第四章电动系仪表介绍

② 功率表标有“*”号的电压端钮可以接至电流 端钮的任意一端，而令一个电压端则跨接至负载另一 端。功率表的电压支路是并联接入被测电路的。
第三节
功率表
功率表正确接线如图 4-12 所示。
图 4-12 功率表的正确接法
功率表常出现的错误接线如图 4-13 所示。
图 4 - 13
功率表的错误接法
第三节
UI cos P
( 4 - 4)
第三节
功率表
2．多量程功率表 (1)电流的两个量程的实现如图 4-10 所示。
图 4 - 10
用连片改变功率表的电流量程
需要注意的是，功率表的不同量程是通过选择不 同的电流量程和电压量程来实现的。
第三节
功率表
3．功率表的选择及使用方法 (1)正确选择功率表量程。 (2)功率表的正确接法必须遵守“发电机端”的接 线规则，即： ① 功率表标有“ * ”号的电流端必须接电源一端， 而另一个电流端则接至负载端。电流线圈串联接入电 路。
R0 R 1 tan 2fC0 ( 2fL ) R0 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。 (2)指针从中心向右偏转时， > 0，tan > 0; 被 测频率 f 与串联谐振频率 f0 大。 (3)指针从中心位置向左偏转时， < 0，tan < 0; 被测频率 f 与串联谐振频率 f0 小。
二元三相功率表的接线方法
第三节
功率表
3．三相无功功率表
交流电路的无功功率页可以用有功功率表测量， 因为：
Q UI sin UI cos(90 )
与相电压 U 线电压 U VW U 之间恰有 90 的相位差，如 果将图 4 - 25(a)线路中单相 功率表的接线改为图 4 - 26(a) 所示电路。如下图。
M I1 I 2
第一节
电动系测量机构
当用于交流电路的测量时有
M I1 I 2 c o s
I1 、I2 为定圈和动圈中电流的有效值； 与动圈中电流 I 之间的相 为定圈中电流 I 2 1 位差角。
当可动部分偏转一角度 而达到平衡，游丝反作 用力矩为 Mf = D，根据 M = Mf 当用于直流电路的测量时有
图 4 - 29
电动系比率表的结构图
第四节
频率表、相位表和功率因数表
(3)指针偏转角 与定圈电流和动圈电流乘积成 正比。
cos( ) I1 cos( 1) cos I 2 cos( 2)
(4 - 11)
I1，I2 为动圈 1、2 中的电流；1 与 2 为定圈电 和I 与 I 的相位差。 流I 1 2
一、电动系电流表
电流表指针的偏转角 正比于被测电路的平方， 即
I2
图4-4
电动系电流表原理电路
所以，电动系电流表标度尺的刻度具有平方规律， 其起始部分刻度较密，而靠近上量程部分较疏。 电动系电流表通常做成双量程的便携式仪表。
第二节
电动系电流表和电压表
二、电动系电压表
当附加电阻一定时， 通过测量机构的电流与仪 表两端的电压成正比。
图4-6
电动系电压表原理电路
电动系电压表通常做成多量程的便携式仪表。
由于电压表测量时的 电流较小，所以电动系电 压表的线圈匝数较多。
图4-7 三量程电压表的测量线路
第三节 功率表
一、电动系功率表
1．结构和工作原理 测量功率时，定圈 A 与负载串联接入被测电路； 动圈 D 与附加电阻 Rj 串联后接入电路。
第四节
频率表、相位表和功率因数表
最后介绍三相相位表。 与单相相位表比较可 以得：
① 两者的测量机构 都是电动系比率表。
② 动圈 B1 中只串 联了电阻 R 1 ，而无电感。
图 4 - 34 三相相位表的测量线路
③ 两者的使用方法 基本相同。
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(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
的被测电路后指针的偏转 当频率表接入电压为 U 角 与两个动圈的关系是
有两个线圈，固定线 圈 ( 定圈 ) 和可动线圈 ( 动 圈) 。 如图 4 - 1 所示。
图4-1
电动系测量机构的结构示意图
第一节
电动系测量机构
