电工仪表及测量4

1、电动系仪表用于交流精密测量及作为标准表，与电动系仪表用于交流精密测量及作为标准表，与电磁系相比最大区别是以可动线圈代替可动铁芯，电磁系相比最大区别是以可动线圈代替可动铁芯，可以消除磁滞和涡流的影响，使它的准确度得到可以消除磁滞和涡流的影响，使它的准确度得到提高。另外电动系有固定和可动两套线圈，可以提高。另外电动系有固定和可动两套线圈，可以用来测量象功率、电能等这类与两个电量有关的用来测量象功率、电能等这类与两个电量有关的物理量。物理量。电动系仪表是由可动线圈中电流所产生的磁场与电动系仪表是由可动线圈中电流所产生的磁场与一个或几个固定线圈中的电流所产生的磁场相互一个或几个固定线圈中的电流所产生的

2、磁场相互作用而工作的仪表。作用而工作的仪表。电动仪表驱动装置电动仪表驱动装置=固定线圈固定线圈+可动线圈可动线圈电动系仪表的结构如图所示。固定线圈分为二段，目的电动系仪表的结构如图所示。固定线圈分为二段，目的是为了获得较均匀的磁场分布，也便于改换电流量程。可是为了获得较均匀的磁场分布，也便于改换电流量程。可动部分包括可动线圈、指针、阻尼翼片等。它们均动部分包括可动线圈、指针、阻尼翼片等。它们均固定在转轴上。游丝既作为产生反作用力矩又作为引固定在转轴上。游丝既作为产生反作用力矩又作为引导电流的元件。阻尼力矩由空气阻尼装置产生，图中为导电流的元件。阻尼力矩由空气阻尼装置产生，图中为阻尼箱。阻尼箱。

3、若把固定线圈绕在铁心上，就构成铁磁电动系仪表。这种若把固定线圈绕在铁心上，就构成铁磁电动系仪表。这种仪表优点是：磁场强、转矩大。但由于铁磁材料的磁滞和仪表优点是：磁场强、转矩大。但由于铁磁材料的磁滞和涡流损耗，会造成误差。铁磁材料因为存在非线性影响故涡流损耗，会造成误差。铁磁材料因为存在非线性影响故对铁心材料要求较高，多用于安装式仪表。对铁心材料要求较高，多用于安装式仪表。电动系仪表的固定线圈通入直流电流电动系仪表的固定线圈通入直流电流I1，产生一磁场其磁，产生一磁场其磁感应强度为感应强度为1，若可动线圈通入电流，若可动线圈通入电流I2，则可动线圈在，则可动线圈在磁场中受到电磁力矩磁场中受到电

4、磁力矩M。并在这个力矩的作用下，驱使它。并在这个力矩的作用下，驱使它产生偏转，如图所示。产生偏转，如图所示。直流时：直流时：上式表示，电动系仪表测量直流时，其可动部分上式表示，电动系仪表测量直流时，其可动部分的偏转角与两线圈电流的乘积有关，可测交流。的偏转角与两线圈电流的乘积有关，可测交流。11 2Mk B I121IkB 12 1 21 2Mk k I IkI IMM1 21 2kI IKI ID1 2DkI I上式表示，电动系仪表测量直流时，其可动部分上式表示，电动系仪表测量直流时，其可动部分的偏转角与两线圈电流的乘积成比例，的偏转角与两线圈电流的乘积成比例，两线圈通入交流时：两线圈通入交

5、流时：212121 21 21sinsin()coscos(2)2coscos(2)mmmmm kiikIwtIwtkI IwtkI IkI Iwtcos21IkIMppMMDcos21IkI1 21 2coscoskI IKI ID上式表明，如果电动系仪表用来测量交流其指针偏转上式表明，如果电动系仪表用来测量交流其指针偏转角角与两线圈的电流有效值和它们间的相位差余弦的与两线圈的电流有效值和它们间的相位差余弦的乘积有关。乘积有关。准确度高准确度高可以交直流两用，可精确测量电压、电流、功率可以交直流两用，可精确测量电压、电流、功率还可以测量功率因数、频率、电容、电感和相位还可以测量功率因数、频率

