第1章 电工技术基础常识
1.1 直流电路基础常识
数控机床上的各种电气设备,都是通过电流的作用来完成其相应功能的。为了电流的流通,需要构成电流的通路——电路。我们将大小和方向不随时间的改变而改变的电流和电压称为直流电。由直流电源供电的电路称为直流电路,直流电路是电路中最基本的一种形式。我们可以通过对电路的构成、电路中主要物理量的了解,运用欧姆定律、基尔霍夫定律,掌握对电路进行分析与计算的基本方法。
1.电路和电路模型
(1)电路
电流经过的路径,称为电路。最简单的电路,如图1.1所示。电路通常由4个主要部分组成,分别介绍如下。
[1] 电源:将其他形式的能量转化为电能,为电路提供电能的设备,如蓄电池、干电池、发电机等。
图1.1 最简单的电路
[2] 负载:将电能转化为其他形式能量的设备,是电路中的用电设备,如电灯是把电能转化为光能和热能的装置,电动机是把电能转化为机械能的设备。
[3] 导线:连接电源和负载的导电体,起着输送和分配电能的作用。最常用的导线有铜线和铝线。
[4] 辅助装置:为了让电路按照人们的要求安全地运行,电路还需要一些辅助装置,如开关可以用来控制电路,使电路按照人们的需要来运行;熔断器可以保证电路安全地运行。
(2)电路的作用
电路最基本的作用有以下两个方面。
[1] 供应、输送、分配和转换电能,如将电源提供的电能输送到用电设备供设备使用。
[2] 进行信息的测量、处理、传递、转换和存储,如电视机将接收到的电磁信号处理后,转换成声音和图像信号,分别通过喇叭和显示器播放出来。
(3)电路模型
电路的表示方法多种多样,常用的有实物图、电路图、实物电路模型等。实物图是为了工程施工的方便,按设备的大小取一定的比例绘制而成,供工程施工使用的。为了方便对实际电路进行分析计算,说明电路的工作原理,我们给每种电路元件都规定了固定的符号,突出元件的主要参数,将元件理想化,把一个实际电路理想化为电路模型。用规定符号绘制出来的电路图形称为电路图。常用的电路元件符号,参考表1.1。
表1.1 常用的电路元件符号
图1.1属于实物图,用规定符号可以表示成电路图,如图1.2所示。其中,电源的电动势和内阻分别为 E 和 r0;负载小灯泡为R;开关为S;它们之间用导线连接。由于导线的电阻很小,可以忽略不计,所以理想化为无电阻值的理想导线。
图1.2 电路图
2.电路中的主要物理量
(1)电荷、电荷量
电荷:物质是由分子组成的,分子则由更小的微 粒——原子组成,而原子又由带正电的原子核和带一定数量负电的电子组成。通常,原子核所带的正电荷,与其外面电子所带的负电荷总量相等。因而,自然界存在两种不同性质的电荷:正电荷和负电荷。
电荷量:表示带电物体所带电荷多少的物理量,简称电量,用符号 Q 或 q 表示,单位是库仑(C)。
(2)电动势、电位、电压(电位差)
电动势:在电源内部,电源力把单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功,称为电动势。其定义表达式为
电动势的单位是伏特(V)。电动势只存在于电源内部,其方向是从电源负极指向正极。在它的作用下,电源内部形成由负极到正极的电流。
电位:为了描述电场中各点电能的性质和强弱程度,我们引入电位这一新的物理量。试验电荷在电场中某一点的电位能与它所带电量的比值,称为电场中该点的电位。其定义表达式为
式中 V——该电荷在电场中某一点的电位(V);
W——该电荷在电场中某一点的电位能(J);
q——该电荷所带的电量(C)。
通常,a点的电位用Va表示,b点的电位用Vb表示,电位的单位也是伏特(V)。
分析电位时要注意,电位是相对于某一参考点而言的。为了方便分析,参考点也作为零电位点。参考点不同,即使在电路中的同一点,其电位值也不相同。如果一个电路只有一个参考点,那么,电路中各点的电位就只有一个数值。
电压(电位差):若电场中两点的电位相同,则称这两点之间等电位。若这两点电位不同,其电位的差值称为这两点之间的电位差,也称为这两点之间的电压。电压用符号 U 表示,单位是伏特(V)。
