電工儀表與測量(第五版)課件

第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第六章電功率的測量§6-1電動系功率表1.熟悉電動系測量機構的組成及原理。2.了解鐵磁電動系測量機構的結構和特點。3.掌握單相電動系功率表的結構和工作原理。4.掌握單相有功功率表的使用方法。5.掌握低功率因數功率表的結構和工作原理。電動系儀表和電磁系儀表在結構上的區(qū)別電動系儀表和電磁系儀表在結構上的區(qū)別是：用可動線圈代替了可動鐵片，這樣就基本上消除了磁滯和渦流的影響，使電動系儀表的準確度得到了提高，所以在需要精密測量交流電流、電壓時，多采用電動系儀表。

電動系儀表結構上的特點電動系儀表結構上的主要特點是它有固定線圈和可動線圈，兩者可分別通過兩個不同的電流，這就使得電動系儀表能夠測量電功率、相位等與兩個電量有關的量。一、電動系測量機構電動系測量機構的結構電動系測量機構的工作原理電動系儀表的特點1、電動系測量機構的結構1、電動系測量機構的結構固定線圈一般都分成兩段，其目的是：①能獲得較均勻的磁場；②便于改換電流量程。

游絲的作用除了產生反作用力矩外，還起引導電流進入可動線圈的作用。2、電動系測量機構的工作原理電動系測量機構是利用兩個通電線圈之間產生電動力作用的原理制成的。當固定線圈中通入電流I１時，將產生磁場B１。同時在可動線圈中通入電流I2，可動線圈中的電流就受到固定線圈磁場的作用力，產生轉動力矩，從而推動可動部分發(fā)生偏轉，直到與游絲產生的反作用力矩相平衡為止，指針停在某一位置，指示出被測量的大小。電動系儀表原理電動系測量機構測量直流時，指針的偏轉角α與兩線圈中電流的乘積成正比。電動系測量機構測量交流電時，儀表指針的偏轉角α不僅與通過兩個線圈電流的有效值I１、I２有關，而且還與兩電流相位差的余弦cos有關。顯然，轉動力矩M的方向與I1、I2的方向有關。如果I1、I2的方向同時改變，轉動力矩M的方向將不會改變。所以，電動系儀表既可以測量直流電，又可以測量交流電。準確度高；交直流兩用，并且能測量非正弦電流的有效值；能構成多種儀表，測量多種參數；電動系功率表的標度尺刻度均勻。3、電動系儀表的特點

電動系儀表的缺點儀表讀數易受外磁場的影響；本身消耗功率大；過載能力?。浑妱酉惦娏鞅?、電壓表的標度尺刻度不均勻。鐵磁電動系測量機構

二、電動系功率表

電動系功率表的結構及工作原理功率表的量程及擴大1、電動系功率表的結構及工作原理電動系功率表原理電路電動系功率表的符號電動系功率表的符號匝數少、導線粗的固定線圈與負載串聯，通過固定線圈的電流等于負載電流，因此，固定線圈又叫功率表的電流線圈匝數多、導線細的可動線圈與分壓電阻Rv串聯后再與負載并聯，加在該支路兩端的電壓等于負載電壓，所以可動線圈又稱為功率表的電壓線圈。1、電動系功率表的結構及工作原理2、功率表的量程及擴大實際應用時，為了滿足測量不同大小功率的需要，往往需要擴大功率表的量程。功率表的功率量程主要由電流量程和電壓量程來決定。所以，功率量程的擴大也要通過電流量程和電壓量程的擴大來實現。2、功率表的量程及擴大電動系功率表的電流量程是可以成倍改變的。兩線圈串聯兩線圈并聯2、功率表的量程及擴大擴大功率表電壓量程是利用與電壓線圈串聯不同阻值分壓電阻的方法來實現的。實際上，只要在功率表中選定不同的電流量程和電壓量程，功率量程也就隨之確定了。

【例】D19－W型功率表的電流量程為5／10A，電壓量程為150／300V，其功率量程有：

P1=5×150=750WP2=10×150=1500W或P2′=5×300=1500WP3=10×300=3000W這里的功率是指負載的功率因數cosj＝1時的情況。而感性或容性負載的cosj

<1，所以，上述量程是指最大功率量程。這里的功率是指負載的功率因數cosφ=1時的情況。而感性或容性負載的cosφ<1，所以，上述量程是指最大功率量程。D26－W型便攜式單相功率表電流端鈕連接片

電壓端鈕三．功率表的正確使用

1.正確選擇量程選擇時，要使功率表的電流量程略大于被測電流，電壓量程略高于被測電壓。［例］有一感性負載，額定功率為400W，額定電壓為220V，cosj＝0.75。現要用功率表去測量它實際消耗的功率，試選擇所用功率表的量程。解：因為負載額定電壓為220V，應選功率表電壓量程為300V。負載額定電流為A