6、、电容、电感和相位差差易受外磁场影响易受外磁场影响本身消耗的功率较大本身消耗的功率较大过载能力小过载能力小电动系电流表、电压表的标度尺刻度不均匀电动系电流表、电压表的标度尺刻度不均匀电流表的指针偏转角电流表的指针偏转角与电流平方成比例。和电磁系一样，与电流平方成比例。和电磁系一样，为了使仪表有足够安匝数，当被测电流为一定时，要求线为了使仪表有足够安匝数，当被测电流为一定时，要求线圈有足够匝数，这就使得内阻和表耗功率都增大，一般电圈有足够匝数，这就使得内阻和表耗功率都增大，一般电动系仪表内阻比电磁系还大。电动系电流表和电磁系一样，动系仪表内阻比电磁系还大。电动系电流表和电磁系一样，也不采用分流器

7、扩程，理由与电磁系相同，常用的扩程方也不采用分流器扩程，理由与电磁系相同，常用的扩程方法是改变线圈的串并联组合，交流扩程方法则多用互感器。法是改变线圈的串并联组合，交流扩程方法则多用互感器。在电流表的基础上串联附加电阻构成电动系电压表在电流表的基础上串联附加电阻构成电动系电压表电动系电压表可动部分的偏转角与被测电压的平电动系电压表可动部分的偏转角与被测电压的平方有关，其标尺同样具有平方特性，为不均匀刻方有关，其标尺同样具有平方特性，为不均匀刻度。度。多量限的电动系电压表，主要是利用附加电阻的多量限的电动系电压表，主要是利用附加电阻的改变来实现的。附加电阻的接法见图。电动系电改变来实现的。附加电

8、阻的接法见图。电动系电压表和电磁系电压表一样，既要保证线圈能产生压表和电磁系电压表一样，既要保证线圈能产生足够的磁化力，又要尽量减少匝数，以免产生频足够的磁化力，又要尽量减少匝数，以免产生频率误差和温度误差。所以电动系电压表具有较大率误差和温度误差。所以电动系电压表具有较大表耗电流，或者说它的内阻比较小。表耗电流，或者说它的内阻比较小。有些电压表为了适应较宽频率范围的测量，可采有些电压表为了适应较宽频率范围的测量，可采用并联电容的办法，如图所示用并联电容的办法，如图所示电动系功率表有两个线圈，其中固定线圈与负电动系功率表有两个线圈，其中固定线圈与负载串联，以反映负载的电流；可动线圈串接一载串联

9、，以反映负载的电流；可动线圈串接一定的附加电阻，然后与负载并联，以反映负载的定的附加电阻，然后与负载并联，以反映负载的电压，其电路见图。电压，其电路见图。如果功率表接在直流电路上，则通过线圈的电如果功率表接在直流电路上，则通过线圈的电流流I 1就等于负载电流，通过可动线圈的电流就等于负载电流，通过可动线圈的电流I2，在附加电阻和线圈电阻保持不变的情况下，在附加电阻和线圈电阻保持不变的情况下，正比于负载两端的电压，即：正比于负载两端的电压，即：UIP如果功率表接在交流电路上，并假使附加电阻如果功率表接在交流电路上，并假使附加电阻Rad较大，并联支路（电压支路）的感抗可略去较大，并联支路（电压支路

10、）的感抗可略去不计，电流（固定）线圈电流不计，电流（固定）线圈电流I1。又由于并。又由于并联支路已假定为阻性电路，联支路已假定为阻性电路，I2与同相，所以与同相，所以I1与与I2之间的相位差角之间的相位差角就等于与之间的相位就等于与之间的相位差差，其相量关系见图。，其相量关系见图。可见，电动系功率表既可用来测量直流功率也可可见，电动系功率表既可用来测量直流功率也可以用来测量交流功率，并且可以用来测量交流功率，并且可?用同一刻度。用同一刻度。UIcosPD9-W14多量限电动系功率表，额定值多量限电动系功率表，额定值5/10A；150/300V5A、150V量限；功率量限量限；功率量限750W5

11、A、300V量限；功率量限量限；功率量限1500W10A、150V量限；功率量限量限；功率量限1500W10A、300V量限；功率量限量限；功率量限3000W功率表量限的正确选择功率表量限的正确选择功率表的正确接法必须遵守功率表的正确接法必须遵守“发电发电机端机端”守则守则选择正确的功率表接线方式选择正确的功率表接线方式正确读取功率表的示值正确读取功率表的示值功率表量程包括功率、电压、电流三个因功率表量程包括功率、电压、电流三个因素。功率量程表示负载功率因数素。功率量程表示负载功率因数cos=1，电流和电压均为额定值时的乘积。若电流和电压均为额定值时的乘积。若cos，即使电压与电流均达额定，功