若a点电位为Va,b点电位为Vb,则两点之间的电压为
Uab=Va-Vb
根据Va和Vb的大小,可以有以下3种不同情况:
[1] V a>Vb,表示a点电位高于b点电位;
[2] V a<Vb,表示a点电位低于b点电位;
[3] V a=Vb,表示a、b两点电位相等。
引入电位的概念后,电压的方向可以定义为电位降低的方向。通常用箭头、双下标量Uab或者参考极性“+”、“-”3种方法表示电压的方向。
(3)电流、电流强度
电流:电荷做的有规则的定向流动称为电流。电流也是个矢量,我们规定正电荷流动的方向为电流的方向。电流的方向通常用箭头来表示。
在分析电路时,既要选择电流的参考方向,又要选择电压的参考方向,这两种参考方向原则上都可以任意假定。但是为了方便计算,对于负载(也称为外电路),习惯上把这两者的参考方向选为一致,并称为关联参考方向。
电流强度:为了描述电流的大小,我们引入电流强度这一物理量。电流强度是指单位时间内通过导体某一横截面的电量。电流强度简称电流,其单位是安培(A),简称安,表达式为
式中 I——电流强度(A);
Q——流过导体某一横截面的电量(C);
t——导体某一横截面流过电量为Q时所用的时间(s)。
大小和方向不随时间的变化而变化的电流称为稳恒直流电流;大小和方向随时间的变化而变化的电流称为交流电流。
(4)电功率
功率是指转换能量的速率。电功率是指转换电能的速率,即单位时间内把电能转换成其他形式能量的多少,用字母P表示。电功率为
在国际单位制中,功率的基本单位是瓦,符号为W;工程中常用千瓦(kW)作为单位。
3.电阻、电容、电感元件
(1)电阻元件
[1] 电阻。导体中的自由电子在做定向移动的过程中,电子之间不断地相互碰撞。并且,自由电子还要和组成导体的原子相碰撞,这样,就对自由电子的运动起到了阻碍作用,即表现为对电流的阻碍作用。导体对电流起阻碍作用的能力称为电阻。
电阻用 R 来表示,单位为欧姆(Ω),简称欧。在实际应用中,常觉得欧姆这个单位太小,经常会用千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)作为单位。它们之间的关系如下所示:
1 kΩ=103 Ω
1 MΩ=106 Ω
导体电阻的大小是由导体本身的性质决定的。实验证明,对于一段长直金属导体,在一定温度下,导体电阻 R 的大小与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,还与导体金属材料的性质有关。这就是电阻定律,用公式表示为
式中 ρ——导体的电阻率(Ω·m);
L——导体的长度(m);
S——导体的横截面积(m2);
R——导体的电阻(Ω)。
必须指出,不同的材料因温度的变化而引起的电阻变化是不同的,同一导体在不同的温度下有不同的电阻,也就有不同的电阻率。表1.2列出的电阻率是20℃时的值。
温度每升高1℃时电阻所变化的数值与原来电阻值的比,称为电阻的温度系数,用字母α表示,单位为1/℃(℃-1)。
表1.2 常用材料的电阻率(20℃时)和电阻温度系数
同一种材料的导体,在不同的温度下,它们的电阻率也不同。当温度升高时,金属内部的分子热运动加剧,对电流起的阻碍作用加大,电阻率就大。温度对电阻率影响的表达式为
ρ=ρ0 [1+α(T-T0 )]
式中 ρ——温度为T时的电阻率(Ω·m);
ρ0——温度为T0时的电阻率(Ω·m);
α——导体的电阻温度系数(1/℃);
T——导体的材料温度(℃);
T0——参考温度(常取20℃)。
不同材料制作的导体,它们的温度系数也不同。
电阻器是利用导体材料具有电阻的特性制作而成的专用电子元件,人们习惯把电阻器简称为电阻。它和上述导体电阻在含义上有所不同。
常用的电阻器在形式上分为固定电阻、半可调电阻和可调电阻;在构造上又可分为线绕和非线绕(薄膜、碳质)电阻。电阻器在电路中常作为电路的负载,起着限制电流、降低电压或调节、分配电路电流、电压的作用。
