电动系功率表结构和工作原理
电动系仪表的结构和工作原理
∫ ∫ M
p
=
1 T
T 0
M t dT
=
dM 12 dα
⋅1 T
T
0 i1i2 dt
若电流 i1 和 i2 按正弦规律变化，两者之间的相位差为ϕ ，则平均转矩可写为：
Mp
=
I1
I
2
cos
ϕ
⋅
dM 12 dα
= Kα I1I 2 cosϕ
其中， I1 和 I 2 为电流 i1 和 i2 的有效值。
当转矩和反作用力矩平衡时偏转角为：
+
1 2
I
2 2
dL2 dα
+ I1I2
dM12 dα
当可动部分偏转时，固定线圈和可动线圈的电感 L1 和 L2 是不变的，因此转动力矩可写
为
M
=
I1I 2
dM 12 dα
当转动力矩等于反作用力矩时，可动部分平衡，则有
I1I2
dM 12 dα
=
Dα
α
=
1 D
I1 I 2
dM12 dα
因此，偏转角正比于电流的乘积及互感对偏转角的导数。当电流 I1 和 I 2 方向同时改变
电动系功率表的测量电路如图 2 所示，固定线圈 和可动线圈是相互分离的。在一般情况下，电流线圈 是固定线圈，与负载串联；电压线圈是可动线圈，与
I1 I2
I U
分压电阻 Rd 串联后与负载并联。功率标的电压线圈和
电流线圈的接线端都有一端标有“*”符号，称为电源 端，接线时应并联在一起。如果把电流线圈接反，指
图 2 电动系功率表测量线路
针将反转。如负载电流为 I ，负载的电压为U ，可动线圈通过电流为 I2 ，有
常用电工测量仪表--功率表、电能表
当星形连接负载的中性点不能引出，或三角形连接的一相不能断 开接线时，则可采用人工中点法将功率表接入。两个附加电阻应与功 率表电压支路的总电阻相等，从而使人工中点N的电位为零。
两表法测三相三线制负载功率
采用两表法测量三相功率时的接线规则：
（1）两只功率表的电流线圈分别串联接入任意两根相端线上，使 通过线圈的电流为线电流，“*”端接电源侧。
（2）两只功率表的电压线圈的“*”端应分别接到各自电流线圈所 在的相线上，另一端则共同接到没有接功率表电流线圈的第三根相线上。
注意：测量时，如果遇到一只功率表的读数为负值，这时应将该功 率表电流线圈的两个端钮反接或极性开关换向，功率表的读数应视为负 值，三相电路的总功率就等于两个功率表的读数之差。
二、电能表 1.俗称电度表，就是用来测量电功，即记录电路消耗电能的仪表。
该表应在 220V
50Hz的交 流电路中 工作。
用电器每消 耗1kw·h电 能，表盘转 动1200圈
表明该表的额定电流为5A，短 时间内通过的电流允许大些， 但不能超过10A。
用电时，表中的铝质圆盘转动，上方的数字以千瓦时为单位显示 所消耗的电能，读数时要注意，数字栏中最右边的一位是小数位。
另一种称为电压线圈后接法，将电压线圈带“﹡”端和电流线 圈的不带“﹡”端接到一起，适用于负载阻抗远小于电流线圈阻抗 的情况。这样才能保证两个线圈的电流都从发电机端流入，使功率 表指针作正向偏转。
电压线圈前接
电压线圈后接
2．功率表的读数方法
在多量程功率表中，刻度盘上只有一条标尺，它不标瓦特数，只 标示分格数，因此，被测功率须按所选量程正确读出。
《电磁测量技术》课件 李宝树 第四章解析
章第五节)，计算出负载的功率因数，在计算出负载消耗的功率。
四、差流法
测量电路如图4-12所示，Z为被 测负载，R1和R2为已知标准电阻。分 别测出开关S合向“1”时的电流I1和开 关S合向“2”的电流I2，即可算出被测 负载消耗的功率
P
R1R2 2(R2 R1)
(I12
I
2 2
)
A
S
u
1
2
Z
R1
R2
)
I
IN
IZ
二、三电流表法
U
RN
Z
由图4-10及图4-11得：
I
2
I
2 Z
I
2 N
2IN
IZ
cos(
)
I
2 Z
I
2 N
2 U RN
IZ
cos
I
2 Z
I
2 N
2 RN
P
图4-10 三流表测量功率的电路
IN
U
I
IZ
图4-11 三流表测功率的相量图
P
RN 2
(I 2
I
2 Z
I
2 N
)
三、电位差计法
