第3章功率和电能的测量

Electrical Measure

第三章

功率和电能的测量功率和电能的测量方法 电动系功率表 低功率因数功率表 三相功率的测量 感应系电能表及电能的测量 三相有功电能表 三相无功电能表和无功电能的测量 电子式单相电能表 电子式三相电能表 电子式单相复费率电能表 集中抄表与电子式IC卡预付费电能表

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 第十一节

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 功率和电能的测量方法一、功率测量方法率。用单相功率表接成两表法或三表法或用三相功率表 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：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。

1.直接法：用电动系或数字的单相功率表测量单相功

二、电能测量方法交流用感应系或电子电能表。 2.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。

1.直接法：直接测量电能，直流可使用电动系电能表，

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。 N ui1 1

(

i)

N

2

RA ( u RA i)

i2

N1 N2

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 u p 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。二极管平方律特性u p u 1 u 2 K ( i1 R 0 )2

K (i2 R 0 )

2

K(

N1 N2

) R0 (4

2

2

1 RA

ui )

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第二节 电动系功率表一、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，可推出可动线圈的 偏转角正比于负载功率P。 KI 1 I 2 KIU R2 KPP

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。 K i1 i 2 K2 I sin( t ) 2 U sin t R

K P U I cos K P P

功率表的选择和使用方法二、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。

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：D26-W型便携式单相功率表的电流量程为 5/10A,电压量程为150/300/600 V,其功率 量程有： P1=5×150=750W P3=5×600=3000W P5=10×300=3000W P2=5×300=1500W P4=10×150=1500W P6=10×600=6000W

这里的功率是指负载的功率因数cos =1时的 情况。而感性或容性负载的cos <1,所以，上 述量程是指最大功率量程。

例: 有一感性负载，额定功率为600W,额定电压 为220V,cos =0.8。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I P U cos 6 00 220 0 . 8 3 .4

A

故确定选用电流量程为5A,电压量程为300V,功 率量程为300×5=1500W的功率表。

四、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”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、功率表的错误接线

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C UN

INm

求得功率表的分格常数C后，便可求出被测功率 P=C· α

1

V

150

300

600

2

I

I

3

4

5

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

功率表前面板示意图

图

D26型仪表

例：若选用一只功率表，它的电压量程为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C UN

IN

m

300 5 150

10 W / 格

被测功率P C 10 80 800 W返回本章首页