功率的测量

二、用三相功率表测三相功率 将两只或三只或 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， 分别用于三相三线制 与三相四线制。其公 共转轴的转矩直接反 映三相总功率，因此 两元件三相功 可从标尺上直接读出 率表结构 三相功率。
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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
有一感性负载，额定功率为400W，额定电压为 220V ,功率因数为0.75 。现用D19- W.型功率表的 电流量程为2.5/5 A ，电压量程为150/300 V ，去测 量它实际消耗的功率，试选择所用功率表的量程。
解:因为负载额定电压为220V，应选功率表电压量程为300V 负载额定电流为I=2.42 A 故确定选用电流量程为2.5 A ，电压量程为300V，功率量程 为300*2. 5= 750W的功率表。
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 1 P 2 P 3
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+I * u
i1
* R i2
i1
负 载
U KI 1 I 2 cos KI cos Rv
K p IU cos K p P
电动式瓦特表原理线路
Rv 是电压支路的总电阻， 即动圈电阻和附加电阻之和。
I2正比U，且可认为i2与u同相
(二)单相电功率表的使用方法
1．功率表的量程及其选择 电流量程IN 电压量程UN 功率量程PN D19-W.型功率表的电流量程为5/10 A ， 电压量程为150/300 V ， 其功率量程有: P1=5X150=750 W P2=10X150=1500 W 或P2'=5X300=1500 W P3 =10X300=3 000 W
？
电流够了 但功率太大指针刻度 只能用到在1/10
？
选用功率表 额定功率因数为1 额定电压为500V 额定电流为10A 额定功率为5000W
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。本来功率表的读 数中就包含有表耗功率，但一般功率表，表耗功率比功率 示值小很多，可以忽略，而低功率因数功率表，因为采用 大额定电流，表耗功率较大，又采用小功率示值，使得示 值中所含的表耗功率所占比例 补偿线圈 加大，造成读数的误差， 因此在加大额定电流的 同时，要采取措施消除 示值中的表耗功率部分。 解决办法是在电压电路 中，串联一个补偿线圈 产生附加力矩以抵消表 耗功率。使得所减少的 读数值正好等于表耗功 率读数的增加值。
tg 越大，造成的误差就越大，对于测量低功率 功率因数越低 ， 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、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。
“瓦特表电压支路后接”。 •1）电压线圈前接法（负载电阻远大于电流线圈电阻） •2）电压线圈后接法（负载电阻远小于电压线圈电阻）
正确接线的选择
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D34—W型功率表
主要用于直流电路中测量小功率或交流50 赫兹电路中测量功率。 该表准确度等级为0.5级，额定功率因数 cosφ＝0.2。基本技术特性如下： a）仪表串联电路的额定电流为双量限， 供应下列五种规格： 0.25－0.5A；0.5－1A；1－2A； 2.5－5A；5－10A。 b）仪表并联电路的额定电压为三量限， 供应下列各种规格： 25/50/100V；50/100/200V；75/150/300V； 150/300/600V。
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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 U KI1 cos cos( ) Rad 上式与无感抗的功率表 指针偏转角相比其误差为
补偿电容
cos cos( - ) - cos (cos t g sin ) cos 1 cos
三、三相功率的测量
可以直接用三相功率表，也可以用单相功率表分别 测出各相功率，然后求其总和，即所谓三表法。在一 些特殊情况下，例如完全对称的三相制，也可以用一 表法。三相三线制，也可以用二表法。
四、电能的测量
直接法测量直流电能可用电动系，测量交流电能可 用感应系或静止式电子电能表。 间接法测量电能，可用功率表测出功率，用测时仪 器测出时间，然后算出电能。这种方法只适用于功率 在被测时间范围内保持不变的场合，由于功率表、测 时仪器的准确度大大超过电能表的准确度，所以可用 这种方法校准电能表
u
-
电动式瓦特表原理线路
静圈(固定线圈)： 称为瓦特表的电流线圈 匝数少，导线粗，与负载串联，作为电流线圈。 动圈(可动线圈)：称为瓦特表的电压线圈 匝数多，导线细，与负载并联，作为电压线圈。
原理示意图
2.工作原理
i i1 i2 i1
I2 U 2 2 R R ( L) U
二 元 件 二 铝 盘
二元件单铝盘
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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，驱动一个公共转轴，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 法及使用范围与功率表的两表法或三表法相同。
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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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二源自文库法
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。