用电位差计分别测出负载两端的电压和通过负载的电流(第三
Uo KPUI cos
可见，滤波器输出的电压与负载消耗的功率成正比，把功率变换 成了电压。
第三节 三相功率的测量
一、三相有功功率的测量 1.一表法
A
*
* W
ZA B
ZB
C
ZC
图4-14 星形连接的负载
*
A
*W
B
ZCA
Z AB
Z BC C
图4-15 三角形连接的负载
电动式功率表的使用
电动式功率表的使用一、电动式功率表的结构及工作原理电动式功率表的结构如图2-1所示。
它的固定部分是由两个平行对称的线圈1组成，这两个线圈可以彼此串联或并联连接，从而可得到不同的量限。
可动部分主要有转轴和装在轴上的可动线圈2，指针3，空气阻尼器4，产生反抗力矩和将电流引入动圈的游线5组成。
电动式功率表的接线如图2-2所示，图中固定线圈串联在被测电路中，流过的电流就是负载电流，因此，这个线圈称为电流线圈。
可动线圈在表内串联一个电阻值很大的电阻R 后与负载电流并联，流过线圈的电流与负载的电压成正比，而且差不多与其相同，因而这个线圈称为电压线圈。
固定线圈产生的磁场与负载电流成正比，该磁场与可动线圈中的电流相互作用，使动圈产生一力矩，并带动指针转动。
在任一瞬间，转动力矩的大小总是与负载电流以及电压瞬时值的乘积成正比，但由于转动部分有机械惯性存在，因此偏转角决定于力矩的平均值，也就是电路的平均功率，即有功功率。
图2-1 电动式功率表的结构图2-2 功率表的两种接线方式(a)(b)由于电动式功率表是单向偏转，偏转方向与电流线圈和电压线圈中的电流方向有关。
为了使指针不反向偏转，通常把两个线圈的始端都标有“*”或“±”符号，习惯上称之为“同名端”或“发电机端”，接线时必须将有相同符号的端钮接在同一根电源线上。
当弄不清电源线在负载哪一边时，针指可能反转，这时只需将电压线圈端钮的接线对调一下，或将装在电压线圈中改换极性的开关转换一下即可。
图2-2（a ）和2-2（b ）的两种接线方式，都包含功率表本身的一部分损耗。
在图2-2（a ）的电流线圈中流过的电流显然是负载电流，但电压线圈两端电压却等于负载电压加上电流线圈的电压降，即在功率表的读数中多出了电流线圈的损耗。
因此，这种接法比较适用于负载电阻远大于电流线圈电阻（即电流小、电压高、功率小的负载）的测量。
如在日光灯实验中镇流器功率的测量，其电流线圈的损耗就要比负载的功率小得多，功率表的读数就基本上等于负载功率。
电动系仪表
I P 800 4.54
U cos 220 0.8
电流量限可选5A。
20
（五）功率表的读数
1.功率表常数 C
C UNIN N
W/格
被测功率为： P=Cn (W) n-----指针指示的格数； N----功率表满偏时的格数；
21 21
【例】D26 W 型功率表，其电流量限为0.5/1A，电 压量限为75/150/300V，指针满偏时标尺格数为150 格。测量某功率时，选用量限为0.5A、300V，指针 偏转100格，求该功率的大小。
18
（四）功率表的量程
功率： P=UNIN cosφ 普通功率表的额定功率因数cosφ＝１，所以它 的量程是由电压量程、电流量程确定的。
电流量限----功率表电流线圈回路的额定电流；
电压量限----功率表电压线圈回路的额定电压；
功率量限----电流量限、电压量限的乘积，即
P=UNIN
19
19
量限选择的原则：功率表的电压、电流量限应大于或等于负 载电压、电流的最大值。
（6）功耗较大：电动系电流表内阻大，电压表内阻小。
应用：一般制成功率表，用来测量交、直流电路的功率。源自课题二 电动系电流表和电压表
7
一、电动系电流表
1.单量程电流表
构成1：将电动系测量 机构的固定线圈 和可动线圈串联 （如图a,一般为 0.5A表）。
1-定圈
2-动圈
构成2：定圈1和动圈2分别串并联电阻后 再串联或并（如图b、c）。
一、电动系电流表
1、2联-----------单量程
2.双量程电流表扩量程 1、4联，2、3联---双量程
方法1：固定线圈分 成两段，改变串、 并联方式。
电动系功率表[解答]
