功率表电能表的介绍与使用

二 元 件 二 铝 盘
二元件单铝盘
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第三章 功率和电能的测量
二、三相有功电能表的接线
感应式三相有功电能表，是利用两只或三只 单相有功电能表，将铝盘装在一个公共轴上， 使转数直接反映三相电能。积算器的示值就是 三相总电能，连接方法与功率表的两表法或三 表法相同。
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第三章 功率和电能的测量
DX1型三相无功电能表测量无功电能的原理：
若通过基本线圈的电流 为 I A IC 通过附加线圈的电流为 I B 则两组线圈的合成磁场 将分别与 I AB I A I B 、I CB IC I B 成 正比 ， 两组线圈对铝盘产生的 力矩分别由下式决定 M CP1 K W U BC I AB cos[ 90º (30º )] M CP 2 K W U AB ICB cos[ 90º (30º )]
M KW P M T qw 当转动力矩等于制动力 矩时, K W P qw 可求得转速与功 率的正比关系 , 即 K P w W CP q w t CP t ,即 等式两边各除以 2π 乘以 t 可得 2π 2π C W N
2π 上式表示铝盘经过时间t , 所转动过的转数N与电能成正比。
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第三章 功率和电能的测量
三、采用张丝结构低功率因数功率表
1.采用张丝结构低功率因数功 率表，是从提高灵敏度方面着 眼，解决功率示值太小的问题。 使得功率较小时，也能有较大 示值。这是因为张丝结构不用 转轴，摩擦力小，灵敏度高。 在同样电流条件下，能得到较 大的偏转角度。 2.采用张丝结构之后，如果 使用光指示装置，则可得到更 高的仪表灵敏度。
可动线圈与 固定线圈间 存在电位差 的错误
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第三章 功率和电能的测量
第三节 低功率因数功率表
用一般功率表测量低功率因数的功率存在如下问题 1.若按功率选用，指针略有摆动，通过功率表的电流就会 超过该表的电流额定值。 2.若按电流选用，在满电流的情况下，也只能使用功率表 标尺的前几个小格，无法准确读数。 以测量功率因数为0.1，额定电压为500V ，额定电流为10A， 功率为500W的电路为例。选用500V、500W的的普通功率表， 额定电流只有1A。选用500V、10A的普通功率表，其最大示 值为5000W。而功率因数为0.1时，最大功率只有500W，只 能使用标尺的前1/10部分。 可见测量低功率因数的功率表必须具备大电流和低功率示 值两个特点。在结构上必须采取一些措施，一方面提高仪表 的灵敏度，使它能测量低功率，另一方面要提高功率表的电 流额定值，在加大电流额定值的时候，还要注意不使表耗功 率影响读数。
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第三章 功率和电能的测量
第六节 三相有功电能表
一、三相有功电能表的结构
三相电能表和三相功率表一样，也有二元件和三元件两种结构， 二元件用于三相三线制，三元件可用于三相四线制。不论是二元 件或三元件都有两种形式，一种是一个公共转轴上装三个铝盘或 两个铝盘分别由三个元件或两个元件驱动，另一种转轴上只有一 个铝盘由三个元件或两个元件共同驱动。以二元件为例，其结构 如图。
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第三章 功率和电能的测量
第七节 三相无功电能表和无功电能的测量
无功功率一般无需测量，但电力系统为 了限制用户滥用无功电能，对装机容量大的 用户，采取无功电能收费政策，促使用户采 取措施提高功率因数。为此要对这种用户加 装无功电能表。 DX1型三相无功电能表,适用于三相四线制， DX2型三相无功电能表,适用于三相三线制。
P U AC I A cos(U AC I A ) U BC I B cos(U BC I B ) P P2 1
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。
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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
P P P2 P3 1
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二、用三相功率表测三相功率
将两只或三只单相功 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，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。
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第四节 三相功率的测量
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。
P 3 P
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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。
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第三章 功率和电能的测量
一、带补偿线圈的低功率因数功率表
这种功率表主要着眼于解决表耗问题，额定电流 加大之后，表耗功率就会增大，而功率表的读数中 包含表耗功率。因此要采取措施使测量出来的功率 值中不包含表耗功率。 解决办法是利用补偿线圈产 生附加力矩，减小功率表读数， 并且要使减小值正好等于表耗 功率引起的读数增加。方法是 在电压电路中，串联一个补偿 线圈（反向绕在电压电路的电 流线圈上），使它产生附加力 矩以抵消表耗功率。
固定线圈串联
固定线圈并联
但功率表的固定线圈只有两个，因此这种办 法只能扩大量程一倍。
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三、扩大功率表电压量程
扩大电压量程可改变可动线圈的串联附加电阻， 阻值不同时，可得到不同的电压量程，但工程 上使用的电压等级都是按标准规定的， 所以 功率表的电压量程也都取标准值。
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二、带补偿电容的低功率因数功率表
由于功率表的电压线圈存在 感抗，通过电压线圈的电流与 电压的相位差为 ，功率表指 针偏转角为
KI1I 2 cos K p I1U cos( )
上式与无感抗的功率表指针偏转角相 比其误差为
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一、三相四线制无功电能的测量
对三相四线制系统，测量无功电能可用DX1型无功电 能表，该表为两元件结构，两组铝盘装在同一转轴 上，读数为三相总无功电能。每一组驱动元件有两 个固定电流线圈，即基本线圈与附加线圈，两线圈 绕在同一铁心上，匝数相等，极性相反
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Electrical Measure
第三章 功率和电能的测量
第三章 功率和电能的测量
• • • • • • • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 第十一节 功率和电能的测量方法 电动系功率表 低功率因数功率表 三相功率的测量 感应系电能表及电能的测量 三相有功电能表 三相无功电能表和无功电能的测量 电子式单相电能表 电子式三相电能表 电子式单相复费率电能表 集中抄表与电子式IC卡预付费电能表
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第三章 功率和电能的测量
第一节 功率和电能的测量方法
一、功率测量方法 1.直接法：测量功率可直接用电动系功率表、数字 功率表或三相功率表，测量三相功率还可以用单相功 率表接成两表法或三表法，虽然有求和过程，但一般 仍将它归为直接法。 2.间接法：直流可通过测量电压、电流间接求得功 率。交流则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。 二、电能测量方法 1.直接法：直接测量电能，直流可使用电动系电能 表，交流用感应系或电子电能表。 2.间接法：电能测量一般不用间接法，只有在功率 稳定不变的情况下用功率表和记时时钟进行测量。
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四、功率表正确接线
功率表正确接线应遵守“电源端”守则，即接线时 应将“电源端”接在电源的同一极性上。
*号表Leabharlann Baidu“电源端”
适用于负载较大的场合
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适用于负载较小的场合
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五、功率表的错误接线
电源端*不接同一极性的错误
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本章要点
• 本章介绍电动系功率表、低功率因数功率表、 三相功率表、感应系电能表的原理与使用方法,其 中工作原理可作一般了解，测量方法以及测量时 的电路连线，包括单相与三相，有功与无功的功 率表、有功与无功电能表都必须熟练掌握。 • 本章第八、九节介绍静止式电子电能表的原理与 电路结构，由于电测仪表广泛应用电子电路，通 过电子电能表的电路结构，进一步了解仪表中电 子器件的使用方法。
两元件三相 功率表结构
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第五节 感应系电能表及电能的测量
一、感应系电能表结构
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二、工作原理
铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生 的转动力矩与负载功率成正比，由永久磁 铁产生的制动力矩与转速成正比。写成等 式为
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四、使用低功率因数功率表的注意点：
低功率因数功率表提供三个额定值，即额定电压、 额定电流和额定功率因数。使用时除电压、电流不 得超过额定值外，还应注意 1.若被测功率因数大于额定功率因数，要注意指 针是否超过满度 2.若被测功率因数小于额定功率因数，要注意指 针虽未超过满度，电流圈的电流可能超过额定值。 为此测量功率时最好再用一个电流表监视电流状态。
U KI1 I 2 KI K P P R
如果U、I 为交流同样可推出可动线 圈的偏转角正比于负载功率P。
U KI1I 2coc KI cos K P P R2
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二、扩大功率表电流量程
扩大功率表量程可分别为扩大电 流量程或扩大电压量程，扩大电 流量程可将两个固定线圈从串联 改为并联，量程可相应扩大一倍。

