功率的测量 电工技术（第6版）

功率的测量功率由电路中的电压和电流决定，因此用来测量功率的仪表必须具有两个线圈，一个用来反映电压，另一个用来反映电流。功率表通常用电动系仪表制成，其固定线圈导线较粗，匝数较少，称为电流线圈；其可动线圈导线较细，匝数较多，串有一定的附加电阻，称为电压线圈，如图11-3-6所示。使用功率表时，电流、电压都不允许超过各自线圈的量程。改变两组固定线圈的串、并联联接方式，可以改变电流线圈的量程；改变串入可动线圈的附加电阻，可以改变电压线圈的量程。**图11-3-6功率表图11-3-7功率表的接线方法1．直流功率的测量直流功率可以用电压表和电流表间接测量求得，也可用功率表直接测得。功率表的接线方法如图11-3-7所示，电流线圈应与负载串联，电压线圈（包括附加电阻）应与负载并联。还要注意电流线圈和电压线圈的始端标记“±”或“*”，应把这两个始端接于电源的同一端，使通过这两个接线端电流的参考方向同为流进或同为流出，否则指针将要反转。根据式（11-2-4）可知，电动系仪表的偏转角α与两个电流乘积成正比。由于通过电流线圈的电流即为负载电流I，通过电压线圈的电流与负载电压成正比，因此电动系仪表的偏转角α与IU的乘积成正比，即与负载的功率成正比。只要读出指针的偏转格数，就可算出被测量的电功率数值。多量程功率表一般有两个电流量程，若干个电压量程，它的标度尺只标有分格数，并不标明被测功率的瓦数，这是因为在选用不同的电流量程和电压量程时，每一分格都代表不同的瓦数。每一分格所代表的瓦数可按下式计算：C=（11-3-3）式中Um为功率表的电压量程，Im为电流量程，αm为功率表表盘的满刻度格数。测量时若指针偏转α格，则被测功率为P=Cα（11-3-4）例11-3-1某功率表的满刻度为1250格，现选用电压为250V、电流为10A的量程，读得指针偏转的刻度为400格，求被测的功率为多少？解功率表的每一分格所代表的瓦数为C==W/格=2W/格所以被测功率为P=Cα=2×400W=800W2．单相交流功率的测量由式（11-2-5）可知，电动系仪表在测量交流电时，其偏转角不但正比于两线圈的电流有效值的乘积，而且正比于两电流相位差的余弦。由于功率表的电压线圈串有阻值很大的附加电阻，其感抗与电阻相比可以忽略不计，故可认为通过电压线圈的电流与负载电压同相，而通过电流线圈的电流即为负载电流，可见两电流的相位差近似等于负载的功率因数角，所以电动系功率表的偏转角与交流电的有功功率成正比。电动系仪表既可以测量直流电功率，又可以测量交流电功率，而且接线和读数的方法完全相同。图11-3-8所示为实验室使用的115型多量程单相功率表。其额定电压为125V、250V和500V，额定电流为5A和10A，当负载电流为0~5A时，两个电流线圈应串联，而当负载电流在5~10A之间时，则应并联。使用时，必须根据被测的电压和电流大小分别取用适当的接线端，并注意把有“±”符号的接线端接于电源的同一侧。图11-3-8多量程单相功率表3．三相功率的测量由于工程上广泛采用三相交流电，三相交流功率的测量也就成了基本的测量。三相功率的测量仪表，大多采用单相功率表，其测量方法有一表法、两表法、三表法三种，也有采用三相功率表的。（1）一表法在对称的三相交流电路中，可用一只功率表测出其中一相的功率P1，再乘以3就是三相总功率P。即P=3P1一表法的接线方法如图11-3-9所示。(a)(a)对称负载Y形联结(b)对称负载△形联结图11-3-9用一表法测量三相功率W1W1L1L2L3L1L2L3ZZZZZZ****（2）两表法在三相三线制电路中，不论负载联成星形或三角形，也不论负载是否对称，都可采用两表法来测量三相总功率。其接线方法是把两个功率表的电流线圈串接在任意两根相线上，且标有“*”号的接线端应接在靠电源的那一方，而两个电压线圈标有“*”号的接线端应与各自电流线圈标有“*”号的接线端连接在一起，未标“*”号的接线端则接在未串联电流线圈的一根相线上如图11-3-10所示。三相负载三相负载图11-3-10用两表法测量三相功率W2W1L2L3L1****这时两个功率表都将显示出一个读数P1和P2，就每一个读数来说并没有什么意义，但是把这两个读数加起来却是三相总功率P。即P=P1+P2（11-3-5）当负载功率因数较低时，功率表的指针可能会向相反方向偏转，这时必须将电流线圈反接，才能测量出结果，但是在计算总功率时，这只被反接电流线圈的功率表的读数，应计为负数。可见，式（11-3-5）中的P1+P2为两表读数的代数和。（3）三表法三相四线制负载多数是不对称的，可用三只功率表分别测出各相的功率P1、P2和P3，再相加就是三相总功率P。即P=P1+P2+P3（11-3-5）三表法的接线方法如图11-3-11所示。图图11-3-11