磁电系列仪表的工作原理

文章摘要：磁电系仪表的测量机构在测量时具有灵敏度高和准确度高的优点，但只能测量直流电量，不能测量交流电量，这使它的应用受到限制。为此，人们设计出整流系仪表，由磁电系仪表的测量机构和整流电路组合而成的仪表称为整流系仪表。整流系仪表的工作原理是：利用整流电路中的整流器件(二极管)的单向导电性，把正弦交流电量变成直流电量，这样就可以利用磁电系测量机构对交流电量进行测量了。一、整流电路结构及工作原理常用的整流电路有半波整流电路和全波整流电路两种。1．半波整流电路半波整流电路如图l(a)所示。整流管VDl与表头串联，VD2与表头及VDl并联。当被测交流电量加在a、b两端钮时，由于二极管的单向导电性，在交流电压正半

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　　磁电系仪表的测量机构在测量时具有灵敏度高和准确度高的优点，但只能测量直流电量，不能测量交流电量，这使它的应用受到限制。为此，人们设计出整流系仪表，由磁电系仪表的测量机构和整流电路组合而成的仪表称为整流系仪表。整流系仪表的工作原理是：

　　利用整流电路中的整流器件(二极管)的单向导电性，把正弦交流电量变成直流电量，这样就可以利用磁电系测量机构对交流电量进行测量了。

　　一、整流电路结构及工作原理常用的整流电路有半波整流电路和全波整流电路两种。

　　1．半波整流电路半波整流电路如图l(a)所示。整流管VDl与表头串联，VD2与表头及VDl并联。当被测交流电量加在a、b两端钮时，由于二极管的单向导电性，在交流电压正半周时，电流i经过VDl和表头(VD2截止)流回电源。在负半周时电流经VD2(VDl截止)直接流回电源，电流i不经过表头。当VD2导通时其正向电阻很低，所以a、b两端的电压也很低，这就保护了VDl，使它不致被反向电压击穿，同时由于VD2导通，使流过表头的反向电流大大减少，可以消除指针的抖动。由此可见，在交流电的一个周期内，表头中只有半个周期通过电流，其波形如图1(b)所示。这相当于降低了磁电系表头的灵敏度，这是半波整流的缺点。由于测量机构韵惯性，指针可以稳定地停留在某个位置，指示出被测电流的大小。

　　2．全波整流电路全波整流电路如图2(a)所示。由4只整流二极管组成桥式整流电路。在外加交流电的正半周时，电流i的路径为a→VDl→表头→VD3→b，如图中实线所示。

　　在负半周时，电流i的路径为b→VD2→表头→VD4→a，如图2(a)中虚线所示。由此可见，全波整流电路中流过表头的电流要比半波整流电路中电流大一倍，因此采用全波整流电路的仪表灵敏度较高。整流波形如图2(b)所示。

　　二、整流系仪表的测量原理在整流系仪表中，经过整流电路整流后，通过表头的电流是方向不变、大小变化的脉动电流，而仪表的转动部分是具有惯性的，这样指针的偏转就跟不上电流的变化，只能根据脉动电流的平均值偏转，并停留在一定的位置上。整流式仪表指针的偏转角与整流后电流的平均值成正比，即：

　　α=KIpj式中，Ipj为整流电流的平均值；K为系数。

　　在交流电路中，整流电流的平均值正比于其有效值，偏转角的大小也正比于有效值，因此，整流仪表的标度尺可以按照有效值进行刻度。显然上述关系仅适用于测量正弦交流电，如果用整流系仪表去测量非正弦交流电时，将会产生很大误差。

　　三、整流系仪表的特点(1)测量交流时频率范围较宽，可以测量较高频率的正弦交流电流或电压。一般情况下，测量频率可达几千赫兹。

　　(2)整流系仪表灵敏度高、功耗小、标度尺分度均匀。

　　(3)整流系仪表的缺点是准确度较低，因为仪表中整流二极管的特性受温度影响较大，所以整流系仪表的准确度随温度的升高而降低。