電工儀表及測量4

1、電動系儀表用于交流精密測量及作為標(biāo)準(zhǔn)表，與電動系儀表用于交流精密測量及作為標(biāo)準(zhǔn)表，與電磁系相比最大區(qū)別是以可動線圈代替可動鐵芯，電磁系相比最大區(qū)別是以可動線圈代替可動鐵芯，可以消除磁滯和渦流的影響，使它的準(zhǔn)確度得到可以消除磁滯和渦流的影響，使它的準(zhǔn)確度得到提高。另外電動系有固定和可動兩套線圈，可以提高。另外電動系有固定和可動兩套線圈，可以用來測量象功率、電能等這類與兩個電量有關(guān)的用來測量象功率、電能等這類與兩個電量有關(guān)的物理量。物理量。電動系儀表是由可動線圈中電流所產(chǎn)生的磁場與電動系儀表是由可動線圈中電流所產(chǎn)生的磁場與一個或幾個固定線圈中的電流所產(chǎn)生的磁場相互一個或幾個固定線圈中的電流所產(chǎn)生的

2、磁場相互作用而工作的儀表。作用而工作的儀表。電動儀表驅(qū)動裝置電動儀表驅(qū)動裝置=固定線圈固定線圈+可動線圈可動線圈電動系儀表的結(jié)構(gòu)如圖所示。固定線圈分為二段，目的電動系儀表的結(jié)構(gòu)如圖所示。固定線圈分為二段，目的是為了獲得較均勻的磁場分布，也便于改換電流量程?？墒菫榱双@得較均勻的磁場分布，也便于改換電流量程?？蓜硬糠职蓜泳€圈、指針、阻尼翼片等。它們均動部分包括可動線圈、指針、阻尼翼片等。它們均固定在轉(zhuǎn)軸上。游絲既作為產(chǎn)生反作用力矩又作為引固定在轉(zhuǎn)軸上。游絲既作為產(chǎn)生反作用力矩又作為引導(dǎo)電流的元件。阻尼力矩由空氣阻尼裝置產(chǎn)生，圖中為導(dǎo)電流的元件。阻尼力矩由空氣阻尼裝置產(chǎn)生，圖中為阻尼箱。阻尼箱。

3、若把固定線圈繞在鐵心上，就構(gòu)成鐵磁電動系儀表。這種若把固定線圈繞在鐵心上，就構(gòu)成鐵磁電動系儀表。這種儀表優(yōu)點(diǎn)是：磁場強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩大。但由于鐵磁材料的磁滯和儀表優(yōu)點(diǎn)是：磁場強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩大。但由于鐵磁材料的磁滯和渦流損耗，會造成誤差。鐵磁材料因?yàn)榇嬖诜蔷€性影響故渦流損耗，會造成誤差。鐵磁材料因?yàn)榇嬖诜蔷€性影響故對鐵心材料要求較高，多用于安裝式儀表。對鐵心材料要求較高，多用于安裝式儀表。電動系儀表的固定線圈通入直流電流電動系儀表的固定線圈通入直流電流I1，產(chǎn)生一磁場其磁，產(chǎn)生一磁場其磁感應(yīng)強(qiáng)度為感應(yīng)強(qiáng)度為1，若可動線圈通入電流，若可動線圈通入電流I2，則可動線圈在，則可動線圈在磁場中受到電磁力矩磁場中受到電

4、磁力矩M。并在這個力矩的作用下，驅(qū)使它。并在這個力矩的作用下，驅(qū)使它產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，如圖所示。產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，如圖所示。直流時：直流時：上式表示，電動系儀表測量直流時，其可動部分上式表示，電動系儀表測量直流時，其可動部分的偏轉(zhuǎn)角與兩線圈電流的乘積有關(guān)，可測交流。的偏轉(zhuǎn)角與兩線圈電流的乘積有關(guān)，可測交流。11 2Mk B I121IkB 12 1 21 2Mk k I IkI IMM1 21 2kI IKI ID1 2DkI I上式表示，電動系儀表測量直流時，其可動部分上式表示，電動系儀表測量直流時，其可動部分的偏轉(zhuǎn)角與兩線圈電流的乘積成比例，的偏轉(zhuǎn)角與兩線圈電流的乘積成比例，兩線圈通入交流時：兩線圈通入交