在常用的电阻器上,除标明阻值外,还标明其额定功率。如果实际消耗功率大于额定功率,电阻器会因温度过高而烧毁。因此,选用电阻器时,不仅要正确选用其阻值,还要选取合适的功率。
实验证明,电阻的端电压与通过电阻的电流成正比,在二者参考方向关联的情况下可表示为
式中 R——元件的电阻。在国际单位制中,电阻的基本单位是欧姆(Ω)。
以上这一结论是由德国物理学家欧姆提出来的,称为欧姆定律。它表明,电流通过电阻时沿着电流的方向产生压降,其值为电流与电阻的乘积。
由式P=UI和式U=IR可知,在关联参考方向下,电阻元件吸收的功率为
由于 I2、U2 总为正值,R为常数,因此 P 总大于零。这说明电阻元件总是在消耗能量,是一个耗能元件。
综上所述,电阻这一名词具有双重含义,既可以表示器件、元件,又可以表示元件的参数。
[2] 电阻的连接及其等效变换。
● 电阻连接的概念。
把电阻一个接一个地依次连接起来,就构成了串联电阻电路;把几个电阻并列地连接起来,就构成了并联电阻电路。
如果一个电路中,既有电阻串联,又有电阻并联,这个电路就称为混联电阻电路。
●电阻串、并联的特点。
电阻串、并联的特点如表1.3所示。
表1.3 电阻串、并联的特点
● 电阻的混联及等效变换。
在实际的电子电路中,可以既有电阻的串联,又有电阻的并联,这种电路叫做电阻的混联电路。对于简单的混联电路,可以分别通过电阻串、并联的规律,一步一步加以等效简化,最终求出总电阻。
对电阻混联电路进行等效变换,通常采用两种方法:利用电流的流向画出等效电路图;[2]利用电路中各个等电位点画出等效电路图。
【例1.1】 如图1.3所示的电路中,已知R1=R2=8Ω,R3=R4=6Ω,R5=R6=4Ω, R7=R8=24Ω,R9=16Ω,电路端电压U=224V,求流过电阻R9的电流和R9两端的电压是多少。
图1.3 例1.1图
解:假设电流从A端流入,从B端流出。根据电流的流向,对电路进行整理,得出原电路的等效电路图如图1.4所示。
根据图1.4中电阻的串、并联关系,计算出电路总的等效电阻。可得总电阻值为
R=28Ω
图1.4 例1.1图的等效电路图
再计算电路的总电流I
根据电阻并联的分流关系可算出,流过R9的电流为
I9=2A
R 9两端的电压为
U 9=I9R9 =2×16=32V
● 封闭电路(全电路)欧姆定律。
在有源封闭电路中,不仅外电路有电阻,电源内部的内电路也有电阻 r,内电路的电阻就叫做内电阻,简称内阻。
如图1.5所示,电源和它的内阻与外电路电阻的关系,相当于理想电源串联一个电阻后再与外电路电阻(负载)相连接。因此,电源电动势等于内阻上的压降 U1和负载上的压降U2之和,即
E=U 1+U2
图1.5 电源内阻与端电压
习惯上,电源的端电压用 U 来表示,电源内阻的压降用 Ir 来表示。因此,上式可表示为
E=U+Ir
即
E=IR+Ir
所以
式中 I——流过电路的电流(A);
E——电源电动势(V);
R——外电路电阻(负载)(Ω);
r——电源内阻(Ω)。
这就是封闭电路(也称为全电路)的欧姆定律。
(2)电容元件
[1] 电容器。电容器是储存电荷和电能的元件,在电工和电子设备中被广泛应用。
任何两块接近的金属导体,被不导电的绝缘物质(如空气、纸质、云母、涤纶薄膜、陶瓷等)在中间隔开,就构成了电容器。这两块金属导体称为电容器的极板,中间的绝缘物质称为介质。
给电容器的两极板接上直流电源,两极板之间就有电压产生。对任何一个电容器来说,两极板带的电荷量越多,两极板之间的电压就越高。而且,所带电荷量与两极板间的电压成正比。我们称这个比值为电容量,简称电容,其单位为法拉(F),简称法。它们之间的关系如下所示
式中 C—— 电容器的电容量(F);
Q—— 一个极板上所带的电荷(C);
U—— 两极板之间的电压(V)。
由于法拉这个单位太大,因此在对电路进行分析及实际应用时,我们常使用微法(μF)和皮法(pF)这两个单位,它们之间的关系为
1F = 106μF = 1012 pF
