第四章 电动系仪表

第四章电动系仪表第三节功率表第四节频率表，相位表和功率因数第一节电动系测量机构第二节电动系电流表和电压表学习目标：

2．理解电动系电流表和电压表的测量线路。

1．了解电动系测量机构的结构、工作原理、技术特性。

3．掌握以它们的使用与维修方法。第一节电动系测量机构图4-1电动系测量机构的结构示意图一、结构和工作原理1．结构有两个线圈，固定线圈(定圈)和可动线圈(动圈)。如图4-1所示。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。转动力矩M

与电流I1

和I2

的乘积成正比，即图4-3转动力矩产生的示意图第一节电动系测量机构

当用于交流电路的测量时有

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

I1

、I2

为定圈和动圈中电流的有效值；(4-1)

为定圈中电流与动圈中电流之间的相位差角。

当用于交流电路的测量时有

当用于直流电路的测量时有(4-1)易受外磁场干扰可以交直流两用电动系功率表刻度均匀能构成多种线路测量多种参数准确度高二、技术特性第一节电动系测量机构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第二节电动系电流表和电压表图4-4电动系电流表原理电路一、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

电动系电流表通常做成双量程的便携式仪表。

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。第二节电动系电流表和电压表二、电动系电压表图4-7三量程电压表的测量线路

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。

电动系电压表通常做成多量程的便携式仪表。图4-6电动系电压表原理电路

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。第三节功率表图4-8电动系功率表的原理电路一、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。

下面介绍电动系功率表的工作原理。第三节功率表

对于一个已制成的功率表来说，R2

是一个常数得出即

(1)用于直流电路的测量时，通过定圈电流(4-3)

(2)用于交流电路的测量时，通过定圈电流等于负载电流，即第三节功率表

由式(4-2)可得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。即图4-9功率表向量图

而通过动圈的电流与负载电压成正比式中，Z2电压支路的复阻抗。(4-4)2．多量程功率表需要注意的是，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。图4-10用连片改变功率表的电流量程第三节功率表

(1)电流的两个量程的实现如图4-10

所示。3．功率表的选择及使用方法

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

(2)功率表的正确接法必须遵守“发电机端”的接线规则，即：

(1)正确选择功率表量程。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。第三节功率表

功率表常出现的错误接线如图4-13

所示。

功率表正确接线如图4-12

所示。图4-13功率表的错误接法图4-12功率表的正确接法第三节功率表

(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。

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。

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。第三节功率表

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。4．低功率因数功率表

用于测量功率因数较低的交流电路的功率，它也可以用来测量交直流电路中的小功率。

(4)功率表的正确读数。图4-15

具有补偿线圈的低功率因数功率表第三节功率表

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(cos

N)下刻度的。因此读数时其分格常数应按下式计算

(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。(4-7)二、三相功率表第三节功率表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。

(3)三表法。

(2)两表法。第三节功率表图4-20三表法测量三相四线制电路的有功功率图4-17

一表法测量对称三相电路的有功功率图4-19两表法测量三相功率的线路第三节功率表

工作原理与单相功率表相同，在结构上分为二元三相功率表和三元三相功率表。2．三相有功功率表图4-22

二元三相功率表的接线方法图4-21

二元三相功率表的内部电路第三节功率表3．三相无功功率表图4-24

无功功率的测量原理

交流电路的无功功率页可以用有功功率表测量，因为：

线电压与相电压之间恰有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。第三节功率表图4-26

测量三相无功功率的接线图和向量图图4-25

测量三相有功功率的接线图和向量图而三相对称负载