2．工作原理 设定圈中通过电流为 I1 ，动圈中通过电流为 I2 。 磁场方向由右手螺旋定则确定。
图4-3
转动力矩产生的示意图
转动力矩 M 与电流 I1 和 I2 的乘积成正比，即
UI P
第三节
功率表
成正比 与负载电压 U 而通过动圈的电流 I 2
即
U I 2 Z2
图4-9 功率表向量图
式中，Z2 电压支路的复阻抗。
由于电压支路中附加电阻 Rj 的阻值总是比较大， 在工作频率不太高时，动圈的感抗相比之下可以忽略 不计。 由式(4 - 2)可得
cos( ) I1 cos( ) cos I 2 cos( )
(4 – 13)
第四节
频率表、相位表和功率因数表
使用单相相位表应注意： (1)使用前仪表指针可以不在零位。 (2)选择相位表时要注意它的电流和电压量程。 (3)单相相位表的接线与功率表相同，接入电路时， 必须遵守发电机端原则。 (4)在频率范围内使用。
第三节
功率表
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)
图 4 - 27
三个有功功率表测量三相不平衡电路无功功率表的接线图
总的无功功率为
1 Q QU QV QW (Q1 Q2 Q3 ) 3
第三节
功率表
(2)铁磁电动系无功功率表 铁磁电动系无功功率表通常都做成安装式仪表。 如图 4 - 28 所示。
图 4 - 24
无功功率的测量原理
第三节
功率表
此时功率表的读数
Q U VW I U cos(90 ) U VW I U sin
图 4 - 25 测量三相有功功率的 接线图和向量图
( 4 - 7) 而三相对称负载的 电路中，无功功率
Q 3UIsin
图 4 - 26 测量三相无功功率的 接线图和向量图
U N I N cos N C N
( 4 - 7)
第三节
功率表
二、三相功率表
1．三相功率的测量方法
三相交流电路按其电源和负载的连接方式的不同， 有三相三线制和三相四线制两种系统，而每一种系统 在运行时又有如下图几种情况：
根据三相电路的特点，有以下几种测量方法。 (1)一表法。 (2)两表法。 (3)三表法。
第四章
第一节 第二节
电动系仪表
电动系测量机构 电动系电流表和电压表
第三节 功率表
第四节 频率表，相位表和功率因数
学习目标：
1．了解电动系测量机构的结构、工作原理、技术 特性。 2．理解电动系电流表和电压表的测量线路。 3．掌握以它们的使用与维修方法。
第一节
一、结构和工作原理
1．结构
电动系测量机构
下面介绍三种有不同特点的低功率因数功率表。 (1)具有补偿线圈的低功率因数功率表。
图 4 - 15
具有补偿线圈的低功率因数功率表
第三节
功率表
(2)应用补偿电容的 低功率因数功率表。
图 4 - 16
带有补偿电容的低功率因数功率表
(3)带光标指示器的张丝式低功率因数功率表。 注意，低功率因数功率表的接线和使用方法与普通 功率表基本相同，但设计时使其标度尺的满刻度是在额 定电流 IN 、额定电压 UN 和额定功率因数N (cosN) 下刻度的。因此读数时其分格常数应按下式计算
第四节
频率表、相位表和功率因数表 Nhomakorabea三、电动系相位表和功率因数表
图 4 - 32
单相相位表的测量线路
电动系相位表和功率因数表的工作原理、测量线路 完全相同，所不同的是，相位表的标度尺是按来那个被 测交流量的相位差 刻度，而功率因数表按 cos 刻度。
第四节
频率表、相位表和功率因数表
假设被测负载是一个感性负载，则负载电流 (即流过 滞后于电压 U 一个角度； 定圈的电流) I 由于动圈 B1 支路中有 电感 L1，因此流过动圈 B1 一 滞后于电压 U 的电流 I 1 个角度 ； 而动圈 B2 支路中串联 与 的是一个纯电阻，因此 I 2 同相。 电压 U 图 4 - 32 单相相位表的测量线路 由此可得：
I1 I 2
( 4 - 1)
( 4 - 1)
当用于交流电路的测量时有
I1 I 2 cos
第一节
电动系测量机构
二、技术特性
准确度高 可以交直流两用 能构成多种线路测量多种参数 易受外磁场干扰 仪表本身消耗功率大
过载能力小 电动系电流表电压表刻度不均匀 电动系功率表刻度均匀