电容量是一个衡量电容器带电荷能力的物理量。对同一个电容器而言,所带电荷量与两极板间的电压比值是一个恒量;而对不同的电容器,这个比值一般不相同。
常用的电容器根据结构的不同可分为固定电容器、半可变电容器和可变电容器。根据所使用的介质不同,可分为纸质电容器、云母电容器、涤纶薄膜电容器、陶瓷电容器等。
在每个电容器上,除标明电容量外,还标有额定电压值。在使用时,除注意正确选取电容量外,还要注意选取合适的工作电压值。否则,电压过高,会使极板之间的绝缘介质被击穿而损坏。
[2] 电容器的连接。在实际应用中,有时一个电容器不能满足使用的要求,例如,耐压够而电容量不合适,或电容量够而耐压不合适。为此,我们需要把几个电容器串联或并联起来使用。电容器串、并联的性质和作用如表1.4所列。
表1.4 电容器连接的性质和作用
(3)电感元件
1918年,丹麦物理学家奥斯特通过实验证明:带电导体的周围存在着磁场,磁场的强弱不仅取决于电流的大小,还与导体的形状、尺寸等因素有关。如果把导线绕成线圈,电流通过线圈时,电能就变成磁场能存储在线圈中。由此,我们把像线圈这样的能够存储磁场能的元件称为电感元件。
在物理学中已经知道,当电流通过线圈时,就会有磁通穿过线圈,磁通的方向和电流的方向有关并由右手螺旋定则确定。当磁通的参考方向和电流的参考方向符合右手螺旋定则时,磁通和电流成正比,可表示为
Φ总=LI
式中 Φ总——穿过线圈的总磁通。总磁通也称为磁通链,它等于每一匝的磁通Φ 和匝数N的乘积,即Φ总=NΦ。
L——线圈的电感,它是一个线圈通过单位电流所产生的磁通链。
在国际单位制中,磁通和磁通链的单位都是韦(Wb),电流的单位为安(A),电感的单位为亨(H)。
与电阻或电容一样,电感这一名词也具有双重含义,它可以指元器件的名称,也可以指其参数。
通电线圈的磁场强弱,与线圈的绕线匝数及通入电流的大小成正比。如果把线圈套在铁心上,电流流过线圈时所产生的磁场会把铁心磁化,铁心被磁化后产生的磁场强度会比电流的磁场强度增加成千上万倍。
电流能够产生磁场,磁场对电流也有力的作用。这种力叫做电磁力,可用左手定则判别电流在磁场中受到电磁力作用的方向。
导体处在变化的磁场中,或导体做切割磁力线运动时,都会产生电动势,这种现象称为电磁感应现象。这个电动势称为感应电动势,导体回路中产生的电流称为感应电流。
当电流流过线圈时,线圈周围会产生磁场,即有磁通穿过线圈。当流过线圈的电流发生变化时,穿过线圈的磁通量也随着发生变化。这时,线圈中就会产生感应电动势。这种由于线圈自身电流的变化,在线圈自身所产生的感应电动势称为自感应电动势,用符号 eL表示。其表达式为
式中 e L——自感应电动势(V);
L——电感量(H);
——电流变化率。
根据上式,还可以规定自感系数的单位:当通过线圈中的电流变化1A时,若引起的自感应电动势为1V,则这个线圈的自感系数为1H(亨利)。
值得注意的是,自感电动势的大小除与电感量有关外,还与电流的变化率成正比。如果通过线圈的电流没有变化,即使通入再大的直流电流,也不能产生自感电动势。
4.基尔霍夫定律
对于简单电路的分析和计算,运用欧姆定律就能解决问题。在实际应用中,经常会接触到有两个或两个以上的有电源的支路组成的回路电路,运用电阻串、并联的方法不能将它简化成一个简单的电路,这种电路称为复杂电路,如图1.6所示。为此,需要用到基尔霍夫的两个定律。基尔霍夫定律是电路的基本定律,它反映了电路中电流、电压遵循的客观规律。
图1.6 复杂电路
(1)电路分析技术(术语)用语
● 支路:由一个或几个元件首尾依次相连构成的无分支电路。一条支路流过同样大小的电流,称为支路电流。
● 节点:三条或三条以上支路的连接点。
● 回路:电路中任意的闭合通路。
● 网孔:已确定的回路中不能再分的最简单回路。
(2)基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律又称为节点电流定律,它描述了节点电流之间的关系。定律指出:对于电路中的任意节点,在任一时刻,流入节点的电流之和,等于流出节点的电流之和。