5、流時：212121 21 21sinsin()coscos(2)2coscos(2)mmmmm kiikIwtIwtkI IwtkI IkI Iwtcos21IkIMppMMDcos21IkI1 21 2coscoskI IKI ID上式表明，如果電動系儀表用來測量交流其指針偏轉(zhuǎn)上式表明，如果電動系儀表用來測量交流其指針偏轉(zhuǎn)角角與兩線圈的電流有效值和它們間的相位差余弦的與兩線圈的電流有效值和它們間的相位差余弦的乘積有關(guān)。乘積有關(guān)。準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度高可以交直流兩用，可精確測量電壓、電流、功率可以交直流兩用，可精確測量電壓、電流、功率還可以測量功率因數(shù)、頻率、電容、電感和相位還可以測量功率因數(shù)、頻率

6、、電容、電感和相位差差易受外磁場影響易受外磁場影響本身消耗的功率較大本身消耗的功率較大過載能力小過載能力小電動系電流表、電壓表的標(biāo)度尺刻度不均勻電動系電流表、電壓表的標(biāo)度尺刻度不均勻電流表的指針偏轉(zhuǎn)角電流表的指針偏轉(zhuǎn)角與電流平方成比例。和電磁系一樣，與電流平方成比例。和電磁系一樣，為了使儀表有足夠安匝數(shù)，當(dāng)被測電流為一定時，要求線為了使儀表有足夠安匝數(shù)，當(dāng)被測電流為一定時，要求線圈有足夠匝數(shù)，這就使得內(nèi)阻和表耗功率都增大，一般電圈有足夠匝數(shù)，這就使得內(nèi)阻和表耗功率都增大，一般電動系儀表內(nèi)阻比電磁系還大。電動系電流表和電磁系一樣，動系儀表內(nèi)阻比電磁系還大。電動系電流表和電磁系一樣，也不采用分流器

7、擴(kuò)程，理由與電磁系相同，常用的擴(kuò)程方也不采用分流器擴(kuò)程，理由與電磁系相同，常用的擴(kuò)程方法是改變線圈的串并聯(lián)組合，交流擴(kuò)程方法則多用互感器。法是改變線圈的串并聯(lián)組合，交流擴(kuò)程方法則多用互感器。在電流表的基礎(chǔ)上串聯(lián)附加電阻構(gòu)成電動系電壓表在電流表的基礎(chǔ)上串聯(lián)附加電阻構(gòu)成電動系電壓表電動系電壓表可動部分的偏轉(zhuǎn)角與被測電壓的平電動系電壓表可動部分的偏轉(zhuǎn)角與被測電壓的平方有關(guān)，其標(biāo)尺同樣具有平方特性，為不均勻刻方有關(guān)，其標(biāo)尺同樣具有平方特性，為不均勻刻度。度。多量限的電動系電壓表，主要是利用附加電阻的多量限的電動系電壓表，主要是利用附加電阻的改變來實(shí)現(xiàn)的。附加電阻的接法見圖。電動系電改變來實(shí)現(xiàn)的。附加電

8、阻的接法見圖。電動系電壓表和電磁系電壓表一樣，既要保證線圈能產(chǎn)生壓表和電磁系電壓表一樣，既要保證線圈能產(chǎn)生足夠的磁化力，又要盡量減少匝數(shù)，以免產(chǎn)生頻足夠的磁化力，又要盡量減少匝數(shù)，以免產(chǎn)生頻率誤差和溫度誤差。所以電動系電壓表具有較大率誤差和溫度誤差。所以電動系電壓表具有較大表耗電流，或者說它的內(nèi)阻比較小。表耗電流，或者說它的內(nèi)阻比較小。有些電壓表為了適應(yīng)較寬頻率范圍的測量，可采有些電壓表為了適應(yīng)較寬頻率范圍的測量，可采用并聯(lián)電容的辦法，如圖所示用并聯(lián)電容的辦法，如圖所示電動系功率表有兩個線圈，其中固定線圈與負(fù)電動系功率表有兩個線圈，其中固定線圈與負(fù)載串聯(lián)，以反映負(fù)載的電流；可動線圈串接一載串聯(lián)

