電工儀表與測(cè)量(第四版)第六章_元器件參數(shù)測(cè)量?jī)x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(cè)量電功率的測(cè)量第一節(jié)直流電流表與電壓表電動(dòng)系儀表和電磁系儀表在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別電動(dòng)系儀表和電磁系儀表在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別 電動(dòng)系儀表和電磁系儀表在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別是：用可動(dòng)線圈代替了可動(dòng)鐵片，這樣就基本上消除了磁滯和渦流的影響，使電動(dòng)系儀表的準(zhǔn)確度得到了提高，所以在需要精密測(cè)量交流電流、電壓時(shí)，多采用電動(dòng)系儀表。 電動(dòng)系儀表結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)電動(dòng)系儀表結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn) 電動(dòng)系儀表結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是它有固定線圈和可動(dòng)線圈，兩者可分別通過(guò)兩個(gè)不同的電流，這就使得電動(dòng)系儀表能夠測(cè)量電功率、相位等與兩個(gè)電量有關(guān)的量。一、電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)一、電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu) 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

2、 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理 電動(dòng)系儀表的特點(diǎn) 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)電動(dòng)系測(cè)量機(jī)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(chǎng)；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(jìn)入可動(dòng)線圈的作用。電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)是利用兩個(gè)通電線圈之間產(chǎn)生電動(dòng)力作用的原理制成的。 當(dāng)固定線圈中通入電流I時(shí)，將產(chǎn)生磁場(chǎng)B。同時(shí)在可動(dòng)線圈中通入電流I2，可動(dòng)線圈中的電流就受到固定線圈磁場(chǎng)的作用力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而推動(dòng)可動(dòng)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(cè)量的大小。電動(dòng)系儀表原理電動(dòng)系儀表原理 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量直流時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)角與兩線圈中電流的乘積成正比。 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量交流電時(shí)，儀表指針的偏轉(zhuǎn)角不僅與通過(guò)兩個(gè)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(dòng)系儀表的優(yōu)點(diǎn)電動(dòng)系儀表的優(yōu)點(diǎn) 準(zhǔn)確度高；交直流兩用，并且能測(cè)量非正弦電流的有效值；能構(gòu)成多種儀表，測(cè)量多種參數(shù)；電動(dòng)系功率表的標(biāo)度尺刻度均勻。電動(dòng)系儀表的缺點(diǎn)電動(dòng)系儀表的缺點(diǎn)儀表讀數(shù)易受外磁場(chǎng)的影響； 本身消耗功率大；過(guò)載能力??； 電動(dòng)系電流表、電壓表的標(biāo)度尺刻度不均勻。鐵磁電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)鐵磁電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu) 二、電動(dòng)系功率表 電動(dòng)系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理 功

4、率表的量程及擴(kuò)大 電動(dòng)系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)系功率表原理電路電動(dòng)系功率表的符號(hào)電動(dòng)系功率表的符號(hào) 匝數(shù)少、導(dǎo)線粗的固定線圈與負(fù)載串聯(lián)，通過(guò)固定線圈的電流等于負(fù)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(xì)的可動(dòng)線圈與分壓電阻Rv串聯(lián)后再與負(fù)載并聯(lián)，加在該支路兩端的電壓等于負(fù)載電壓，所以可動(dòng)線圈又稱為功率表的電壓線圈。電動(dòng)系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)系功率表的結(jié)構(gòu)及工作原理 功率表的量程及擴(kuò)大功率表的量程及擴(kuò)大 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了滿足測(cè)量不同大小功率的需要，往往需要擴(kuò)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(lái)決定。所以，功率量程的擴(kuò)大也