P U AC I A cos(U AC I A ) U BC I B cos(U BC I B ) P 1 P 2
张丝
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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。
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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
可动线圈与固 定线圈间存在 电位差的错误
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第三节 低功率因数功率表
一般功率表测量低功率因数的功率存在如下问题 被测对象 功率因数为0.1 电压为500V 电流为10A 功率为500W 功率正好 电流不够
选用功率表 额定功率因数为1 额定电压为500V 额定电流为1A 额定功率为500W
第一节 功率和电能的测量方法 一、直流功率的测量
1.直接法：用电动系功率表、数字功率表或电位差计。
2.间接法：用电流表和电压表通过测量电压、电流间 接求得功率。
二、单相交流功率的测量
1.直接法：用电动系功率表、变换式功率表、数字功 率表或电位差计。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。
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。
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。
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。
等式两边各除以2π乘以 t 可得
t
2π

CP t ,即 2π
C N W 2π 上式表示铝盘经过时间t 所转过的转数 N 与电能W 成正比。
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三、电能表的安装和使用要求
(1)电能表应按设计装配图规定的位置进行安装，应 注意不能安装在高温、潮湿、多尘及有腐蚀气体 的地方。 (2)电能表应安装在不易受震动的墙上或开关板上， 墙面上的安装位置以不低于1.8 m为宜。 (3)为了保证电能表工作的准确性，必须严格垂直装 设。 (4)电能表的导线中间不应有接头。
(5) 电能表在额定电压下，当电流线圈无电流通 过时，铝盘的转动不超过 1 转，功率消耗不超 过1.5W。 (6) 电能表装好后，开亮电灯，电能表的铝盘应 从左向右转动。 (7) 单相电能表的选用必须与用电器总瓦数相适 应。 (8) 电能表在使用时，电路不容许短路及用电器 超过额定值的125%。 (9)电能表不允许安装在10%额定负载以下的电路 中使用。
五、电能表的接线
单相电能表的接线
在低压小电流电路中，电能表可直接接在线路上，如图（a）所示。 在低压大电流电路中，若线路负载电流超过电能表的量程，则须经电流 互感器将电流变小， 即将电能表间接连接到线路上, 接线方法如图（b） 所示。
Wh Wh
1 L
2
3
4 L Z
1
2
3
4
TA N
Z
N
(a)
(b)
Wh— 单 相 功 率 表 Z— ； 负 载 ； TA— 电 流 互 感 器
在使用功率表时，不仅要注意使被测功率不超 过仪表的功率量程，通常还要用流表、电压表去监 视被测电路的电流和电压，使之不超过功率表的电 流量程和电压量程，确保仪表安全可靠地运行。
2．正确接线 1.电流线圈与负载串联 2.电压线圈与负载并联 3. 两线圈﹡端同接高电位端（或同接低电 位端）
图（a）适用于负载阻抗远大于电流线圈阻抗，称为 “瓦特表电压支路前接”； 图（b）适用于负载阻抗远小于电流线圈阻抗，称为
图 单相电能表的接线方法 (a) 直接接入式； (b) 经电流互感器接入式
• 电能表接线盒
– – – – 相线进、出 中性线进、出 进端接电源，出端接负载 电流线圈接相线
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。
第二节 电动系功率表
一、工作原理
电动系仪表是测量功率的最常用仪 表，测功率时仪表的固定线圈与负载 串联，反映负载电流 I ，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。 U KI1 I 2 KI K P P R 如果U、I 为交流，同样可推出可动线 圈的偏转角正比于交流负载功率P。 2U sin t K i1i2 K 2 I sin(t ) K PU I cos R KP P
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感应系电能表外形
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感应系电能表字轮结构
图
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电能表计度器结构图
二、工作原理
铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生的驱动 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
M KW P M T q 当转动力矩等于制动力 矩时, KW P q 可求得转速与功率的 正比关系, 即 KW P CP q
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。
*号表示“电源端”
正确接线的选择
*号表示“电源端”
A V
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A
R
V
R
D26-W型便携式单相功率表
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(一)单相功率表的结构和工作原理
1.结构 + * i1
*
R i2
i
负 载