![电动系功率表[解答]](https://img.taocdn.com/s3/m/b1e9ca58ff4733687e21af45b307e87100f6f85c.png)
电动系功率表测量电功率的仪表通常采用电动系测量机构，电动系测量机构具有两组线圈，以它为核心组成的电动系功率能反映电压电流的有效值以及电压电流之间相位差余弦的乘积，是一种测量正弦电路功率的常用仪表。
一、原理概述电动系测量机构中的定圈（电流线圈）与负载串联，动圈（电压线圈）和分压电阻Rf串联后与负载并联，如附图G-1所示。
分析证明：电动系功表的指针偏转角α与负载的有功功率成正比。
电动系功率既可测量直流功率，又可测量交流功率，其标度尺以功率值刻度。
二、功率表的选择和正确使用1、功率表量程的选择功率表一般做成多量程，通常有两个电流量程，两个或多个电压量程。
两个电流量程用两个固定线圈串联或并联实现。
两个固定线圈有4个端子，都安装在外壳上。
改变电流线圈的量程就是选择两个固定线圈是串联还是并联。
不同的电压量程串以不同的附加电阻，电压量程的公共端标有符号“*”。
选择功率表的量程实际上就是选择电流量程和电压量程，被测电路的电流和电压不能超过功率表的电流量限和电压量限。
2、功率表的正确接线功率表接线时应区别线圈绕组的“始端”与“终端”，通常功率表绕组的“始端”用“*”号标出，称为“*”端。
功率表接线时，有电压线圈前接和电压线圈后接两种连接形式。
电压线圈前接时，应把电压线圈和电流线圈的“*”端联在一起，并使电流线圈串联在负载支路中，流过电流线圈的电流等于负载电流。
如附图G-2（a ）所示，它适用于负载为高阻抗的情况。
电压线圈后接时，如附图G-2（b ）所示，此时电流线圈的电流等于负载电流与电压线圈支路的电流之和，它适用于负载为低阻抗的情况。
如果功率表接线正确，但指针仍反偏时，转动换向开关，即可使指针正向偏转。
3、功率表的正确读数功率表的标度尺只标分格数而不标瓦数，功率表的读数与功率表的量程选择有直接关系，功率表的量程由电流量程和电压量程来确定。
功率表的量程等于电流量程和电压量程的乘积。
功率表表盘刻度每一分格所代表的瓦特数称为功率表的分格常数。
功率表 原理
功率表原理
功率表是一种测量电路或设备功率的仪器。
它通过两个电表和一根细导线连接在被测电路或设备上，以测量电流和电压。
根据功率计的不同构造原理，可分为电动功率计和电子功率计两种类型。
一种常见的电动功率计是电磁式功率计。
它的构造包括一个电流线圈和一个电压线圈。
当电流通过电流线圈时，会在线圈周围产生一个强磁场。
当电压加到电压线圈上时，电流线圈中的磁场会与电压线圈中的磁场相互作用，产生一个力矩使电表的指针或转子转动。
通过测量指针或转子的转动角度，可以得到功率的大小。
电子功率计使用了电子元件和微处理器来测量功率。
它通过将电流和电压转换为数字信号，并经过一系列运算，最终得到功率的数值。
一种常见的电子功率计是平均功率计，它使用了积分电路来测量电流和电压的平均值，并根据平均功率的定义计算得到功率值。
另一种常见的电子功率计是示波器功率计，它通过测量电流和电压的瞬时值，并对它们进行乘积运算，来得到功率的瞬时值。
功率表在电力工程、电子工程、实验室等领域有广泛的应用。
它可以用来测量交流电路、直流电路、电动机等设备的功率，从而帮助工程师和技术人员进行电路设计、故障排除和性能评估。
同时，功率表也被广泛应用于能源监测和管理，帮助用户了解和控制电力消耗，以提高能源利用效率。
总之，功率表是一种通过测量电流和电压来获得功率数值的仪器。
它基于电动原理或电子原理来实现功率的测量，广泛应用于各种电路和设备的功率测量和能源管理方面。
电子课件-《电工仪表与测量(第五版)》-A04-1149 第六章
第六章 电功率的测量
铁磁电动系测量机构
第六章 电功率的测量
二、电动系功率表
1.电动系功率表的结构及工作原理
电动系功率表原理电路
电动系功率表的符号
第六章 电功率的测量
2.功率表的量程及扩大
