《《电气测量》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电气测量》课件（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 功率和电能的测量第一节第一节 功率和电能的测量方法功率和电能的测量方法第二节第二节 电动系功率表电动系功率表第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表第四节第四节 三相功率的测量三相功率的测量第五节第五节 感应系电能表及电能的测量感应系电能表及电能的测量第六节第六节 三相有功电能表三相有功电能表第七节第七节 三相无功电能表和无功电能的测量三相无功电能表和无功电能的测量第八节第八节 电子式单相电能表电子式单相电能表第九节第九节 电子式三相电能表电子式三相电能表第十第十节节 电子式单相复费电子式单相复费率率电能表电能表第十一节第十一节 集中抄表与电子式集中抄表与电子式IC卡预付费卡预付
2、费电能表电能表Electrical Measure本章要点本章要点 本章介绍电动系功率表、低功率因数功率表、三相功率表、感应系电能表的原理与使用方法,其中工作原理可作一般了解，测量方法以及测量时的电路连线，包括单相与三相，有功与无功的功率表、有功与无功电能表都必须熟练掌握。本章第八、九节介绍电子式电能表的原理与电路结构，由于电测仪表广泛应用电子电路，通过电子电能表的电路结构，进一步了解仪表中电子器件的使用方法。第一节第一节 功率和电能的测量方法功率和电能的测量方法 一、功率测量方法一、功率测量方法 1.直接法：直接法：用电动系或数字的单相功率表测量单相功率。用单相功率表接成两表法或三表法或用三
3、相功率表测量三相功率，两表法或三表法虽然有求和过程，但一般仍将它归为直接法。2.间接法：间接法：直流通过测量电压、电流间接求得功率。交流则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。二、电能测量方法二、电能测量方法 1.直接法：直接法：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：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计时时钟进行测量。三、变换式功率表三、变换式功率表 常用的功率表多采用电动系，由于电动系仪表的生产工艺比较复杂，抗干扰能力低，所以近年来利用磁电系表芯做成的变换式功率表。表的结构如图。四、变换式功率表的工作原理四、变换式功率表
4、的工作原理 变换式功率表先通过由两个互感器组成的取样电路，检测负载的电压与电流，由于两个互感器的一次绕组接法相反，使得互感器二次绕组的电流与负载的u、i关系如下式所示。半导体二极管是一个非线性元件，适当调整R0和R1然后利用半导体二极管的平方律特性，使得磁电系指示仪表的两端电压 与负载的u、i 乘积即功率成正比。完成功率到电压的变换。并在标尺上刻以功率值。返回本章首页二极管平方律特性第二节第二节 电动系功率表电动系功率表 一、工作原理一、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
5、推出可动线圈的偏转角正比于负载功率P。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。二、扩大功率表电流量程二、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。功率表的选择和使用方法功率表的选择和使用方法 三、扩大功率表电压量程三、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。例：D
6、26W型便携式单相功率表的电流量程为510A，电压量程为150300600 V，其功率量程有：P1=5150=750W P2=5300=1500W P3=5600=3000W P4=10150=1500W P5=10300=3000W P6=10600=6000W 这里的功率是指负载的功率因数cosj1时的情况。而感性或容性负载的cosj1，所以，上述量程是指最大功率量程。例例:有一感性负载，额定功率为600W，额定电压为220V，cosj0.8。现要用功率表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 A故确定
7、选用电流量程为5A，电压量程为300V，功率量程为3005=1500W的功率表。四四、功率表正确接线、功率表正确接线 由于电动系功率表指针的偏转方向与两线圈中电流的方向有关，为防止指针反转，规定了两线圈的电源（发电机）端，用符号“*”表示。功率表正确接线应遵守“电源端电源端”守则守则，即接线时应将“电源端”接在电源的同一极性上。电源（发电机）端守则 电流线圈：使电流从电流线圈的电源（发电机）端流入，电流线圈与负载串联。电压线圈：保证电流从电压线圈的电源（发电机）流入，电压线圈支路与负载并联。*号表示“电源端”功率表的正确接线(a)电压线圈前接 (b)电压线圈后接 五五、功率表的错误接线功率表的
8、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 六、功率表的读数六、功率表的读数便携式功率表一般都有几种电流和电压量程，但标度尺却只有一条，因此功率表的标度尺上只标有分格数，而不标瓦特数。当选用不同的量程时，功率表标度尺的每一分格所表示的功率值不同。通常把每一分格所表示的瓦特数称为功率表的分格常数。如果功率表中没有附加的分格常数表，其分格常数C也可按下式计算求得功率表的分格常数C后，便可求出被测功率PC图图 功率表前面板示意图功率表前面板示意图1电压接线端子4指针零位调整器2电流接线端子3标度盘5转换功率正负的旋钮图图 D26型仪表型仪表例：例：若选用一只功率表，它的电
