功率表原理

功率表原理

F0803016 刘冰阳5080309564

摘要：分析功率表的结构，工作原理及其应用

关键字：功率，功率因素cosφ

前言：在学到三相电路功率测量时，出现了一个新的测量仪表——功率表。但是对于其工作原理，它是怎么可以直接显示功率的大小，为什么要这样接线不甚了解，也为此查阅了些资料。本文介绍了功率表的结构，工作原理等情况。

正文：

功率表是测量直流，交流电路中功率的机械式指示电表。直流电路和交流电路中的功率分别为P=UI。

直流电路和交流电路中的功率分別为P=UI和P=UIc osφ﹐U，I 为负载电压和电流，φ为电流相量与相量间夹角﹐cosφ为功率因数。虽然各系电表的测量机构都有可能构成测量功率的电表﹐但最适于制成功率表的是电动系电表和铁磁电动系电表的测量机构。

功率表的结构：

由于功率表的种类很多，这里只以单相电动系功率表进行分析。

单相电动系功率表的接线原理见图。

这种电表测量机构的转动力矩M与I

1I

2

cosθ有关﹐I

1

为静圈电流，I

2

为动圈电

流﹐θ为两电流相量间夹角。使负载电流I通过静圈﹐即I

1

=I。将负载电压加于动

圈及与动圈串联的大电阻R上﹐则动圈中电流I

2

=U/R。这样θ=φ﹐而转动力矩

M=kI

1I

2

cosφ﹐这反映了功率P的大小。

改变与动圈串联的电阻值﹐可改变电压量程﹐将静圈的两线圈由串联改为并联﹐可扩大电流量程。功率表的表盘一般按额定电压与额定电流相乘﹐并使功率因数cosφ＝1來标值。如电压量程为300V﹑电流量程为5A的功率表﹐表盘的满

刻度值为300×5×1＝1500W。也有制成功率因数为0.1的低功率因数功率表﹐其满刻度值为300×5×0.1=150W。功率表的量程不能简单地只提功率量程﹐而应同時指明电压﹑电流量程及功率因数数值。

功率表的接线：

功率表的正确接法必须遵守“发电机端”的接线规则。

1)功率表标有“*”号的电流端必须接至电源的一端，而另一端则接至负载端。电流线圈是串联接入电路的。

2) 功率表上标有“*”号的电压端子可接电流端的任一端而另一端子则并联至负载的另一端。功率表的电压支路是并联接入电路的。

a) 电压线圈前接法适用于负载电阻的电流线圈的电阻大的情况，电流线

圈的电压降使测量产生误差。

b) 电压线圈后接法适用于负载电阻远比电压，支路电阻小的情况流过电

压线圈的电流使测量产生误差。

我们往往都是按照电路图接线，却从来不去搞清楚为什么这样接？

在这里为什么要把标有“*”号的端子连在一起呢？

这两个端子称为对应端。它们的用途是﹕①如将对应端按图中所示接在一起﹐则当功率表的指针正向偏转時﹐表示能量由左向右传送﹔若指针反向偏转﹐表示能量由右向左传送﹔②电流线圈的任一接线端应与电压线圈标有“”符号的接线端连接﹐这样线圈间电位比较接近﹐可减小其间的寄生电容电流和静电力﹐保证功率表的准确度和安全。

功率的测量：

正弦交流电路中﹐无功功率Q=UIsinφ﹐因此只需将电压或电流的的相位移动90﹐即可用一般的功率表测无功功率。通常将功率表內部的电阻器R代以同数值的容性电抗器﹐使动圈中的电流与所加电压相位差90﹐其作用相当于将电压相位移动90﹐此时即可用来测无功功率。

小结：

以上介绍了功率表的结构，原理，以及接线等内容。以前在做实验或做题目时经常对这个新的测量仪表搞不清楚，不知道读数是什么，不知道怎么接线，不知道为什么“多此一举”地在两个带“*”号端接上一根线。。。我想通过这篇论文，我们以后在实验中或做习题时对功率表的情况又多了一个参考。

参考文献：

《基本电路理论》

《广播电视测量技术》