实际应用时，为了满足测量不同大小功率的需要，往往 需要扩大功率表的量程。功率表的功率量程主要由电流量 程和电压量程来决定。所以，功率量程的扩大也要通过电 流量程和电压量程的扩大来实现。
3 2 (Q1 Q2 )
3 (2UI sin )
2
3UI sin
第六章 电功率的测量
三、三表跨相法
适用范围：适用于电源电压对称，而负载对称或不 对称的情况。
测量结果：按三表跨相法接线，将三只功率表的读 数之和再除以 3 ，就得到三相电路的无功功率。
第六章 电功率的测量
采用三只单相功率表，每表都按一表跨相法的原则接 线，就是三表跨相法。
[例] D19－W型功率表的电流量程为5／10A，电压量程为150
／300 V，其功率量程有：
P1=5×150=750W P2=10×150=1500W 或P2′=5×300=1500W
P3=10×300=3000W 这里的功率是指负载的功率因数cosj＝1时的情况。而 感性或容性负载的 cosj <1 ，所以，上述量程是指最大
电动系测量机构的工作原理
第六章 电功率的测量
3.电动系仪表的特点
准确度高； 交直流两用，并且能测量非正弦电流的有效值； 能构成多种仪表，测量多种参数； 电动系功率表的标度尺刻度均匀； 仪表读数易受外磁场的影响； 本身消耗功率大； 过载能力小； 电动系电流表、电压表的标度尺刻度不均匀。
一、一表法
电动系功率表结构和工作原理
电动系功率表结构和工作原理电动系测量机构用于功率测量时，其定圈串联接入被测电路；而动圈与附加电阻串联后并联接人被测电路。
国家标准规定，在测量线路中，用一个圆加－条水平粗实线和一条竖直细实线来表示电压与电流相乘的线圈。
电动系功率表的电路原理图如图1所示。
显然，通过定圈的电流就是被测电路的电流I，所以通常称定圈为电流线圈；动圈支路两端的电压就是被测电路两端的电压，所以通常称动圈为电压线圈，而动圈支路也常被称为电压支路。
①当用于直流电路的功率测量时，通过电流线圈的电流I；与被测电路电流相等，即I1=I图1 电动系功率表的原理电路图而电压线圈中的电流Jz可由欧姆定律确定，即由于电流线圈两端的电压降远小于负载两端的电压U，所以可以认为电压支路两端的电压与负载电压tJ是相等的。
式（2-21）中R2是电压支路总电阻，它包括电压线圈电阻和附加电阻Rfj。
对于一个已制成的功率表，R2是一个常数。
又因为电动系功率表可动部分的偏转角为即电动系功率表用于直流电路的测量时，其可动部分的偏转角α正比于被测负载功率P。
②当用于交流电路的测量时，通过电流线圈的电流I,等于负载电流I，即而通过电压线圈的电流I2与负载电压J成正比，即式中Z2——电压支路的总阻抗。
由于电压支路中附加电阻R凸总是比较大，在工作频率不太高时，电压线圈的感抗可以忽略不计。
因此，可以近似认为电压线圈电流I2与负载电压J是同相的，即I2与山之间的相位差等于零，而I1与I2之间的相位差矽跟J；与山之间的相位差￠相等，如图2所示。
因此可得图2 I1、U、∮、I2、φ的相位关系即电动系功率表用于交流电路的功率测量时，其可动部分的偏转角α与被测电路的有功功率P成正比。
虽然这一结论是在正弦交流电路的情况下得出的，但它对非正弦交流电路同样适用。
功率表讲解全解
K1 I1 I 2 KI1 I 2 D
K1 I1 I 2 D
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 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。 i1和i2之间 的相位差
功率表
功率表简介
功率表是电动系仪表，用于直流电路和交 流电路中测量电功率，其测量结构主要由固定 的电流线圈和可动的电压线圈组成，电流线圈 与负载串联，反映负载的电流；电压线圈与负 载并联，反映负载的电压。功率表有低功率因 数功率表和高功率因数功率表。
电动系仪表的结构
1. 结构 有两个线圈：
固定线圈和可
对于三相三线制， i A iB iC 0 代入上式得：
p12 p1 p2 uAi A uB iB uC iC pA pB pC p
