電工儀表與測量(第四版)第六章_元器件參數(shù)測量儀器的使用

1、第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第6章電功率的測量電功率的測量第一節(jié)直流電流表與電壓表電動系儀表和電磁系儀表在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別電動系儀表和電磁系儀表在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別 電動系儀表和電磁系儀表在結(jié)構(gòu)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(zhǔn)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(jié)構(gòu)上的特點電動系儀表結(jié)構(gòu)上的特點 電動系儀表結(jié)構(gòu)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(guān)的量。一、電動系測量機構(gòu)一、電動系測量機構(gòu) 電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

2、 電動系測量機構(gòu)的工作原理 電動系儀表的特點 電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)電動系測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 固定線圈一般都分成兩段,其目的是：能獲得較均勻的磁場；便于改換電流量程。 游絲的作用除了產(chǎn)生反作用力矩外，還起引導(dǎo)電流進入可動線圈的作用。電動系測量機構(gòu)的工作原理電動系測量機構(gòu)的工作原理 電動系測量機構(gòu)是利用兩個通電線圈之間產(chǎn)生電動力作用的原理制成的。 當(dāng)固定線圈中通入電流I時，將產(chǎn)生磁場B。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(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，從而推動可動部分發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直到與游絲產(chǎn)生的反作用力矩相平衡為止，指針停在某一位置，指示出被

3、測量的大小。電動系儀表原理電動系儀表原理 電動系測量機構(gòu)測量直流時，指針的偏轉(zhuǎn)角與兩線圈中電流的乘積成正比。 電動系測量機構(gòu)測量交流電時，儀表指針的偏轉(zhuǎn)角不僅與通過兩個線圈電流的有效值I、I有關(guān)，而且還與兩電流相位差的余弦cos 有關(guān)。電動系儀表的優(yōu)點電動系儀表的優(yōu)點 準(zhǔn)確度高；交直流兩用，并且能測量非正弦電流的有效值；能構(gòu)成多種儀表，測量多種參數(shù)；電動系功率表的標(biāo)度尺刻度均勻。電動系儀表的缺點電動系儀表的缺點儀表讀數(shù)易受外磁場的影響； 本身消耗功率大；過載能力?。?電動系電流表、電壓表的標(biāo)度尺刻度不均勻。鐵磁電動系測量機構(gòu)鐵磁電動系測量機構(gòu) 二、電動系功率表 電動系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理 功

4、率表的量程及擴大 電動系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理電動系功率表的結(jié)構(gòu)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(shù)少、導(dǎo)線粗的固定線圈與負載串聯(lián)，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(shù)多、導(dǎo)線細的可動線圈與分壓電阻Rv串聯(lián)后再與負載并聯(lián)，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。電動系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理電動系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理 功率表的量程及擴大功率表的量程及擴大 實際應(yīng)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

5、要通過電流量程和電壓量程的擴大來實現(xiàn)。 電流量程的擴大電流量程的擴大 電動系功率表的電流量程是可以成倍改變的。兩線圈串聯(lián) 兩線圈并聯(lián)電壓量程的擴大電壓量程的擴大 擴大功率表電壓量程是利用與電壓線圈串聯(lián)不同阻值分壓電阻的方法來實現(xiàn)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】D19W型功率表的電流量程為510A，電壓量程為150300 V，其功率量程有： P1=5150=750W P2=10150=1500W 或P2=5300=1500W P3=10300=3000W這里的功率是指負載的功率因數(shù)cos1時的情況。而感性或容性負載的 cos 1 ，所以，

6、上述量程是指最大功率量程。D26W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。例例有一感性負載，額定功率為400W，額定電壓為220V，cos0.75?，F(xiàn)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(yīng)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2.5 A，電壓量程為300V，功率量程為3002.5=750W的功率表。42. 275. 0220400cosUPI 在選擇功率表的量程時，不僅要注意其功率

7、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(yīng)。 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。 2. 要正確接線要正確接線 功率表應(yīng)按照“發(fā)電機端守則”進行接線。 發(fā)電機端守則的內(nèi)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(lián)。 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(lián)。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

8、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(lián)合使用。功率表指針反偏現(xiàn)象及處理 實際測量中，如果功率表接線正確，但指針仍反轉(zhuǎn)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(diào)，并且將測量結(jié)果前面加上負號。但不得調(diào)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. 要正確讀數(shù) 功率表的標(biāo)度尺上只標(biāo)有分格數(shù)，而不標(biāo)瓦特數(shù)。當(dāng)選用不同的量程時，功率表標(biāo)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(shù)稱為功率表的分格常數(shù)。 UN 功率