9、压量程为300V、电流量程为5A，标度尺满刻度格数为150格，用它测量某负载消耗的功率时，指针偏转80格。求负载消耗的功率。解：先求功率表的分格常数 被测功率 返回本章首页第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表 用一般功率表测量低功率因数的功率存在如下问题：在低功率因数的情况下，电流大功率小，若按功率选用，电流的额定值太小。若按电流选用，在满电流的情况下，也只能使用功率表标尺的前几个小格，无法准确读数。以测量功率因数为0.1，额定电压为500V，额定电流为10A，功率为500W的电路为例。选用500V、500W的的普通功率表，额定电流只有1A。选用500V、10A的普通功率表，其最大示
10、值为5000W。500W只能使用标尺的前1/10部分。可见测量低功率因数的功率表必须具备大电流和低功率示值两个特点。在结构上必须采取一些措施，一方面提高仪表的灵敏度，使它能测量低功率，另一方面要提高功率表的电流额定值，在加大电流额定值的时候，还要注意不使表耗功率太大。一、带补偿线圈的低功率因数功率表一、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 加大，造成读数的误差，因此在加大额定电流
11、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。补偿线圈 二、带补偿电容的低功率因数功率表二、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 上式与无感抗的功率表指针偏转角相比其误差为 功率因数越低，越大，造成的误差就越大，对于测量低功率因数的功率，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。补偿电容D34W型功率表型功率表 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。
12、（1）该表准确度等级为0.5级，额定功率因数cos0.2。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：0.250.5A；0.51A；12A；2.55A；510A。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。（2）连接方法 三、采用张丝结构低功率因数功率表三、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
13、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。张丝四、低功率因数功率表的使用四、低功率因数功率表的使用返回本章首页 要正确接线要正确接线；要正确读数要正确读数：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：F 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；F 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。第四节第四节 三相功率的测量三相功率的测量 一、用单相功率表测三相功率一、用单相功率表测三相
14、功率 一表法一表法 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。对于三相三线完全对称电路来说，则可按上图接线方式测量；但如果被测电路的中点不便于接线，或负载不能断开，则应按下图所示的线路进行测量。图中，电压支路的非发电机端所接的是人工中点，即由两个与电压支路阻抗值相同的阻抗接成丫形，作为人工中点。二表法二表法 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。考虑它们的相位关系，当三相电路对称时，由图所示相量图可以看出，三相负载的总功率等于图 两表法测量三相三线制负载功率(a)对称三相负载相量图 (b)两表法接线图两
15、表法测量的注意事项：两表法测量的注意事项：（1）接线时应使两个功率表的电流线圈串联接入电路任电流线圈串联接入电路任意两相线上意两相线上（如分别串接在（如分别串接在A、B相线上）相线上），使其通过的电流为三相电路的线电流，两只功率表的电压支路的发两只功率表的电压支路的发电机端必须接至电流线圈所在相线电机端必须接至电流线圈所在相线，而另一端则必须接至没有接电流线圈的第三相上,如图(b)。（2）读数时必须把符号考虑在内：1）负载对称为纯阻性时，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。三表法三表法 适用于三相四线制，电
16、压、负载不对称的系统，被测三相总功率为三表读数之和，即二、用三相功率表测三相功率二、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，因此可从标尺上直接读出三相功率。两元件三相功率表结构三、三相无功功率表的测量三、三相无功功率表的测量1、一表跨相法、一表跨相法2、两表跨相法、两表跨相法3、三表跨相法、三表跨相法返回本章首页第五节第五节 感应系电能表及电能的测量感应系电能表及电能的测量一、电能表的概述一、电能表的概述1 1、电能表的分类、电能表的分类我国电能表的标准体系可以有以下几种分类。(1)按使用电源的性质使用电源的性质分：交流电能表与直流电能表；(2)按用途用途分：有功电能表、无功电能表和复费率电能表及多功能电能表；(3)按精度等级精度等级分：普通级：0.2S，0.2，0.5S，0.5，1.0，2.0，3.0级，用于测量电能；精密级：0.01，0.05级，主要作为校验普通级电能表的校验基准；(4)按结构和工作原理结构和工作原理分：机械式电能表和电子式电能表