式中： p12—由PW1、PW2二个功率表测出的瞬时功率之和； pΣ—三相总功率瞬时值。 两功率表对应的瞬时功率之和，等于三相总的瞬时功率。
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。
功率表原理
这种电表测量机构的转动 力矩M与I1I2cosθ 有关﹐I1 为静圈电流，I2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 I1=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I2=U/R。 这样θ =φ ﹐而转动力矩 M=k*UIcosφ ﹐这反映了 功率P的大小。
实验室中用到两种型号的功率表： D34—W型功率表，属于低功率因数功率表， cosφ =0.2； D51型功率表，属于高功率因数功率表， cosφ =1。
功率表讲解全解
D26-W型便携式单相功率表
功率表构造
〔a〕功ห้องสมุดไป่ตู้外表板图
〔b〕两电流线圈串联
〔c〕两电流线圈并联
两个线圈并联使用电流 限增加一倍
功率表有四个电压接线柱，其中一个带有 * 标 的接线柱为公共端，另外三个是电压量程选择 端，有25V、50V、100V量程。四个电流接线 柱，没有标明量程，需要通过对四个接线柱的
不同连接方式转变量程，两个电流线圈并联量 程是电流线圈串联量程的2倍。
功率表接线
用功率表测量功率时，需使用四个接线柱，两
个电压线圈接线柱和两个电流线圈接线柱，电 压线圈要并联接入被测电路，电流线圈要串联 接入被测电路。通常状况下，电压线圈和电流 线圈的带有*标端应短接在一起，否则功率表 除反偏外，还有可能损坏。
一表法测三相对称负载的功率
三相总功率等于功率表读数乘3，即
P 3P1
式中 P—三相总功率
P1—单相功率表读数
U
U
R ad
Z
V
V
Z
Z
W
W
Z Z
R ad
Z
二表法测三相三线制的功率
二表法适用于三相三线制，不管负载对称或不对称 都可以使用。
设负载为星形接法，功率表读数由下式打算
P 1 U A C IA c o s (U A C IA )
可动线圈与 指针及空气阻尼 器的活塞都固定 在轴上。
功率表原理
这种电表测量机构的转动 力矩M与I1I2cosθ有关﹐I1为 静圈电流，I2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 I1=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I2=U/R。这 样θ=φ﹐而转动力矩 M=k*UIcosφ﹐这反映了功 率P的大小。
电动系三相三线有功功率表的原理_使用及校验
负载（ 若是三角形负载， 可等效变换为星形负载）， 其三
相总瞬时功率ｐ为：
ｐ＝ｐＡ＋ｐＢ＋ｐＣ＝ｕＡｉＡ＋ｕＢｉＢ＋ｕＣｉＣ
（ １）
式 中 ： ｕＡ、ｕＢ、ｕＣ— ——各 相 压 瞬 时 值 ； ｉＡ、ｉＢ、ｉＣ— ——各 相
有一块Ｄ３３－ Ｗ功率表， 使用量程为３００Ｖ／５Ａ， 满刻度格数
为１５０格 ， 用 公 式 （ ４） 可 算 出 此 量 程 的 分 格 常 数 为２０瓦／
格， 若仪表指针的偏转格数为１２０格， 则被测功率为：
Ｐ＝２０×１２０＝２４００（ 瓦）
４．使用中尤其应注意不超量程， 否则可能损坏仪表。
功率表有３个量程， 即电压量程、电流量程、功率量程。电
有近３０年 的 研 究 历 史 ， 但 就 目 前 而 言 ， 绝 大 部 分 的 测 量 改进方法主要针对于液体， 而对于固体以及气体样品的 相 对 较 少 。 就 是 正 在 使 用 的 固 体 、气 体 样 品 的 测 量 方 法 也过于粗糙， 准确度、稳定度均有待进一步提高。希望从 事 此 项 研 究 的 技 术 人 员 投 入 更 多 的 精 力 在 固 体 、气 体 方 面。
满足是线电压、线电流接入三相三线仪表的电压回路、
电流回路。另外， 接线时还要满足发电机端守则， 这里不
再赘述。