9、表的電壓量程 IN 功率表的電流量程 m功率表標(biāo)度尺滿刻度的格數(shù)。 被測功率：PCmNNIUC 功率表的分格常數(shù)也可按下式計算例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(biāo)度尺滿刻度格數(shù)為150格，用它測量某負載消耗的功率時，指針偏轉(zhuǎn)100格。求負載消耗的功率。 解：先求功率表的分格常數(shù)： W/格 被測功率： W51505 . 2300mNNIUC5001005CP四、低功率因數(shù)功率表低功率因數(shù)功率表的用途低功率因數(shù)功率表的構(gòu)造低功率因數(shù)功率表的使用低功率因數(shù)功率表的用途 用普通功率表測量低功率因數(shù)電路的功率，不僅讀數(shù)困難，而且測量誤差很大。因此，必須采用專門的低功率因數(shù)

10、功率表。 低功率因數(shù)功率表是專門用來測量低功率因數(shù)負載功率的儀表。低功率因數(shù)功率表的構(gòu)造低功率因數(shù)功率表的構(gòu)造 工作原理與普通功率表基本相同，在構(gòu)造上的不同之處主要有： 1標(biāo)度尺應(yīng)按較低的功率因數(shù)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(biāo)指示結(jié)構(gòu)。使儀表在較小的轉(zhuǎn)矩下工作。 3在儀表結(jié)構(gòu)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(shù)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(lián)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(zhuǎn)變?yōu)榧冸娮栊噪娐?，達到消除誤差的目的。D34W型低功率因

11、數(shù)功率表 低功率因數(shù)功率表的使用 1要正確接線 低功率因數(shù)功率表的接線也應(yīng)遵守“發(fā)電機端守則”。對具有補償線圈的低功率因數(shù)功率表，必須采用電壓線圈后接的接線方式。 2要正確讀數(shù) 低功率因數(shù)功率表的分格常數(shù)可按下式計算: 式中額定功率因數(shù)cos1 被測功率 :CmNNNcosIUC 應(yīng)注意，使用低功率因數(shù)功率表時，被測電路的功率因數(shù)cos不得大于功率表額定功率因數(shù)cos。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(xí) 電動系儀表在結(jié)構(gòu)上與電磁系儀表有什么不同?為什么電動系儀表的準(zhǔn)確度比電磁系儀表高? 電動系功率表的標(biāo)度尺與電動系電流表的標(biāo)度尺有什

12、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99 W，電流為0.9 A，cos0.5，用量程為1/2A、150300V的D19W型功率表測量該負載功率，問應(yīng)怎樣選擇其量程?如果功率表的標(biāo)度尺分格數(shù)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(zhuǎn)現(xiàn)象?什么情況下功率表指針發(fā)生反轉(zhuǎn)?一旦發(fā)生反轉(zhuǎn)應(yīng)如何處理?返回章目錄第二節(jié) 三相有功功率的測量 一、一表法適用范圍：測量三相對稱

13、負載的有功功率測量結(jié)果：按一表法接線，則三相總功率P3P1Y接對稱負載 接對稱負載 人工中點法 二、三表法適用范圍：測量三相四線制不對稱負載的有功功率測量結(jié)果：按三表法接線，三相總功率PP1+P2+P3三、兩表法 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 測量結(jié)果：按兩表法接線，三相總功率PP1+P2兩表法接線規(guī)則兩表法接線規(guī)則 （1）兩只功率表的電流線圈分別串聯(lián)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(cè)。 （2）兩只功率表電壓線圈的發(fā)電機端應(yīng)分別接到該表電流線圈所在的相線上，另一

14、端則共同接到?jīng)]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D33W型三相有功功率表三相有功功率表接線圖 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(gòu)，并做成兩元件，其工作原理與兩表法原理一樣。思考與練習(xí) 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。返回章目錄第三節(jié)三相無功功率的測量一、一表跨相法 適用范圍；三相電路完全對稱的情況。 測量結(jié)果：按一表跨相法接線，將該功率表的讀數(shù)乘以 ，即得三相無功功率。3 已知Q UIsin UIcos(900) 如果

15、設(shè)法使電壓U與電流I之間的相位差等于(900),那么，功率表就能夠用來測量無功功率了。由相量圖看出，當(dāng)三相電路完全對稱時，線電壓Uvw與電流Iu之間存在的相位差等于（90 ） 。所以，只要按照圖a所示的接線方式進行接線，則功率表的讀數(shù)就是 Q1 = UvwIucos （90 ） = UIsin 只要把Ql乘以 ，則得三相無功功率：3sin331UIQQ二、兩表跨相法 適用范圍：適用于三相電路對稱的情況。由于供電系統(tǒng)電源電壓不對稱的情況是難免的，而兩表跨相法在此情況下測量的誤差較小，因此此法仍然適用。 測量結(jié)果：按兩表跨相法接線，將兩表讀數(shù)之和 乘以 ，就得到三相無功功率。23 采用兩只單相功率表，每表都按一表跨相法的原則接線。 在三相電路對稱的情況下，每只功率表的讀數(shù)Q1和Q2與一表跨相法一樣，都等于 Q1Q2UIsin 三相無功功率:sin3)sin2(23)(2321UIUIQQQ三、三表跨