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1、2.4 电动系仪表及功率的测量,一、电动系仪表的结构,1. 结构,有两个线圈： 固定线圈和可 动线圈。 可动线圈与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。,2. 工作原理,固定线圈中的电流 I1 ( i1 ) 磁场 可动线圈中的电流 I2 ( i2 )与磁场相互作用电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，,用电动系测量机构测量直流电时，可动线圈受到的转动力矩M与通过两线圈的电流I、I的乘积成正比，即 当转动力矩M与反作用力矩Mf 相等时，即MMf 时,仪表指针的偏转角为,仪表的转动转矩 通入直流时，M=k1I1I2,通入交流时， M=k1I1I2cos,i1和i2的有效值,i1和i2之间 的
2、相位差,结论: 指针偏转的角度与两个电流(对交流为有效值)的乘积成正比。,二 电动系仪表的技术特点,（1）准确度高（可达0.10.05级），交直流两用，还可测量非正弦； （2）频率特性好； （3）易受外磁场影响； （4）本身消耗功率大，电压表内阻较小； （5）仪表的过载能力差； （6）刻度不均匀； （7）价格较高。,电动系电流表 同磁电式仪表相同，电动式仪表的活动线圈也要用比较细的导线绕制，动圈电流也是通过游丝导入，所以动圈允许通过的电流不能太大。作为小量程电流表使用时，固定线圈与可动线圈串联，作为大量程使用时，由于可动线圈不允许通过大电流，故可动线圈只能与固定线圈并联。 测量0.5A电流时：
3、I1=I2=I =KI2 量程大于0.5A时：设 I1=k1I，I2=k2I，cos=k3则,小量程电流表，固定线圈可与可动线圈串联,大量程电流表，固定线圈可 与可动线圈并联,电动式电压表 电动式电压表一般是把定圈和动圈串联以后再 根据量程大小，串联不同的附加电阻。,三 单相电动系功率表,D26-W型便携式单相功率表,(一)单相功率表的结构和工作原理,1.结构 静圈(固定线圈)： 称为瓦特表的电流线圈 匝数少，导线粗，与负载串联，作为电流线圈。 动圈(可动线圈)：称为瓦特表的电压线圈 匝数多，导线细，与负载并联，作为电压线圈。,原理示意图,2.工作原理,是电压支路的总电阻，即动圈电阻和附加电阻
4、之和。 I2正比U，且可认为i2与u同相,I,(二)单相电功率表的使用方法,1功率表的量程及其选择 电流量程IN 电压量程UN 功率量程PN D19-W.型功率表的电流量程为5/10 A ， 电压量程为150/300 V ， 其功率量程有:,P1=5X150=750 W P2=10X150=1500 W 或P2=5X300=1500 W P3 =10X300=3 000 W,有一感性负载，额定功率为400W，额定电压为220V ,功率因数为0.75 。现用D19- W.型功率表的电流量程为2.5/5 A ，电压量程为150/300 V ，去测量它实际消耗的功率，试选择所用功率表的量程。 解:因
5、为负载额定电压为220V，应选功率表电压量程为300V负载额定电流为I=2.42 A 故确定选用电流量程为2.5 A ，电压量程为300V，功率量程为300*2. 5= 750W的功率表。,在使用功率表时，不仅要注意使被测功率不超过仪表的功率量程，通常还要用流表、电压表去监视被测电路的电流和电压，使之不超过功率表的电流量程和电压量程，确保仪表安全可靠地运行。,2正确接线,1.电流线圈与负载串联 2.电压线圈与负载并联 3.两线圈端同接高电位端（或同接低电位端）,图（a）适用于负载阻抗远大于电流线圈阻抗，称为 “瓦特表电压支路前接”； 图（b）适用于负载阻抗远小于电流线圈阻抗，称为 “瓦特表电压