３．仪 表 的 读 数 。 一 般 电 动 系 三 相 三 线 有 功 功 率 表 有
多个量程ห้องสมุดไป่ตู้ 其分格常数Ｃ为：
Ｃ＝
２×电 压 量 程×电 流 量 满刻度格数
程
$（
功率表的使用方法
电动式功率表的使用方法一、电动式功率表的结构及工作原理电动式功率表的结构如图2-1所示。
它的固定部分是由两个平行对称的线圈1组成，这两个线圈可以彼此串联或并联连接，从而可得到不同的量限。
可动部分主要有转轴和装在轴上的可动线圈2，指针3，空气阻尼器4，产生反抗力矩和将电流引入动圈的游线5组成。
电动式功率表的接线如图2-2所示，图中固定线圈串联在被测电路中，流过的电流就是负载电流，因此，这个线圈称为电流线圈。
可动线圈在表内串联一个电阻值很大的电阻R 后与负载电流并联，流过线圈的电流与负载的电压成正比，而且差不多与其相同，因而这个线圈称为电压线圈。
固定线圈产生的磁场与负载电流成正比，该磁场与可动线圈中的电流相互作用，使动圈产生一力矩，并带动指针转动。
在任一瞬间，转动力矩的大小总是与负载电流以及电压瞬时值的乘积成正比，但由于转动部分有机械惯性存在，因此偏转角决定于力矩的平均值，也就是电路的平均功率，即有功功率。
图2-1 电动式功率表的结构RI**负载图2-2 功率表的两种接线方式RI**负载(a)(b)由于电动式功率表是单向偏转，偏转方向与电流线圈和电压线圈中的电流方向有关。
为了使指针不反向偏转，通常把两个线圈的始端都标有“*”或“±”符号，习惯上称之为“同名端”或“发电机端”，接线时必须将有相同符号的端钮接在同一根电源线上。
当弄不清电源线在负载哪一边时，针指可能反转，这时只需将电压线圈端钮的接线对调一下，或将装在电压线圈中改换极性的开关转换一下即可。
图2-2（a ）和2-2（b ）的两种接线方式，都包含功率表本身的一部分损耗。
在图2-2（a ）的电流线圈中流过的电流显然是负载电流，但电压线圈两端电压却等于负载电压加上电流线圈的电压降，即在功率表的读数中多出了电流线圈的损耗。
因此，这种接法比较适用于负载电阻远大于电流线圈电阻（即电流小、电压高、功率小的负载）的测量。
如在日光灯实验中镇流器功率的测量，其电流线圈的损耗就要比负载的功率小得多，功率表的读数就基本上等于负载功率。
第四章 电动系仪表讲解
图 4 - 13 功率表的错误接法
第三节 功率表
(3)功率表接线方式的正确选择。 功率表有两种不同的连线方式,即电压线圈前接和 电压线圈后接。如下图。
①电压线圈前接法适用于负载电阻远比电流线圈 电阻大得多的情况。
② 电压线圈后接法适用于负载电阻远比电压支路 电阻小得多的情况。
(4)没有游丝，电路接通前，指针可以再任意位置。
(5)不受外界因素的影响，电源电压、温度、外磁 场等。
第四节 频率表、相位表和功率因数表
二、电动系频率表
测量线路如图 4 - 30 所示。
图 4 - 30 电动系频率表测量线路
当频率表接入电压为 U 的被测电路后指针的偏转 角 与两个动圈的关系是
电感 L1，因此流过动圈 B1
的电流 I1滞后于电压 U 一 个角度 ；
而动圈 B2 支路中串联
的是一个纯电阻，因此
电压 U 同相。
I2与
由此可得：
图 4 - 32 单相相位表的测量线路
cos( ) I1 cos( )
cos
I2 cos( )
(4 – 13)
第四节 频率表、相位表和功率因数表
tan
R0 R0
R
2fC0(2fL
1) 2fC
(4 - 12)
第四节 频率表、相位表和功率因数表
上式说明，仪表指针的偏转角 只与频率 f 有关。
指针的偏转可能出现三种情况： (1)停留在标尺中心位置，支路中 R、L、C 串联 电路谐振，被测频率 f 与串联谐振频率 f0 相等。
三相电路无功功率的测量方法很多，这里介绍最 常用的两种。
(1)用三个有功功率表测量(图 4 – 27)
功率因数表的结构与工作原理及示波图法测量功率因数
功率因数表的结构与工作原理及示波图法测量功率因数摘要:本文主要描述测量功率因数的方法，介绍相关仪表的结构及其工作原理，在测量功率因数时产生误差的因素。