例如,对于图1.7中的节点a,有
I1+I3=I2+I4+I5
或
I1-I2+I3-I4-I5=0
亦即
∑I=0
说明
对于任意节点,如果我们规定,流入节点的电流为正,流出节点的电流为负,则电流的代数和永远等于零。
基尔霍夫电流定律还可以推广运用于任意假定的封闭面。如图1.8所示,假定用虚线把三个元件围成一个封闭面S,则流进封闭面S的电流应等于流出封闭面S的电流,即
I1+I2+I3=0
图1.7 节点电流定律应用
图1.8 节点电流定律推广应用
说明
在复杂电路的分析和计算中,通常事先不知道每一条支路电流的实际方向。这时,可以对已知电流按已知方向标定,对未知电流先任意标定其参考方向,若最后计算得出某支路的电流为负值,则表明实际电流的方向与标定的方向相反;若计算得出的结果为正值,则表明实际的电流方向与标定的方向一致。
【例1.2】 参见图1.9,已知:I1=25mA,I3=16mA,I4=12mA,求流过其余各电阻的电流。
解:如图1.9所示,先任意标定未知电流I2、I5、I6的方向。
应用基尔霍夫电流定律,对节点a列出节点电流方程
I1=I2+I3
求出
I2=I1-I3=25-16=9mA
同理,对c和d两点,可以列出
I4=I3+I6
I2=I5+I6
所以,可以求出
I6=I4-I3=12-16=-4mA
I5=I2-I6=9-(-4)=13mA
图1.9 例1.2图
其中,I6为负值,表示电流的实际方向与标定的方向相反。
(3)基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律又称为回路电压定律,它反映了在一个封闭回路中各段电压升降之间的关系。定律指出:电路中任一回路内各段电压的代数和为零,即
∑U=0
在运用基尔霍夫电压定律时,往往需要规定一个回路的绕行方向,若电压的参考方向与回路绕行方向相一致,则此电压取正号;若电压的参考方向与回路绕行方向相反,则电压取负号。
图1.10 基尔霍夫电压定律应用
如图1.10所示,整个闭合回路的电压为
Uac+Uce+Uea=0
即
-I1R1+I2R2-E1+E2-I3R3=0
移项得
-I1R1+I2R2-I3R3=E1-E2
表明:在任意一个闭合回路中,各段电阻上电压降的代数和等于电动势的代数和。
亦即
∑(IR)=∑E
其中,电流参考方向与回路绕行方向一致则取正号;相反则取负号;电动势的方向与回路绕行方向一致则取正号,相反则取负号。这是因为,式∑U=0中电动势是作为电压来处理的,式∑(IR)=∑E中则是作为电动势来处理的,而电压方向与电动势正方向刚好相反。
【例1.3】 参见如图1.11所示的电路,应用基尔霍夫电压定律列出回路方程。
解:如图1.11所示,按顺时针绕行方向和各支路电流参考方向进行分析。
根据∑(IR)=∑E,以及各项正、负号的规定,得出这两个回路方程为
I1R1+I3R3=E1
-I2R2-I3R3=-E2
由于左边回路中I1、I3的参考方向与回路绕行方向相同,所以电压I1R1、I3R3前面取正号;而右边回路中I2、I3的参考方向与回路绕行方向相反,所以电压I2R2、I3R3前面取负号。
同理,电动势E1的方向与回路绕行方向相同,前面取正号;而电动势E2的方向与回路绕行方向相反,前面取负号。
【例1.4】 参见如图1.12所示的电路。其中电阻:R1=12Ω,R2=3Ω,R3=6Ω;电动势:E1=42V,E2=21V。求流过各电阻的电流。
图1.11 例1.3图
图1.12 例1.4图
解:设各支路电流I1、I2、I3的方向如图中所示,回路采用顺时针方向绕行,则可得
I1=I2+I3
-E2+I2R2-E1+I1R1=0
I3R3-I2R2+E2=0
代入已知数值,可得
I1=I2+I3
-21+3I2-42+12I1=0
6I3-3I2+21=0
整理后得
化简后得
代入[1]式
21-I2=4I2+2I2-14
求出
I2=5A
代入[4]、[5]式,求出
I1=4A
