是将被测高电压变换为仪表量程以内的低电压，同时也可以使仪表和工作人员与高压隔离，确保人身和设备的安全。

图8.5.2　经仪用互感器测量电压和电流

2.测量交流电流

低电压线路中，被测电流一般不大，只要不超过电流表的量程，就可以将电流表直接串联在被测电路中来测量电流。

高电压或大电流的情况下，被测电流通常会超过电流表的量程，这就需要采用电流互感器，将被测大电流转换为仪表量程范围内的小电流，然后由电流表进行测量，见图8.5.2（b）。

采用互感器测量电压和电流时，不论被测量的大小如何，电压表量程规定为100V，电流表量程规定为5A，这样便于仪表的规格化生产。

如果电表要和互感器配套使用，在表盘上应该注明互感器的规格。例如，要求电压互感器将6 000V高压变化为100V接到电压表上，应在电压表盘上标出“用电压互感器6 000／100”字样。在仪表的刻度盘上，是直接按6 000V刻度，而不是按实际量程刻度，这就可以直接读出被测高电压的数值。

为减少接线麻烦，制造了一种钳形电流表，如图8.5.3所示，钳形电流表是由一个钳形动铁心制作的电流互感器和一个刻度长为55mm的表头组成，将钳形铁心张开，把被测载流导线钳入铁心张口内，导线相当于电流互感器的一次绕组，二次绕组与仪表连接，仪表指针的指示便是被测电流的数值。这种电流表给带电测量提供了方便。

图8.5.3　钳形电流表

与电流互感器配套使用的电流表以及钳形电流表的表盘都是按被测电流刻度的，都可以直接读出被测电流值。

思考与练习

8.5.1　常用的电磁式仪表的测量机构和工作原理是什么？

8.5.2　试简述电磁式仪表测量电压和电流的方法。