第四章 電動(dòng)系儀表

第四章電動(dòng)系儀表第三節(jié)功率表第四節(jié)頻率表，相位表和功率因數(shù)第一節(jié)電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)第二節(jié)電動(dòng)系電流表和電壓表學(xué)習(xí)目標(biāo)：

2．理解電動(dòng)系電流表和電壓表的測量線路。

1．了解電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特性。

3．掌握以它們的使用與維修方法。第一節(jié)電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)圖4-1電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖一、結(jié)構(gòu)和工作原理1．結(jié)構(gòu)有兩個(gè)線圈，固定線圈(定圈)和可動(dòng)線圈(動(dòng)圈)。如圖4-1所示。第一節(jié)電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)2．工作原理設(shè)定圈中通過電流為I1

，動(dòng)圈中通過電流為I2

。磁場方向由右手螺旋定則確定。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M

與電流I1

和I2

的乘積成正比，即圖4-3轉(zhuǎn)動(dòng)力矩產(chǎn)生的示意圖第一節(jié)電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)

當(dāng)用于交流電路的測量時(shí)有

當(dāng)可動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)一角度

而達(dá)到平衡，游絲反作用力矩為Mf=D，根據(jù)M=Mf

I1

、I2

為定圈和動(dòng)圈中電流的有效值；(4-1)

為定圈中電流與動(dòng)圈中電流之間的相位差角。

當(dāng)用于交流電路的測量時(shí)有

當(dāng)用于直流電路的測量時(shí)有(4-1)易受外磁場干擾可以交直流兩用電動(dòng)系功率表刻度均勻能構(gòu)成多種線路測量多種參數(shù)準(zhǔn)確度高二、技術(shù)特性第一節(jié)電動(dòng)系測量機(jī)構(gòu)儀表本身消耗功率大過載能力小電動(dòng)系電流表電壓表刻度不均勻第二節(jié)電動(dòng)系電流表和電壓表圖4-4電動(dòng)系電流表原理電路一、電動(dòng)系電流表

電流表指針的偏轉(zhuǎn)角正比于被測電路的平方，即

電動(dòng)系電流表通常做成雙量程的便攜式儀表。

所以，電動(dòng)系電流表標(biāo)度尺的刻度具有平方規(guī)律，其起始部分刻度較密，而靠近上量程部分較疏。第二節(jié)電動(dòng)系電流表和電壓表二、電動(dòng)系電壓表圖4-7三量程電壓表的測量線路

由于電壓表測量時(shí)的電流較小，所以電動(dòng)系電壓表的線圈匝數(shù)較多。

電動(dòng)系電壓表通常做成多量程的便攜式儀表。圖4-6電動(dòng)系電壓表原理電路

當(dāng)附加電阻一定時(shí)，通過測量機(jī)構(gòu)的電流與儀表兩端的電壓成正比。第三節(jié)功率表圖4-8電動(dòng)系功率表的原理電路一、電動(dòng)系功率表1．結(jié)構(gòu)和工作原理

測量功率時(shí)，定圈A與負(fù)載串聯(lián)接入被測電路；動(dòng)圈D與附加電阻Rj串聯(lián)后接入電路。

下面介紹電動(dòng)系功率表的工作原理。第三節(jié)功率表

對于一個(gè)已制成的功率表來說，R2

是一個(gè)常數(shù)得出即

(1)用于直流電路的測量時(shí)，通過定圈電流(4-3)

(2)用于交流電路的測量時(shí)，通過定圈電流等于負(fù)載電流，即第三節(jié)功率表

由式(4-2)可得由于電壓支路中附加電阻Rj

的阻值總是比較大，在工作頻率不太高時(shí)，動(dòng)圈的感抗相比之下可以忽略不計(jì)。即圖4-9功率表向量圖

而通過動(dòng)圈的電流與負(fù)載電壓成正比式中，Z2電壓支路的復(fù)阻抗。(4-4)2．多量程功率表需要注意的是，功率表的不同量程是通過選擇不同的電流量程和電壓量程來實(shí)現(xiàn)的。圖4-10用連片改變功率表的電流量程第三節(jié)功率表