I3=-1A
其中,I3为负号,表示I3的实际方向与参考方向相反。
5.电工仪表及测量
在实际工作中,电流、电压、电功率、电能、电阻等物理量,除了可以通过计算和分析方法求得外,还可以用电工测量仪表来测量得出。凡是测量各种电学、磁学物理量数值的仪表统称为电工测量仪表。
电工测量仪表的种类很多,常用的有磁电式、电磁式和电动式仪表。
(1)磁电式仪表
磁电式仪表主要用来测量直流电流,有时也可测电压等参数。它是利用载流线圈在磁场中受力而转动的原理来工作的。
[1] 磁电式仪表的结构与原理如下所述。
●结构:磁电式仪表的结构由磁路系统和活动线圈两部分组成,如图1.13所示。磁路系统由马蹄形磁铁的两个半圆形极掌和固定于支架上的圆柱形铁心组成。磁力线从一个极掌出来,经过铁心到另一个极掌,再经过永久磁铁内部回到前一个极掌。活动线圈的整体在铁心与极掌的气隙之间。线圈的轴分成两组,分别在线圈的两端,线圈转轴的两端分别焊有两个游丝。前游丝与调零装置相连,后游丝固定在支架上。
图1.13 磁电式仪表的结构
1-蹄形磁铁;2-极掌;3-铁心;4-线圈;5-游丝;6-指针;7-平衡锤;8-调节螺钉;9-滑槽
● 原理:当被测电流进入线圈时,由于载流导体受到磁场电磁力的作用,导致线圈带动指针克服游丝的阻力产生偏转,当转矩与游丝所产生的反抗力矩平衡时,指针就停止在一定的位置上。因为一定的电流对应着一定的偏转角度,所以,我们可以通过偏转角度的大小来显示被测电流的大小。当被测电流消失后,指针受游丝的作用,回到零位。
[2] 磁电式仪表的特点。磁电式仪表具有灵敏度高、准确度高、阻尼性好、刻度均匀、消耗功率小的优点,但由于通入线圈的电流方向不同,指针的偏转方向也不同,所以在使用时,要注意表的正、负极不能接错。且磁电式仪表只能测直流电,不能直接测交流电。同时,由于线圈绕线和游丝的截面积比较小,不能直接通入大电流。
(2)电磁式仪表
电磁式仪表主要用来显示交流电流、电压的有效值,也可作为交、直流两用电流表、电压表使用。它是利用载流线圈的磁场使铁片磁化而动作的。
[1] 电磁式仪表的结构与原理如下所述。
● 结构:电磁式仪表由圆柱形线圈和圆弧状的不动铁片(静铁片)组成,如图1.14所示。靠近不动铁片,有一个圆弧状的可动铁片,它与转轴相连,转轴上固定有指针和游丝,指针的尾部有一个在空气盒中的铝片,它对指针的偏转起阻尼作用,使指针在偏转时不会来回摆动。
图1.14 电磁式仪表结构
● 原理:当被测电流通入线圈时,在线圈内部会产生磁场,静铁片和动铁片同时被磁化。相对应端为同一极性,由于同极性磁极相斥,因此产生偏转转矩,使得动铁片带动转轴和指针产生偏转。当转矩与游丝所产生的反抗力矩平衡时,指针就停止在一定的位置上。因为被测电流与指针的偏转角度之间存在对应关系,所以,指针偏转角度的大小,也就反映出电流的大小。
[2] 电磁式仪表的特点。电磁式仪表具有交、直流都可用,过载能力强的优点。但由于铁片中有磁损耗,因此存在准确度低的缺点。同时,由于偏转角与被测电流的非线性关系,所以,表盘是非均匀刻度的。
(3)电动式仪表
电动式仪表可进行交流、直流的测量,尤其是进行精确度高的交流测量。它是利用两载流导体之间具有相互作用力进行工作的。
[1] 电动式仪表的结构与原理如下所述。
● 结构:电动式仪表由用较粗导线绕成的固定线圈、用细导线绕成的活动线圈、空气阻尼器及游丝等部件组成。转轴穿入并固定在活动线圈上,以便带动指针偏转。空气阻尼器在指针摆动时,利用空气阻力所产生的阻尼转矩使摆动迅速停止。
● 原理:当固定线圈中通入被测电流时,线圈内部产生与电流成正比的磁场,由于活动线圈与固定线圈串联,所以,活动线圈也有电流通过,产生磁场。两个线圈所产生的磁场相互作用,就出现转动力矩,导致活动线圈带动指针偏转。当转矩与游丝所产生的反抗力矩平衡时,指针就停止在一定的位置上。
[2] 电动式仪表的特点。电动式仪表具有准确度高,交流、直流两用的优点。也存在受外界磁场影响大、本身耗能多、过载能力弱、价格高的缺点。同时,表盘刻度不均匀。