电动系仪表的概述

模块五电动系仪表1课题一电动系测量机构

2一、电动系测量机构的构成

游丝固定线圈可动线圈空气阻尼器（1）两部分构成：固定线圈、可动线圈。（2）固定线圈：平分两组并排放置，中间留有间隙。（3）可动线圈：放在固定线圈的磁场中，与指针、空气阻尼器的阻尼片、游丝一起固定在转轴上。（4）游丝：产生反作用力矩和导通电流。

3

①固定线圈中的电流I1

(i1)产生磁场（B）

②可动线圈中的电流I2

(i2)与磁场（B）相互作用产生电磁力F

线圈受到转矩M作用

线圈和指针转动。

一、电动系测量机构的工作原理FF可动线圈固定线圈磁场B电流I1（i1）电流I2（i2）①②4二、电动系测量机构的工作原理（1）转动转矩：通入直流：M=k1I1I2通入交流：

M=k1I1I2cosi1、i2的有效值i2与i2的相位差（2）反作用力矩：游丝形变产生批作用力矩。（4）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。

（3）指针的偏转角：两力矩平衡时，指针的偏转角：

=kI1I2

（直流）

=kI1I2

cos

（交流）5三、电动系仪表的主要技术特性

（1）准确度高：测量机构中无铁磁物质，不存在磁滞误差(高达0.1级)。（2）交直流两用：测交流时频率范围较广（15～2500Hz，扩大频率范围后能达到5000～10000Hz）。还可测非正弦交流电量。（3）易受外磁场的影响：空气隙磁阻很大，固定线圈产生的磁场较弱（措施：采取磁屏蔽或无定位结构）。（4）过载能力差：电流流过游丝和可动线圈。（5）电动系电流表、电压表刻度不均匀，功率表均匀。（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。磁屏蔽：即将测量机构放在导磁性能好的铁磁材料制成的屏蔽罩内。存在外磁场时，铁磁材料的导磁性能比空气隙好，大部分磁场从铁磁材料通过，只有少部分通过测量机构。电流表内阻大的原因：因电流产生的磁场较弱，要产生较大的M，线圈匝数必须较多(NI)。电压表内阻小的原因：NI要大，电阻R不能太大（I=U/R）6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）。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）。2-动圈1-定圈8一、电动系电流表2.双量程电流表扩量程方法1：固定线圈分成两段，改变串、并联方式。1、2联-----------单量程1、4联，2、3联---双量程定圈动圈方法2：改变与可动线圈并联的分流电阻（R1~R3）。9二、电动系电压表1.单量程电压表构成：将固定线圈和可动线圈串联后，再与附加电阻串联。10二、电动系电压表2.多单量程电压表扩量程方法：改变附加电阻的大小。

注：由于线圈中电感的存在，当被测电压频率不同时，其内阻抗也不同，从而产生附加误差。措施：接入频率补偿电容（接入C后，可以用于较宽频率范围）。11课题三单相电动系功率表

1213复习：直流电路的功率：P=IU交流电路的功率:P=IUcosΦ功率既反映被测元件所加的电压，又反映流经被测元件的电流，还反映着二者的相位差。所以，功率的测量就必须同时引入电压、电流和角度。13一、普通单相电动系功率表（一）结构和工作原理构成：由电动系测量机构和附加电阻构成，其中附加电阻与可动线圈串联构成了动圈支路。电路：电路符号：用一圆圈加一“十”字表示电动系测量机构，“十”字的粗线表示固定线圈，细线表示可动线圈。电压线圈电流线圈14（一）结构和工作原理

原理分析：直流：α=KI1I2=K1P

交流：α=KI1I2cosΦ=KP结论：电动系功率表用于交/直流测量时，偏转角都与被测电路的功率成正比，所以功率表的刻度是均匀的。1516（二）功率表的正确接线：遵守发电机端原则（电流均从*号端入----指针正偏）。（1）电压线圈前接（a图）适应：负载电阻比电流线圈电阻大得多的情况。（2）电压线圈后接（b图）适应：负载电阻远小于电压回路电阻的情况。16（三）功率表的错误接线错误接线的后果：（a)、(b)反偏（c）为电流、电压同时反接，功率表不反偏，但定圈和动圈之间有很强的电场，会引起较大的测量误差。17结论：*功率表正确接线时，若功率表反偏（如负载侧有电源），应互换电流线圈的两个端钮，但不要互换电压支路的端钮。*有的功率表有“+”、“-”换向开关，改变换向开关的极性，可使电压线圈的两个端子对调，但不改变附加电阻的位置。1819（四）功率表的量程

功率：P=UNINcosφ

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

1920

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。例题：有一感性负载，其功率约为800W，功率因数为0.8，工作在220V电路中，如用D9-W14型功率表去测量它的实际功率，应如何选择功率表的量限？D9-W14型功率表的量限为5/10A、150/300V。解：因负载工作于220V电路中，功率表电压量限可选300V。电流量限可根据负载电流为电流量限可选5A。2021（五）功率表的读数1.功率表常数C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；W/格21【例】

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。29/--十周四解：该功率表常数为W/格）被测功率为W）22二、低功率因数功率表的简介

低功率因数功率表的标尺是按某一较低的额定功率因数（如0.1或0.2）刻度的。低功率因数功率表的额定值（量限）包括：额定电压、额定电流、额定功率因数、额定功率。低功率因数功率表在测量时，其负载的电压、电流、功率必须满足U≤UN,I≤IN

，P≤PN

。23二、低功率因数功率表的简介

[例]一感性负载，功率因数为0.5，所接电压为220V，电流为2A，问能否选用cosφN=0.2、UN=300V、IN=5A的低功率因数功率表测量负载的功率？解：负载的功率为：P=UIcosφ=220*2*0.5=220W

低功率因数功率表的功率量程为：

PN=UNINcosφN=300*5*0.2=300W因满足U≤UN,I≤IN

，P≤PN

的条件，所以可以选用该功率表。2425课题四三相有功功率的测量2526一、单相功率表法（一）一表法（测量对称三相交流电路的功率）（a）Y形对称负载（b）三角形对称负载（c）人工中性点（R应等于表内动圈电阻与串联的附加电阻之和）26（二）两表法（测量三相三线制电路的功率）a）B相为公共相（b）C相为公共相（c）A相为公共相分析：1.P=？2.功率正负与角度φ的关系？27（三）三表法适用：不对称的三相四线制电路功率的测量28*二、电动系三相功率表三相两元件功率表------用于三相三线电路三相三元件功率表------用于三相四线电路2929三相两元件功率表：3030三相三元件功率表：3131课题五三相无功功率的测量3233一、一表跨相法适应：对称三相电路无功功率的测量

P------为功率表的表达式（分析）33二、两表跨相法在不完全对称的三相电路中，两功率表的读数不完全相等，如果将两块表的读数取平均值后再与相乘得到的三相无功功率比一表法更接近实际值，所以此种方法在实际中应用较多。3435三、三表跨相法适用：三相三线电路，三相四线电路。三相总无功功率与三表读数的关系：