6、支路后接”。 1）电压线圈前接法（负载电阻远大于电流线圈电阻） 2）电压线圈后接法（负载电阻远小于电压线圈电阻）,案例：用互感器扩大单相功率表量程,如果被测电路功率大于功率表量程，则必须加接电流互感器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图所示。电路实际功率为 Pk1k2P1 用电流互感器和电压互感器扩大单相功率表量程,多量程(量程的扩大),图1 电流量程的扩大,图2 电压量程的扩大,3正确操作,1）换量程时应停电 2）顺序测量 3）反偏时的处理（电流端钮接线交换）,4正确读数,1）求分格常数 2）读偏转指示格数 D 3）计算实测功率 P=CD 式中P为被测功率,C为标尺的每格瓦数,又称瓦特表的功
7、率常数。,四 低功率因数瓦特表 1.低功率因数功率测量的特殊问题 在功率测量中常遇到被测电路功率因数很低的情况，从原理 上说，普通的电动式瓦特表也可以用于低功率因数电路的功率测 量，但在实际上，存在以下问题： （1）读数误差大； （2）测量误差大； （3）角误差大。 所谓角误差是指在普通瓦特表电压支路中由于忽略了电压 线圈的感抗,而认为电压支路中的电压与电流同相，这样所引起 的误差称为角误差。,2.普通的电动式瓦特表变低功率因数瓦特表办法 1).结构上采用补偿 在低功率因数瓦特表中，采取了特殊措施来减小误差，下面 列举两种： （1）采用补偿线圈的低功率因数瓦特表； （2）采用补偿电容的低功率因
8、数瓦特表。,采用补偿线圈的低功率因数瓦特表,采用补偿电容的低功率因数瓦特表,补偿线圈,补偿电容,2)重新刻度 低功率因数瓦特表是在较低的额定功率因数（通常cosn=0.1 或cosn=0.2 ）的条件下刻度的。因此，其功率常数为：,注意：cosn并非测量时负载的功率因数，而是在电流量限、电 压量限下指针满刻度偏转时的功率因数。,五 三相有功功率的测量,一、用单相功率表测三相功率 一表法 适用于电压、负载对称的系统。三相负载的总功率，等于功率表读数的三倍。,二表法 适用于三相三线制，通过电流线圈的电流为线电流，加在电压线圈上的电压为线电压，三相总功率等于两表读数之和。,共C相法的相量图如何画?,
9、P1 = UAB IA cos = Ul Il cos (30+ ) P2 = UCB IC cos = Ul Il cos (30- ) P = P1+ P2 = Ul Il cos (30 )+ Ul Il cos (30+ ) = 0 P1=P2 = +30 或-30 P1=2P2 或P1=1/2P2 = +60 或-60 P1=0或P2 当 60时，P1为正值，P2为负值，P = P1 P2,功率表达式,1.负载对称并为阻性时，两表读数相等。 2.负载对称且功率因数为0.5，有一只功率表读数为0。 3.负载对称且功率因数小于0.5，一只功率表读数为负值。,在三相三线制电路中,广泛采用两
10、功率表来测量三相功率。 证明: 三相瞬时功率p = pA+ pB+ pC = uA iA + uB iB + uC iC 因为，iA+ iB+ iC= 0 所以 p = uA iA + uB iB + uC(iA iB) iC = (uA uC ) iA + ( uB uC ) iB = uAC iA + uBC iB = p1+ p2,实际应用,实用中，常用一个三相功率表（二元功率表）代替两个单相功率表来测量功率，,将两只或三只或 单相功率表的可动线 圈装在一个公共转轴 上即组成两元件或三 元件的三相功率表， 分别用于三相三线制 与三相四线制。其公 共转轴的转矩直接反 映三相总功率，因此 可从标尺上直接读出 三相功率。,两元件三相功率表结构,三表法 适用于三相四线制，电压、负载不对称的系统，被测三相总功率为三表读数之和，即,六 三相无功功率的测量,三相无功功率的测量思路,有功功率表通过改变接线和重新刻度等就变为无功功率表（跨相接线法） 跨相90无功功率表(改变接线并重新刻度),三相电路无功功率测量方法,一表跨相法,Q =,只适用于三相电路完全对称的情况,两表跨相法,三表跨相法,七 电动系比率表的一般原理,电动系相位表,