电动系仪表及功率的测量
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用电动系测量机构测量直流 电时，可动线圈受到的转动力矩 M与通过两线圈的电流I１、I２ 的乘积成正比，即
仪表指针的偏转角α为
MK1I1I2
当转动力矩M与反作用力矩
Mf 相等时，即M＝Mf 时
K1I1I2 D
K1
DI I KII 1 2 1 2 电动系仪表及功率的测量
仪表的转动转矩
通入直流时，M=k1I1I2
电动系仪表及功率的测量
原理示意图 电动系仪表及功率的测量
2.工作原理
i i1 i2 i1
I2
U
U
R2 (L)2 R
I * i1 +
* i1
KI1I2
cos
KI
U Rv
cos
u
R i2
负 载
KpIUcos Kp P
-
电动式瓦特表原理线路
阻R v和是附电加压电支阻路之的和总。电I阻2正，比即U动，圈且电
电动系仪表及功率的测量
• 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
电动系仪表及功率的测量
四 低功率因数瓦特表
1.低功率因数功率测量的特殊问题
在功率测量中常遇到被测电路功率因数很低的情况，从原理
上说，普通的电动式瓦特表也可以用于低功率因数电路的功率测
量，但在实际上，存在以下问题：
（1）读数误差大；
（2）测量误差大；
（3）角误差大。
[所谓角误差是指在普通瓦特表电压支路中由于忽略了电压
第五章 电动系仪表及功率的测量
电动系仪表及功率的测量
一、电动系仪表的结构
1. 结构
有两个线圈： 固定线圈和可 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。
电动系仪表及功率的测量
2. 工作原理
固定线圈中的电流 I1 ( i1 ) 磁场 可动线圈中的电流 I2 ( i2 )与磁场相互作用电磁 力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，
线圈的感抗,而认为电压支路中的电压与电流同相，这样所引起
的误差称为角误差。]
电动系仪表及功率的测量
2.普通的电动式瓦特表变低功率因数瓦特表办法 1).结构上采用补偿
在低功率因数瓦特表中，采取了特殊措施来减小误差，下面 列举两种：
（1）采用补偿线圈的低功率因数瓦特表； （2）采用补偿电容的低功率因数瓦特表。
电动系仪表及功率的测量
▲电动系电流表
同磁电式仪表相同，电动式仪表的活动线圈也要用比较细 的导线绕制，动圈电流也是通过游丝导入，所以动圈允许通过 的电流不能太大。作为小量程电流表使用时，固定线圈与可动 线圈串联，作为大量程使用时，由于可动线圈不允许通过大电 流，故可动线圈只能与固定线圈并联。
▲测量0.5A电流时：I1=I2=I α=KI2
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）
电动系仪表及功率的测量
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
“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）
通入来自百度文库流时，
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。
电动系仪表及功率的测量
i1和i2之间 的相位差
二 电动系仪表的技术特点
（1）准确度高（可达0.1—0.05级），交直流两 用，还可测量非正弦；
（2）频率特性好； （3）易受外磁场影响； （4）本身消耗功率大，电压表内阻较小； （5）仪表的过载能力差； （6）刻度不均匀； （7）价格较高。
三 单相电动系功率表
D26-W型便携式单相功率表
电动系仪表及功率的测量
(一)单相功率表的结构和工作原理
1.结构
* i1
*
i
+
u
R i2
负 载
-
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。
▲量程大于0.5A时：设 I1=k1I，I2=k2I，cosφ=k3则
K1k1k2k3 I2 K'I2
K2
大量程电流表，固定线圈可 与可动线圈并联
小量程电流表，固定线圈可与可动线圈串联
电动系仪表及功率的测量
▲电动式电压表
电动式电压表一般是把定圈和动圈串联以后再 根据量程大小，串联不同的附加电阻。
电动系仪表及功率的测量
可认为i2与u同相 电动系仪表及功率的测量
(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
电动系仪表及功率的测量
3．正确操作 1）换量程时应停电 2）顺序测量 3）反偏时的处理（电流端钮接线交换）
电动系仪表及功率的测量
4．正确读数
• 1）求分格常数
CUmaxImax(瓦/格) Dmax
• 2）读偏转指示格数 D • 3）计算实测功率
P=C·D
式中P为被测功率,C为标尺的每格瓦数,又称瓦特表 的功率常数。
电动系仪表及功率的测量
案例：用互感器扩大单相功率表量程
如果被测电路功率大于功率表量程，则必须加接 电流互感器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图 所示。电路实际功率为
P＝k1k2P1
用电流互感器和电压互感器扩大单相功率表量程 电动系仪表及功率的测量
多量程(量程的扩大)
图1 电流量程的扩大
图2 电压量程的扩大
• 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。