9、，以反映負(fù)載的電流；可動線圈串接一定的附加電阻，然后與負(fù)載并聯(lián)，以反映負(fù)載的定的附加電阻，然后與負(fù)載并聯(lián)，以反映負(fù)載的電壓，其電路見圖。電壓，其電路見圖。如果功率表接在直流電路上，則通過線圈的電如果功率表接在直流電路上，則通過線圈的電流流I 1就等于負(fù)載電流，通過可動線圈的電流就等于負(fù)載電流，通過可動線圈的電流I2，在附加電阻和線圈電阻保持不變的情況下，在附加電阻和線圈電阻保持不變的情況下，正比于負(fù)載兩端的電壓，即：正比于負(fù)載兩端的電壓，即：UIP如果功率表接在交流電路上，并假使附加電阻如果功率表接在交流電路上，并假使附加電阻Rad較大，并聯(lián)支路（電壓支路）的感抗可略去較大，并聯(lián)支路（電壓支路

10、）的感抗可略去不計(jì)，電流（固定）線圈電流不計(jì)，電流（固定）線圈電流I1。又由于并。又由于并聯(lián)支路已假定為阻性電路，聯(lián)支路已假定為阻性電路，I2與同相，所以與同相，所以I1與與I2之間的相位差角之間的相位差角就等于與之間的相位就等于與之間的相位差差，其相量關(guān)系見圖。，其相量關(guān)系見圖?？梢?，電動系功率表既可用來測量直流功率也可可見，電動系功率表既可用來測量直流功率也可以用來測量交流功率，并且可以用來測量交流功率，并且可?用同一刻度。用同一刻度。UIcosPD9-W14多量限電動系功率表，額定值多量限電動系功率表，額定值5/10A；150/300V5A、150V量限；功率量限量限；功率量限750W5

11、A、300V量限；功率量限量限；功率量限1500W10A、150V量限；功率量限量限；功率量限1500W10A、300V量限；功率量限量限；功率量限3000W功率表量限的正確選擇功率表量限的正確選擇功率表的正確接法必須遵守功率表的正確接法必須遵守“發(fā)電發(fā)電機(jī)端機(jī)端”守則守則選擇正確的功率表接線方式選擇正確的功率表接線方式正確讀取功率表的示值正確讀取功率表的示值功率表量程包括功率、電壓、電流三個因功率表量程包括功率、電壓、電流三個因素。功率量程表示負(fù)載功率因數(shù)素。功率量程表示負(fù)載功率因數(shù)cos=1，電流和電壓均為額定值時的乘積。若電流和電壓均為額定值時的乘積。若cos，即使電壓與電流均達(dá)額定，功

12、率也，即使電壓與電流均達(dá)額定，功率也不會達(dá)到額定值。可見功率表的量程選擇，不會達(dá)到額定值?？梢姽β时淼牧砍踢x擇，實(shí)則就是選擇電流和電壓的額定值。在實(shí)實(shí)則就是選擇電流和電壓的額定值。在實(shí)際測量中，為保護(hù)功率表，應(yīng)接入電流表際測量中，為保護(hù)功率表，應(yīng)接入電流表和電壓表，以監(jiān)視負(fù)載電流和電壓不超過和電壓表，以監(jiān)視負(fù)載電流和電壓不超過功率表的額定電壓和額定電流。功率表的額定電壓和額定電流。例：有一感性負(fù)載，其功率約為例：有一感性負(fù)載，其功率約為1000W，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為0.8，工作在工作在220V電路中，如用電路中，如用D9-W14多量限電動系功率表多量限電動系功率表測量負(fù)載實(shí)際功率，應(yīng)怎樣選