现在常见的是采用单片机测量功率因数，说明它的工作原理。
阐述通过示波图测量功率因数的方法。
关键字:功率因数机械式电子式1.功率因数的定义在交流电路中，电压(U)与电流(I)之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos Φ=P/S。
在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。
但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。
有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以cosΦ表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。
功率因数也可以由电路中纯阻值与总阻抗的比值求得。
在实际电路中由于有电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)等感性负载,使功率因数降低即产生了无功功率.无功功率使得电能没有全部转化为人们所用（即有功功率），而有一部分损耗（即无功功率）。
也就是因为感性负载的存在，造成了系统里的一个KVAR 值，视在功率、有功功率、无功功率三者是一个三角函数的关系：KVA2=KW2+KVAR2功率因数一般用仪表测量，有机械式功率因数表，电子式功率因数表。
也可以通过示波图测量，以下分别阐述他们的结构与工作原理。
2.机械式功率因数表的结构及工作原理单项功率因数表一般用于单相交流电路或使用对称负载平衡的三相交流电路中。
单相表在频率不同时会影响读数准确性。
常见机械式功率因数表一般有电动式，铁磁电动式，电磁式和变换器式几种。
现在以单相功率因数表为例来介绍机械式功率因数表的原理：见图一，其可动部分由两个互相垂直的动圈组成。
动圈1与电阻器R串联后接以电压U,并与通以负载电流I的固定线圈（静圈）组合，相当于功率表，从而使可动部分受到一个与功率UI cosφ和偏转角正弦sinα的乘积成正比的力矩M1， M1=K1UIcosφsinα。
常用电工仪表的使用
根据指针稳定时驱动力矩等于反作用力矩，可求得指针偏转角
1 dM 12 I 1I 2 cosΨ D d
作为电流或电压表使用时，如果两线圈通以同一电流，或 被测电流的一部分，且互感变化率为常数，则指针偏转角与 被测电流平方或被测电压平方成正比，或与交流电流或电压 有效值平方成正比。 如作为功率表使用，指针偏转角正比于被测功率。
C UN IN
m
求得功率表的分格常数C后，便可求出被测功率 P＝C· α
1
V
150
300 600
I I
2
3
4
5
1——电压接线端子 4——指针零位调整器
2——电流接线端子
3——标度盘
5——转换功率正负的旋钮
图
功率表前面板示意图
图
D26型仪表
例：若选用一只功率表，它的电压量程为300V、电 流量程为5A，标度尺满刻度格数为150格，用它 测量某负载消耗的功率时，指针偏转80格。求负 载消耗的功率。 解： 先求功率表的分格常数
对被测电路的影响小。所以磁电系仪表是一种应用广泛具有高灵敏度、高准
确度、低表耗功率的仪表。
2.具有均匀等分的刻度
磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度均匀等分，
易于标尺的制作。
3,只能用于直流电路
若在交流范围使用，必须配整流器。
磁电系仪表 1）工作原理：永久磁铁的磁场与通有直流电流的可 动线圈相互作用而产生转动力矩，使可动线圈发生偏 转。 2） 磁电系仪表的优点：具有较高的灵敏度和准确度， 刻度均匀便于读数。测量直流电压、电流的直读式仪 表几乎都是这种类型。它即可做成配电盘式表和便携 式表，又可做成0.1级和0.2级的标准表。 3）磁电系仪表的缺点：表头本身只能用来测量直流 量（当采用整流装置后也可用来测量交流量）， 过 载能力差，结构较复杂。 4）注意事项：测量直流时注意正负接头，不得接反。
电动系功率表