12、率也，即使电压与电流均达额定，功率也不会达到额定值。可见功率表的量程选择，不会达到额定值。可见功率表的量程选择，实则就是选择电流和电压的额定值。在实实则就是选择电流和电压的额定值。在实际测量中，为保护功率表，应接入电流表际测量中，为保护功率表，应接入电流表和电压表，以监视负载电流和电压不超过和电压表，以监视负载电流和电压不超过功率表的额定电压和额定电流。功率表的额定电压和额定电流。例：有一感性负载，其功率约为例：有一感性负载，其功率约为1000W，功率因数为，功率因数为0.8，工作在工作在220V电路中，如用电路中，如用D9-W14多量限电动系功率表多量限电动系功率表测量负载实际功率，应怎样选

13、择量限？测量负载实际功率，应怎样选择量限？解：因负载工作于解：因负载工作于220V电路中，故表额定电压量程应选电路中，故表额定电压量程应选为为300V，负载电流如下，负载电流如下所以功率表应选用所以功率表应选用300V，10A量限量限若负载工作于若负载工作于110V电路中，其它条件不变，又应如何？电路中，其它条件不变，又应如何？P1000I=5.68(A)Ucos220 0.8P1000I=11.36(A)Ucos110 0.8低功率因数功率表低功率因数功率表低功率表因数功率测量的特殊问题低功率表因数功率测量的特殊问题低功率因数功率表低功率因数功率表低功率因数功率表的使用低功率因数功率表的使用

14、三相交流电路在实际工程上应用很广，因此对三三相交流电路在实际工程上应用很广，因此对三相交流电路进行功率测量由为重要。相交流电路进行功率测量由为重要。三相功率的测量方法：三相交流电路分为完全对三相功率的测量方法：三相交流电路分为完全对称电路称电路(电源对称、负载对称电源对称、负载对称)和不对称电路，而和不对称电路，而不对称电路又分为简单不对称电路不对称电路又分为简单不对称电路(电源对称，负电源对称，负载不对称载不对称)和复杂不对称电路和复杂不对称电路(电源和负载都不对电源和负载都不对称称)。 跟据三相交流电路特点不同，其测量方法跟据三相交流电路特点不同，其测量方法也不同。也不同。用一表法测量对称

15、三相电路的有功功率。即利用用一表法测量对称三相电路的有功功率。即利用一只单相功率表直接测量三相完全对称的电路中一只单相功率表直接测量三相完全对称的电路中任意一相的功率，然后将其读数乘以任意一相的功率，然后将其读数乘以3 3，便可得出，便可得出三相交流电路所消耗功率。三相交流电路所消耗功率。但如果被测电路的中点不便于接线，或负载不能但如果被测电路的中点不便于接线，或负载不能断开时，则应按图所示的线路进行测量。图中，断开时，则应按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，即该电压支路的非发电机端所接的是人工中点，即该人工中点是由两个与电压支路阻抗人工中点是由两个与电压支路阻

16、抗值相同的阻抗值相同的阻抗接成星形而形成的。接成星形而形成的。（）两只功率表的电流线圈分别串接任意两相，（）两只功率表的电流线圈分别串接任意两相，但电流线圈的发电机端必须接到电源侧；但电流线圈的发电机端必须接到电源侧；（）两功率表的电压线圈的发电机端，必须分（）两功率表的电压线圈的发电机端，必须分别接到各自电流线圈所在的相上，而另一端接在别接到各自电流线圈所在的相上，而另一端接在公共相上。公共相上。只要是三相三线制（只要是三相三线制（ia+ib+ic=0），不论负载），不论负载是否对称，两功率表读数之和等于三相总功率。是否对称，两功率表读数之和等于三相总功率。P=P1+P2两只表的读数无任何意义两只表的读数无任何意义用两只功率表的读数计算无功功率的方法用两只功率表的读数计算无功功率的方法用两只有功功率表的读数计算功率因数的方法用两只有功