故確定選用電流量程為2.5A，電壓量程為300V，功率量程為300×2.5=750W的功率表。在選擇功率表的量程時，不僅要注意其功率量程是否足夠，還要注意儀表的電流量程以及電壓量程是否與被測功率的電流和電壓相適應。在使用功率表時，不僅要注意使被測功率不超過儀表的功率量程，通常還要用電流表、電壓表去監(jiān)視被測電路的電流和電壓，使之不超過功率表的電流量程和電壓量程，以確保儀表安全可靠地運行。

在實際測量中，由于負載的cosφ<1，所以，只觀察被測功率是否超過儀表的功率量程顯然是不夠的。例如，cosφ<1時，功率表的指針雖然未指到滿刻度值，但被測電流或電壓可能已超出了功率表的電流量程或電壓量程，結果可能造成功率表被損壞。負載的cosφ越小，儀表損壞情況可能越嚴重。所以，在選擇功率表的量程時，不僅要注意其功率量程是否足夠，還要注意儀表的電流量程以及電壓量程是否與被測功率的電流和電壓相適應。因此，在使用功率表時，不僅要注意使被測功率不超過儀表的功率量程，而且還要用電流表、電壓表去監(jiān)視被測電路的電流和電壓，使之不超過功率表的電流量程和電壓量程，以確保儀表安全可靠地運行。2.正確接線功率表應按照“發(fā)電機端守則”進行接線。發(fā)電機端守則的內容：

電流線圈：使電流從發(fā)電機端流入，電流線圈與負載串聯。電壓線圈：保證電流從發(fā)電機端流入，電壓線圈支路與負載并聯。功率表的接線方式電壓線圈前接方式，適用于負載電阻比功率表電流線圈電阻大得多的情況。功率表的接線方式電壓線圈后接方式，適用于負載電阻比功率表電壓線圈支路電阻小得多的情況。功率表的接線方式為保證功率表安全可靠地運行，常將電流表、電壓表與功率表聯合使用。不論采用電壓線圈前接還是后接方式，其目的都是為了盡量減小測量誤差，使測量結果更為準確。盡管如此，功率表的讀數誤差仍會由于儀表內部損耗的影響而有所增大。在一般工程測量中，被測功率要比儀表本身損耗大得多，因此，儀表內部功率損耗對測量結果的影響可以不予以考慮。此時，由于功率表電流線圈的損耗通常比電壓線圈支路的損耗小，因此以采用電壓線圈前接方式為宜。但是，若被測功率很小時，就不能忽略儀表本身的功率損耗了。此時應根據儀表的功率損耗值對讀數進行校正，或采取一定的補償措施。功率表指針反偏現象及處理實際測量中，如果功率表接線正確，但指針仍反轉的情況發(fā)生在：負載端含有電源，并且負載不是消耗而是發(fā)出功率時；三相電路的功率測量中。解決方法在切斷電源之后，將電流線圈的兩個接線端對調，并且將測量結果前面加上負號。但不得調換功率表電壓線圈支路的兩個接線端。

功率表的錯誤接線3.正確讀數功率表的標度尺上只標有分格數，而不標瓦特數。當選用不同的量程時，功率表標度尺的每一分格所表示的功率值不同。通常把每一分格所表示的瓦特數稱為功率表的分格常數。UN

——功率表的電壓量程

IN

——功率表的電流量程

αm——功率表標度尺滿刻度的格數。被測功率：P＝C·α功率表的分格常數也可按下式計算［例］若選用一只功率表，它的電壓量程為300V、電流量程為2.5A，標度尺滿刻度格數為150格，用它測量某負載消耗的功率時，指針偏轉100格。求負載消耗的功率。解：先求功率表的分格常數：

W/格被測功率：W四、低功率因數功率表低功率因數功率表的用途低功率因數功率表的構造低功率因數功率表的使用1、低功率因數功率表的用途用普通功率表測量低功率因數電路的功率，不僅讀數困難，而且測量誤差很大。因此，必須采用專門的低功率因數功率表。低功率因數功率表是專門用來測量低功率因數負載功率的儀表。2、低功率因數功率表的構造工作原理與普通功率表基本相同，在構造上的不同之處主要有：

1．標度尺應按較低的功率因數來刻度。

2．為了減小摩擦，提高靈敏度，通常采用游絲支撐、光標指示結構。使儀表在較小的轉矩下工作。

3．在儀表結構上采用誤差補償措施。加補償線圈

通過補償線圈的電流抵消了電流線圈中因流過電壓線圈支路的電流所造成的誤差，從而在功率表的讀數中消除了電壓線圈支路功率損耗的影響。加補償電容電容器C并聯在電壓支路的附加電阻的一部分上，從而可以使原來的電感電路轉變?yōu)榧冸娮栊噪娐?，達到消除誤差的目的。D34－W型低功率因數功率表