4.2 电动系功率表考纲要求：1、掌握电动系功率表的基本结构、工作原理。
2、掌握电动系功率表的多量程实现及量程选择。
3、掌握电动系功率表的正确连接及功率的求算。
4、了解三种不同特点的低功率因数功率表。
知识要点：一、电动系功率表的结构1、定圈也称 线圈，用图形 表示，所在支路称 支路， 联接入被测电路。
2、动圈也称 线圈，用图形 表示，所在支路称 支路，与附加电阻 联后 联接入被测电路。
3、在测量线路中，用一个圆加一条水平粗实线和一条竖直细实线来表示电流与电压相乘的线圈，所以功率表用图形 来表示。
二、电动系功率表的工作原理1、用于直流电路功率测量时：I 1 = I,I 2 = RU (R ：电压支路总电阻) α∝ UI = P即α与被测功率P 成 ，标度尺刻度 。
2、用于交流电路功率测量时：I ∙1 = I ∙, I ∙2= 2Z U ∙(Z 2：电压支路总电阻) α∝ I 1 I 2cos ϕ； α∝ UIcos ϕ = P即α与被测电路的有功功率P 成 ，标度尺刻度 。
对非正弦交流电路仍然适用。
三、多量程功率表1、电流多量程的实现① 方法： （ 联或 联）； 一般有 个电流量程。
② 连接图2、电压多量程的实现①方法：；一般有个电压量程。
②连接图四、多量程功率表的量程选择1、功率表的量程包括量程、量程和量程。
2、选择原则：使被测电路的电流、电压都不要超过功率表的电流、电压量程；同时也要被测电路的功率不要超过功率表的功率量程。
比如：功率表的电流、电压量程各有2个，则其功率量程可以有种选择。
注：同样的负载，其工作状态不同时功率表的量限选择是不同的。
五、功率表的接线方式选择1、正确接线方法①遵守接线规则，发电机端的表示符号；②发电机端接线原则的内容为：a.；b.；2、接线的选择①接线的方式分为和两种。
②电压线圈前接适用于，其测量结果；电压线圈后接适用于，其测量结果；3、功率表发生反转的原因及采取措施①原因：接线错误措施：正确接线②接线若正确则原因是：，措施：a.换接端钮，决不能换接端钮；b.装有转换开关，只改变电压线圈中方向，不改变电压线圈和附加电阻的。
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电动系功率表结构和工作原理
电动系测量机构用于功率测量时，其定圈串联接入被测电路；而动圈与附加电阻串联后并联接人被测电路。
国家标准规定，在测量线路中，用一个圆加－条水平粗实线和一条竖直细实线来表示电压与电流相乘的线圈。
电动系功率表的电路原理图如图1所示。
显然，通过定圈的电流就是被测电路的电流I，所以通常称定圈为电流线圈；动圈支路两端的电压就是被测电路两端的电压，所以通常称动圈为电压线圈，而动圈支路也常被称为电压支路。
①当用于直流电路的功率测量时，通过电流线圈的电流I；与被测电路电流相等，即
I
1=I
图1 电动系功率表的原理电路图
而电压线圈中的电流Jz可由欧姆定律确定，即
由于电流线圈两端的电压降远小于负载两端的电压U，所以可以认为电压支路两端的电压与负载电压tJ是相等的。
式（2-21）中R2是电压支路总电阻，它包括电压线圈电阻和附加电阻Rfj。
对于一个已制成的功率表，R2是一个常数。
又因为电动系功率表可动部分的偏转角为
即电动系功率表用于直流电路的测量时，其可动部分的偏转角α正比于被测负载功率P。
②当用于交流电路的测量时，通过电流线圈的电流I,等于负载电流I，即
而通过电压线圈的电流I2与负载电压J成正比，即
式中Z2——电压支路的总阻抗。
由于电压支路中附加电阻R凸总是比较大，在工作频率不太高时，电压线圈的
感抗可以忽略不计。
因此，可以近似认为电压线圈电流I2与负载电压J是同相的，即I2与山之间的相位差等于零，而I1与I2之间的相位差矽跟J；与山之间的相位差￠相等，如图2所示。
因此可得
图2 I1、U、∮、I2、φ的相位关系
即电动系功率表用于交流电路的功率测量时，其可动部分的偏转角α与被测电路的有功功率P 成正比。
虽然这一结论是在正弦交流电路的情况下得出的，但它对非正弦交流电路同样适用。