5、要通過(guò)電流量程和電壓量程的擴(kuò)大來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電流量程的擴(kuò)大電流量程的擴(kuò)大 電動(dòng)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(kuò)大電壓量程的擴(kuò)大 擴(kuò)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)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(fù)載的功率因數(shù)cos1時(shí)的情況。而感性或容性負(fù)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(shí)，要使功率表的電流量程略大于被測(cè)電流，電壓量程略高于被測(cè)電壓。例例有一感性負(fù)載，額定功率為400W，額定電壓為220V，cos0.75?，F(xiàn)要用功率表去測(cè)量它實(shí)際消耗的功率，試選擇所用功率表的量程。 解：因?yàn)樨?fù)載額定電壓為220V，應(yīng)選功率表電壓量程為300V。 負(fù)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(shí)，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(cè)功率的電流和電壓相適應(yīng)。 在使用功率表時(shí)，不僅要注意使被測(cè)功率不超過(guò)儀表的功率量程，通常還要用電流表、電壓表去監(jiān)視被測(cè)電路的電流和電壓，使之不超過(guò)功率表的電流量程和電壓量程，以確保儀表安全可靠地運(yùn)行。 2. 要正確接線要正確接線 功率表應(yīng)按照“發(fā)電機(jī)端守則”進(jìn)行接線。 發(fā)電機(jī)端守則的內(nèi)容： 電流線圈：使電流從發(fā)電機(jī)端流入，電流線圈與負(fù)載串聯(lián)。 電壓線圈：保證電流從發(fā)電機(jī)端流入，電壓線圈支路與負(fù)載并聯(lián)。功率表的接線方式 電壓線圈前接方式，適用于負(fù)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(fù)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(yùn)行，常將電流表、電壓表與功率表聯(lián)合使用。功率表指針?lè)雌F(xiàn)象及處理 實(shí)際測(cè)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(fù)載端含有電源，并且負(fù)載不是消耗而是發(fā)出功率時(shí)；三相電路的功率測(cè)量中。 解決方法在切斷電源之后，將電流線圈的兩個(gè)接線端對(duì)調(diào)，并且將測(cè)量結(jié)果前面加上負(fù)號(hào)。但不得調(diào)換功率表電壓線圈支路的兩個(gè)接線端。 功率表的錯(cuò)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?cái)?shù)。當(dāng)選用不同的量程時(shí)，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?cái)?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(cè)功率：PCmNNIUC 功率表的分格常數(shù)也可按下式計(jì)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(cè)量某負(fù)載消耗的功率時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)100格。求負(fù)載消耗的功率。 解：先求功率表的分格常數(shù)： W/格 被測(cè)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(cè)量低功率因數(shù)電路的功率，不僅讀數(shù)困難，而且測(cè)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(lái)測(cè)量低功率因數(shù)負(fù)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(lái)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(bǔ)償措施。加補(bǔ)償線圈 通過(guò)補(bǔ)償線圈的電流抵消了電流線圈中因流過(guò)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(bǔ)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(lái)的電感電路轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸娮栊噪娐?，達(dá)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(jī)端守則”。對(duì)具有補(bǔ)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(jì)算: 式中額定功率因數(shù)cos1 被測(cè)功率 :CmNNNcosIUC 應(yīng)注意，使用低功率因數(shù)功率表時(shí)，被測(cè)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(huì)發(fā)生儀表電壓、電流量程并未達(dá)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(dòng)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(dòng)系儀表的準(zhǔn)確度比電磁系儀表高? 電動(dòng)系功率表的標(biāo)度尺與電動(dòng)系電流表的標(biāo)度尺有什

12、么不同？為什么? 怎樣擴(kuò)大功率表的功率量程? 測(cè)量功率時(shí)，除了要用功率表外，為什么同時(shí)還要用電流表和電壓表? 有一單相感性負(fù)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(cè)量該負(fù)載功率，問(wèn)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(shí)，指針指示為50格，求負(fù)載實(shí)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(shuō)明其適用范圍。 為什么功率表指針會(huì)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(cè)量 一、一表法適用范圍：測(cè)量三相對(duì)稱

13、負(fù)載的有功功率測(cè)量結(jié)果：按一表法接線，則三相總功率P3P1Y接對(duì)稱負(fù)載 接對(duì)稱負(fù)載 人工中點(diǎn)法 二、三表法適用范圍：測(cè)量三相四線制不對(duì)稱負(fù)載的有功功率測(cè)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(duì)于三相三線制電路，不論負(fù)載是否對(duì)稱，也不論負(fù)載是星形連接還是三角形連接，都能用兩表法來(lái)測(cè)量三相負(fù)載的有功功率 測(cè)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(guò)線圈的電流為線電流，電流線圈的發(fā)電機(jī)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(jī)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(cè)量三相三線制負(fù)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(dòng)系三相功率表 安裝式三相有功功率表通常采用鐵磁電動(dòng)系測(cè)量機(jī)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(shuō)明適用范圍。 簡(jiǎn)述兩表法接線規(guī)則。 畫出兩表法接線圖,說(shuō)明適用范圍。 畫出三表法接線圖,說(shuō)明適用范圍。返回章目錄第三節(jié)三相無(wú)功功率的測(cè)量一、一表跨相法 適用范圍；三相電路完全對(duì)稱的情況。 測(cè)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(wú)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(lái)測(cè)量無(wú)功功率了。由相量圖看出，當(dāng)三相電路完全對(duì)稱時(shí)，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?qǐng)Da所示的接線方式進(jìn)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(wú)功功率：3sin331UIQQ二、兩表跨相法 適用范圍：適用于三相電路對(duì)稱的情況。由于供電系統(tǒng)電源電壓不對(duì)稱的情況是難免的，而兩表跨相法在此情況下測(cè)量的誤差較小，因此此法仍然適用。 測(cè)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(wú)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(duì)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(wú)功功率:sin3)sin2(23)(2321UIUIQQQ三、三表跨