(1)電流的兩個(gè)量程的實(shí)現(xiàn)如圖4-10

所示。3．功率表的選擇及使用方法

②功率表標(biāo)有“*”號的電壓端鈕可以接至電流端鈕的任意一端，而令一個(gè)電壓端則跨接至負(fù)載另一端。功率表的電壓支路是并聯(lián)接入被測電路的。第三節(jié)功率表

(2)功率表的正確接法必須遵守“發(fā)電機(jī)端”的接線規(guī)則，即：

(1)正確選擇功率表量程。①功率表標(biāo)有“*”號的電流端必須接電源一端，而另一個(gè)電流端則接至負(fù)載端。電流線圈串聯(lián)接入電路。第三節(jié)功率表

功率表常出現(xiàn)的錯(cuò)誤接線如圖4-13

所示。

功率表正確接線如圖4-12

所示。圖4-13功率表的錯(cuò)誤接法圖4-12功率表的正確接法第三節(jié)功率表

(3)功率表接線方式的正確選擇。

功率表有兩種不同的連線方式,即電壓線圈前接和電壓線圈后接。如下圖。

②電壓線圈后接法適用于負(fù)載電阻遠(yuǎn)比電壓支路電阻小得多的情況。

①

電壓線圈前接法適用于負(fù)載電阻遠(yuǎn)比電流線圈電阻大得多的情況。第三節(jié)功率表

下面介紹三種有不同特點(diǎn)的低功率因數(shù)功率表。

(1)具有補(bǔ)償線圈的低功率因數(shù)功率表。4．低功率因數(shù)功率表

用于測量功率因數(shù)較低的交流電路的功率，它也可以用來測量交直流電路中的小功率。

(4)功率表的正確讀數(shù)。圖4-15

具有補(bǔ)償線圈的低功率因數(shù)功率表第三節(jié)功率表

注意，低功率因數(shù)功率表的接線和使用方法與普通功率表基本相同，但設(shè)計(jì)時(shí)使其標(biāo)度尺的滿刻度是在額定電流

IN

、額定電壓

UN

和額定功率因數(shù)

N(cos

N)下刻度的。因此讀數(shù)時(shí)其分格常數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算

(2)應(yīng)用補(bǔ)償電容的低功率因數(shù)功率表。圖4-16

帶有補(bǔ)償電容的低功率因數(shù)功率表

(3)帶光標(biāo)指示器的張絲式低功率因數(shù)功率表。(4-7)二、三相功率表第三節(jié)功率表1．三相功率的測量方法

三相交流電路按其電源和負(fù)載的連接方式的不同，有三相三線制和三相四線制兩種系統(tǒng)，而每一種系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)又有如下圖幾種情況：

根據(jù)三相電路的特點(diǎn)，有以下幾種測量方法。

(1)一表法。

(3)三表法。

(2)兩表法。第三節(jié)功率表圖4-20三表法測量三相四線制電路的有功功率圖4-17

一表法測量對稱三相電路的有功功率圖4-19兩表法測量三相功率的線路第三節(jié)功率表

工作原理與單相功率表相同，在結(jié)構(gòu)上分為二元三相功率表和三元三相功率表。2．三相有功功率表圖4-22

二元三相功率表的接線方法圖4-21

二元三相功率表的內(nèi)部電路第三節(jié)功率表3．三相無功功率表圖4-24

無功功率的測量原理

交流電路的無功功率頁可以用有功功率表測量，因?yàn)椋?/p>

線電壓與相電壓之間恰有90

的相位差，如果將圖4-25(a)線路中單相功率表的接線改為圖4-26(a)所示電路。如下圖。第三節(jié)功率表圖4-26

測量三相無功功率的接線圖和向量圖圖4-25

測量三相有功功率的接線圖和向量圖而三相對稱負(fù)載