電流表和電壓表裝置

最初，電壓表和電流表只是機械式的，只是多年以後，隨著微電子學的發展，才開始生產數字電壓表和電流表。儘管如此，即使是現在機械儀表也很流行。與數字式相比，它們具有抗干擾性，並且可以更直觀地表示測量值的動態變化。它們的內部機制實際上與第一批電壓表和電流表的規範磁電機制相同。

在本文中，我們將了解一個典型錶盤的裝置，以便任何初學者都能了解電壓表和電流表的基本工作原理。

在其工作中，指針式測量裝置採用磁電原理。帶有明顯極片的永磁體固定在適當位置。鋼芯固定在這些磁極之間，因此在磁芯和磁極部分之間形成氣隙 永久磁場.

一個可移動的鋁框插入間隙中，上面纏繞著一圈非常細的金屬絲。機架固定在半軸上，可隨皮帶輪轉動。設備的箭頭通過螺旋彈簧固定在框架上。電流通過彈簧提供給線圈。

當電流I通過線圈的導線時，由於線圈置於磁場中，其導線中的電流垂直流動，穿過間隙中的磁力線，從線圈的一側產生旋轉力磁場會作用於它。電磁力會產生力矩M，線圈連同框架和手一起旋轉一定角度α。

由於間隙中磁場的感應不變（永磁體），扭矩將始終與線圈中的電流成正比，其值將取決於電流和該特定設備的恆定設計參數（c1 ).這一刻將等於：

由於彈簧的存在，阻止框架旋轉的反作用力矩將與彈簧的扭轉角成正比，即連接到運動部件的箭頭的旋轉角度：

這樣，旋轉將繼續，直到框架中的電流產生的力矩 M 等於來自彈簧的反力矩 Mpr，即直到達到平衡。此時箭頭將停止：

顯然，彈簧的扭轉角度將與框架電流（和測量電流）成正比，這就是磁電系統器件具有相同刻度的原因。箭頭旋轉的角度與被測電流的單位之間的比例係數k稱為裝置的靈敏度。

倒數稱為刻度分度或單位常數。測量值被確定為該值除以的乘積 刻度數.

為了避免在箭頭從其一個位置過渡到另一個位置期間可移動框架的擾動振動，在這些裝置中使用了磁感應或氣閥。

磁感應阻尼器是一塊鋁板，固定在設備的旋轉軸上，並始終在永磁體的磁場中隨箭頭移動。由此產生的渦流使繞組減速。結論是，根據楞次定律，板中的渦流與產生渦流的永磁體的磁場相互作用，阻礙了板的運動，以及板的振盪箭矢迅速的平息下來。這種具有磁感應的減震器的作用是由線圈纏繞在其上的鋁製框架發揮的。

旋轉框架時，永磁體穿透鋁框架的磁通量發生變化，這意味著在鋁框架中感應出渦流，當與永磁體的磁場相互作用時，產生製動作用，並且手停止擺動。

磁電設備的空氣阻尼器是內部裝有活塞的圓柱形腔室，與設備的運動系統相連。當運動部件運動時，翼形活塞停止在腔室中，針的擺動被阻尼。

為了達到要求的測量精度，設備在測量過程中必須不受重力影響，箭頭偏轉必須僅與線圈電流與永磁體磁場相互作用產生的扭矩有關，並且與通過彈簧懸掛框架。

為了消除重力的有害影響並避免相關的誤差，以在桿上移動的重物的形式將配重添加到設備的移動部分。

為減少摩擦，鋼尖由拋光耐磨鋼或鎢鉬合金製成，軸承由硬質礦物（瑪瑙、剛玉、紅寶石等）製成。尖端和支撐軸承之間的距離用固定螺釘調節。

為了準確地將箭頭設置到零起始位置，該設備配備了校正器。錶盤中的校正器是擰出並連接到帶彈簧的錶帶。使用螺絲，您可以沿軸稍微移動螺旋線，從而調整箭頭的初始位置。

大多數現代設備都有一個可移動部分，該部分以彈性金屬帶的形式懸掛在一對擔架上，用於為線圈提供電流並產生流動扭矩。夾具由一對相互垂直的板簧連接。

老實說，我們注意到除了上面討論的經典機制之外，還有一些設備不僅有 U 形磁鐵，還有圓柱形磁鐵和棱柱形磁鐵，甚至帶有內部框架的磁鐵，它們本身本身可能是可移動的。

測量電流或電壓時，磁電器件按照電流表或電壓表電路被包括在直流電路中，區別僅在於線圈的電阻和將器件連接到電路的電路。當然，在測量電流時，不應讓所有被測電流都通過設備的線圈，而在測量電壓時，也不要消耗太多功率。內置於測量設備外殼中的附加電阻器用於創造合適的條件。

電壓表電路中附加電阻的阻值超過線圈阻值很多倍，而且這個電阻是用金屬製成的，阻值極小 電阻溫度係數如錳銅或康銅。電流表中與線圈並聯的電阻稱為分流器。

相反，分流器的電阻比測量工作線圈的電阻小幾倍，因此只有一小部分被測電流通過線圈導線，而主要電流流過分流器。額外的電阻器和分流器允許您擴展設備的測量範圍。

設備箭頭的偏移方向取決於通過測量線圈的電流方向，因此，將設備連接到電路時，正確觀察極性很重要，否則箭頭會朝另一個方向移動.因此，規範形式的磁電設備不適合連接到交流電路，因為針在保持在一個位置時會簡單地振動。

然而，磁電設備（電流表、電壓表）的優點包括精度高、刻度均勻以及能抵抗外部磁場產生的干擾。缺點是不適合測量交流電（要測量交流電，首先需要整流），需要觀察極性，測量線圈的細線容易過載。