3、低功率因數功率表的使用1．要正確接線低功率因數功率表的接線也應遵守“發(fā)電機端守則”。對具有補償線圈的低功率因數功率表，必須采用電壓線圈后接的接線方式。2．要正確讀數低功率因數功率表的分格常數Ｃ可按下式計算:

式中額定功率因數cosjＮ<1

被測功率:Ｐ＝C·α應注意，使用低功率因數功率表時，被測電路的功率因數cosj不得大于功率表額定功率因數cosjＮ。否則會發(fā)生儀表電壓、電流量程并未達到額定值，而指針卻已超出滿刻度，從而造成儀表的損壞。思考與練習電動系儀表在結構上與電磁系儀表有什么不同?為什么電動系儀表的準確度比電磁系儀表高?電動系功率表的標度尺與電動系電流表的標度尺有什么不同？為什么?怎樣擴大功率表的功率量程?測量功率時，除了要用功率表外，為什么同時還要用電流表和電壓表?有一單相感性負載，有功功率為99W，電流為0.9A，cosj＝0.5，用量程為1/2A、150／300V的D19－W型功率表測量該負載功率，問應怎樣選擇其量程?如果功率表的標度尺分格數為150格，選用上述量程時，指針指示為50格，求負載實際消耗功率為多少?畫出“功率表電壓線圈前接”和“功率表電壓線圈后接”的接線圖，并說明其適用范圍。為什么功率表指針會發(fā)生反轉現象?什么情況下功率表指針發(fā)生反轉?一旦發(fā)生反轉應如何處理?使用低功率因數功率表時，被測電路的功率因cosφ不得大于功率表額定功率因數cosφN。否則會發(fā)生儀表電壓、電流量程并未達到額定值，而指針卻已超出滿刻度的情況，從而造成儀表的損壞。返回章目錄§6-2三相有功功率的測量1.掌握一表法測量三相有功功率的適用范圍、接線和讀數方法。2.掌握兩表法測量三相有功功率的適用范圍、接線和讀數方法。3.掌握三表法測量三相有功功率的適用范圍、接線和讀數方法。4.掌握三相有功功率表的組成和使用方法。一、一表法1、適用范圍：測量三相對稱負載的有功功率2、測量結果：按一表法接線，則三相總功率P＝3P1Y接對稱負載

△接對稱負載

人工中點法

二、三表法1、適用范圍：測量三相四線制不對稱負載的有功功率2、測量結果：按三表法接線，三相總功率P＝P1+P2+P3三、兩表法

1、適用范圍：對于三相三線制電路，不論負載是否對稱，也不論負載是星形連接還是三角形連接，都能用兩表法來測量三相負載的有功功率

2、測量結果：按兩表法接線，三相總功率P＝P1+P23、兩表法接線規(guī)則

（1）兩只功率表的電流線圈分別串聯在任意兩相線上，使通過線圈的電流為線電流，電流線圈的發(fā)電機端必須接到電源一側。（2）兩只功率表電壓線圈的發(fā)電機端應分別接到該表電流線圈所在的相線上，另一端則共同接到沒有接功率表電流線圈的第三相上，如圖所示。兩表法測量三相三線制負載功率四、三相有功功率表D33－W型三相有功功率表三相有功功率表接線圖1、電動系三相功功率2、鐵磁電動系三相功率表

安裝式三相有功功率表通常采用鐵磁電動系測量機構，并做成兩元件，其工作原理與兩表法原理一樣。思考與練習畫出一表法接線圖，說明適用范圍。簡述兩表法接線規(guī)則。畫出兩表法接線圖，說明適用范圍。畫出三表法接線圖，說明適用范圍。返回章目錄§6-3三相無功功率的測量1.熟悉一表跨相法測量三相無功功率的適用范圍、接線和讀數方法。2.熟悉兩表跨相法測量三相無功功率的適用范圍、接線和讀數方法。3.熟悉三表跨相法測量三相無功功率的適用范圍、接線和讀數方法。4.了解鐵磁電動系三相無功功率表的組成和使用方法。一、一表跨相法適用范圍；三相電路完全對稱的情況。測量結果：按一表跨相法接線，將該功率表的讀數乘以，即得三相無功功率。已知Q＝UIsinj=UIcos(900－j)

如果設法使電壓U與電流I之間的相位差等于(900－j)，那么，功率表就能夠用來測量無功功率了。由相量圖看出，當三相電路完全對稱時，線電壓Uvw與電流Iu