由于 I A I B IC I AB / 3 ICB / 3

cos cos( - ) - cos (cos t g sin ) cos 1 cos
功率因数越低 ，tg 越大，造成的误差就越大，对于测量低功 率因数的功率，十分不利，加接补偿电容后，可消除感抗影响， 使 减少，误差下降。
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三、变换式功率表
常用的功率表多采用电动系，由于电动系仪表的生产工 艺比较复杂，所以近年来发展了利用磁电系表芯做成 的变换式功率表，表的结构如图。
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四、变换式功率表的工作原理
变换式功率表先通过由两个互感 器组成的取样电路，检测负载的 电压与电流，由于两个互感器的 一次绕组接法相反，使得互感器 二次绕组的电流与负载的u、i关 系如下式所示。
2 2
二极管平方律特性 南京信息工程大学
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第二节 电动系功率表
一、工作原理
测量功率时，电动系仪表 的固定线圈与负载串联，反映 负载电流 I ，仪表的可动线圈 与负载并联，反映负载电压 U ， 按电动系仪表工作原理，可推 出可动线圈的偏转角正比于负 载功率P。
N1 u i1 ( i) N 2 RA i2 N1 u ( i) N 2 RA
然后利用半导体二极管的平方律特性，使得磁电系指示仪表的两端电压 up 与负载的u、i 乘积即功率成正比。完成功率到电压的变换。并在标尺 上刻以功率值。
N1 2 2 1 u p u1 u2 K (i1R0 ) K (i2 R0 ) K ( ) R0 (4 ui) N2 RA