13、擇量限？測量負(fù)載實(shí)際功率，應(yīng)怎樣選擇量限？解：因負(fù)載工作于解：因負(fù)載工作于220V電路中，故表額定電壓量程應(yīng)選電路中，故表額定電壓量程應(yīng)選為為300V，負(fù)載電流如下，負(fù)載電流如下所以功率表應(yīng)選用所以功率表應(yīng)選用300V，10A量限量限若負(fù)載工作于若負(fù)載工作于110V電路中，其它條件不變，又應(yīng)如何？電路中，其它條件不變，又應(yīng)如何？P1000I=5.68(A)Ucos220 0.8P1000I=11.36(A)Ucos110 0.8低功率因數(shù)功率表低功率因數(shù)功率表低功率表因數(shù)功率測量的特殊問題低功率表因數(shù)功率測量的特殊問題低功率因數(shù)功率表低功率因數(shù)功率表低功率因數(shù)功率表的使用低功率因數(shù)功率表的使用

14、三相交流電路在實(shí)際工程上應(yīng)用很廣，因此對三三相交流電路在實(shí)際工程上應(yīng)用很廣，因此對三相交流電路進(jìn)行功率測量由為重要。相交流電路進(jìn)行功率測量由為重要。三相功率的測量方法：三相交流電路分為完全對三相功率的測量方法：三相交流電路分為完全對稱電路稱電路(電源對稱、負(fù)載對稱電源對稱、負(fù)載對稱)和不對稱電路，而和不對稱電路，而不對稱電路又分為簡單不對稱電路不對稱電路又分為簡單不對稱電路(電源對稱，負(fù)電源對稱，負(fù)載不對稱載不對稱)和復(fù)雜不對稱電路和復(fù)雜不對稱電路(電源和負(fù)載都不對電源和負(fù)載都不對稱稱)。 跟據(jù)三相交流電路特點(diǎn)不同，其測量方法跟據(jù)三相交流電路特點(diǎn)不同，其測量方法也不同。也不同。用一表法測量對稱

15、三相電路的有功功率。即利用用一表法測量對稱三相電路的有功功率。即利用一只單相功率表直接測量三相完全對稱的電路中一只單相功率表直接測量三相完全對稱的電路中任意一相的功率，然后將其讀數(shù)乘以任意一相的功率，然后將其讀數(shù)乘以3 3，便可得出，便可得出三相交流電路所消耗功率。三相交流電路所消耗功率。但如果被測電路的中點(diǎn)不便于接線，或負(fù)載不能但如果被測電路的中點(diǎn)不便于接線，或負(fù)載不能斷開時，則應(yīng)按圖所示的線路進(jìn)行測量。圖中，斷開時，則應(yīng)按圖所示的線路進(jìn)行測量。圖中，電壓支路的非發(fā)電機(jī)端所接的是人工中點(diǎn)，即該電壓支路的非發(fā)電機(jī)端所接的是人工中點(diǎn)，即該人工中點(diǎn)是由兩個與電壓支路阻抗人工中點(diǎn)是由兩個與電壓支路阻

16、抗值相同的阻抗值相同的阻抗接成星形而形成的。接成星形而形成的。（）兩只功率表的電流線圈分別串接任意兩相，（）兩只功率表的電流線圈分別串接任意兩相，但電流線圈的發(fā)電機(jī)端必須接到電源側(cè)；但電流線圈的發(fā)電機(jī)端必須接到電源側(cè)；（）兩功率表的電壓線圈的發(fā)電機(jī)端，必須分（）兩功率表的電壓線圈的發(fā)電機(jī)端，必須分別接到各自電流線圈所在的相上，而另一端接在別接到各自電流線圈所在的相上，而另一端接在公共相上。公共相上。只要是三相三線制（只要是三相三線制（ia+ib+ic=0），不論負(fù)載），不論負(fù)載是否對稱，兩功率表讀數(shù)之和等于三相總功率。是否對稱，兩功率表讀數(shù)之和等于三相總功率。P=P1+P2兩只表的讀數(shù)無任何意義兩只表的讀數(shù)無任何意義用兩只功率表的讀數(shù)計(jì)算無功功率的方法用兩只功率表的讀數(shù)計(jì)算無功功率的方法用兩只有功功率表的讀數(shù)計(jì)算功率因數(shù)的方法用兩只有功