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。
电动系仪表及功率的测量
仪表指针的偏转角α为
MK1I1I2
当转动力矩M与反作用力矩
Mf 相等时，即M＝Mf 时
K1I1I2 D
K1
DI I KII 1 2 1 2 电动系仪表及功率的测量
仪表的转动转矩
通入直流时，M=k1I1I2
电动系仪表及功率的测量
原理示意图 电动系仪表及功率的测量
2.工作原理
i i1 i2 i1
I2
U
U
R2 (L)2 R
I * i1 +
* i1
KI1I2
cos
KI
U Rv
cos
u
R i2
负 载
KpIUcos Kp P
-
电动式瓦特表原理线路
阻R v和是附电加压电支阻路之的和总。电I阻2正，比即U动，圈且电
电动系仪表及功率的测量
• 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
电动系仪表及功率的测量
四 低功率因数瓦特表
1.低功率因数功率测量的特殊问题
在功率测量中常遇到被测电路功率因数很低的情况，从原理
上说，普通的电动式瓦特表也可以用于低功率因数电路的功率测
量，但在实际上，存在以下问题：
（1）读数误差大；
（2）测量误差大；
（3）角误差大。
[所谓角误差是指在普通瓦特表电压支路中由于忽略了电压
第五章 电动系仪表及功率的测量
电动系仪表及功率的测量
一、电动系仪表的结构
1. 结构
有两个线圈： 固定线圈和可 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。
电动系仪表及功率的测量
2. 工作原理
固定线圈中的电流 I1 ( i1 ) 磁场 可动线圈中的电流 I2 ( i2 )与磁场相互作用电磁 力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，
线圈的感抗,而认为电压支路中的电压与电流同相，这样所引起
的误差称为角误差。]
电动系仪表及功率的测量
2.普通的电动式瓦特表变低功率因数瓦特表办法 1).结构上采用补偿
在低功率因数瓦特表中，采取了特殊措施来减小误差，下面 列举两种：
（1）采用补偿线圈的低功率因数瓦特表； （2）采用补偿电容的低功率因数瓦特表。
电动系仪表及功率的测量
▲电动系电流表
同磁电式仪表相同，电动式仪表的活动线圈也要用比较细 的导线绕制，动圈电流也是通过游丝导入，所以动圈允许通过 的电流不能太大。作为小量程电流表使用时，固定线圈与可动 线圈串联，作为大量程使用时，由于可动线圈不允许通过大电 流，故可动线圈只能与固定线圈并联。
▲测量0.5A电流时：I1=I2=I α=KI2
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）
电动系仪表及功率的测量
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
“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）
通入来自百度文库流时，
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。
电动系仪表及功率的测量
i1和i2之间 的相位差
二 电动系仪表的技术特点
（1）准确度高（可达0.1—0.05级），交直流两 用，还可测量非正弦；
（2）频率特性好； （3）易受外磁场影响； （4）本身消耗功率大，电压表内阻较小； （5）仪表的过载能力差； （6）刻度不均匀； （7）价格较高。
三 单相电动系功率表
D26-W型便携式单相功率表
电动系仪表及功率的测量
(一)单相功率表的结构和工作原理
1.结构
* i1
*
i
+
u
R i2
负 载
-
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。
▲量程大于0.5A时：设 I1=k1I，I2=k2I，cosφ=k3则
K1k1k2k3 I2 K'I2
K2
大量程电流表，固定线圈可 与可动线圈并联
小量程电流表，固定线圈可与可动线圈串联
电动系仪表及功率的测量
▲电动式电压表
电动式电压表一般是把定圈和动圈串联以后再 根据量程大小，串联不同的附加电阻。
电动系仪表及功率的测量
可认为i2与u同相 电动系仪表及功率的测量
(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
电动系仪表及功率的测量
3．正确操作 1）换量程时应停电 2）顺序测量 3）反偏时的处理（电流端钮接线交换）
电动系仪表及功率的测量
4．正确读数
• 1）求分格常数
CUmaxImax(瓦/格) Dmax
• 2）读偏转指示格数 D • 3）计算实测功率
P=C·D
式中P为被测功率,C为标尺的每格瓦数,又称瓦特表 的功率常数。
电动系仪表及功率的测量
案例：用互感器扩大单相功率表量程
如果被测电路功率大于功率表量程，则必须加接 电流互感器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图 所示。电路实际功率为
P＝k1k2P1
用电流互感器和电压互感器扩大单相功率表量程 电动系仪表及功率的测量
多量程(量程的扩大)
图1 电流量程的扩大
图2 电压量程的扩大
• 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。
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。
电动系仪表及功率的测量