电动系功率表结构和工作原理
电动系仪表的结构和工作原理
∫ ∫ M
p
=
1 T
T 0
M t dT
=
dM 12 dα
⋅1 T
T
0 i1i2 dt
若电流 i1 和 i2 按正弦规律变化，两者之间的相位差为ϕ ，则平均转矩可写为：
Mp
=
I1
I
2
cos
ϕ
⋅
dM 12 dα
= Kα I1I 2 cosϕ
其中， I1 和 I 2 为电流 i1 和 i2 的有效值。
当转矩和反作用力矩平衡时偏转角为：
+
1 2
I
2 2
dL2 dα
+ I1I2
dM12 dα
当可动部分偏转时，固定线圈和可动线圈的电感 L1 和 L2 是不变的，因此转动力矩可写
为
M
=
I1I 2
dM 12 dα
当转动力矩等于反作用力矩时，可动部分平衡，则有
I1I2
dM 12 dα
=
Dα
α
=
1 D
I1 I 2
dM12 dα
因此，偏转角正比于电流的乘积及互感对偏转角的导数。当电流 I1 和 I 2 方向同时改变
电动系功率表的测量电路如图 2 所示，固定线圈 和可动线圈是相互分离的。在一般情况下，电流线圈 是固定线圈，与负载串联；电压线圈是可动线圈，与
I1 I2
I U
分压电阻 Rd 串联后与负载并联。功率标的电压线圈和
电流线圈的接线端都有一端标有“*”符号，称为电源 端，接线时应并联在一起。如果把电流线圈接反，指
图 2 电动系功率表测量线路
针将反转。如负载电流为 I ，负载的电压为U ，可动线圈通过电流为 I2 ，有
常用电工测量仪表--功率表、电能表
当星形连接负载的中性点不能引出，或三角形连接的一相不能断 开接线时，则可采用人工中点法将功率表接入。两个附加电阻应与功 率表电压支路的总电阻相等，从而使人工中点N的电位为零。
两表法测三相三线制负载功率
采用两表法测量三相功率时的接线规则：
（1）两只功率表的电流线圈分别串联接入任意两根相端线上，使 通过线圈的电流为线电流，“*”端接电源侧。
（2）两只功率表的电压线圈的“*”端应分别接到各自电流线圈所 在的相线上，另一端则共同接到没有接功率表电流线圈的第三根相线上。
注意：测量时，如果遇到一只功率表的读数为负值，这时应将该功 率表电流线圈的两个端钮反接或极性开关换向，功率表的读数应视为负 值，三相电路的总功率就等于两个功率表的读数之差。
二、电能表 1.俗称电度表，就是用来测量电功，即记录电路消耗电能的仪表。
该表应在 220V
50Hz的交 流电路中 工作。
用电器每消 耗1kw·h电 能，表盘转 动1200圈
表明该表的额定电流为5A，短 时间内通过的电流允许大些， 但不能超过10A。
用电时，表中的铝质圆盘转动，上方的数字以千瓦时为单位显示 所消耗的电能，读数时要注意，数字栏中最右边的一位是小数位。
另一种称为电压线圈后接法，将电压线圈带“﹡”端和电流线 圈的不带“﹡”端接到一起，适用于负载阻抗远小于电流线圈阻抗 的情况。这样才能保证两个线圈的电流都从发电机端流入，使功率 表指针作正向偏转。
电压线圈前接
电压线圈后接
2．功率表的读数方法
在多量程功率表中，刻度盘上只有一条标尺，它不标瓦特数，只 标示分格数，因此，被测功率须按所选量程正确读出。
《电磁测量技术》课件 李宝树 第四章解析
章第五节)，计算出负载的功率因数，在计算出负载消耗的功率。
四、差流法
测量电路如图4-12所示，Z为被 测负载，R1和R2为已知标准电阻。分 别测出开关S合向“1”时的电流I1和开 关S合向“2”的电流I2，即可算出被测 负载消耗的功率
P
R1R2 2(R2 R1)
(I12
I
2 2
)
A
S
u
1
2
Z
R1
R2
)
I
IN
IZ
二、三电流表法
U
RN
Z
由图4-10及图4-11得：
I
2
I
2 Z
I
2 N
2IN
IZ
cos(
)
I
2 Z
I
2 N
2 U RN
IZ
cos
I
2 Z
I
2 N
2 RN
P
图4-10 三流表测量功率的电路
IN
U
I
IZ
图4-11 三流表测功率的相量图
P
RN 2
(I 2
I
2 Z
I
2 N
)
三、电位差计法
用电位差计分别测出负载两端的电压和通过负载的电流(第三
Uo KPUI cos
可见，滤波器输出的电压与负载消耗的功率成正比，把功率变换 成了电压。
第三节 三相功率的测量
一、三相有功功率的测量 1.一表法
A
*
* W
ZA B
ZB
C
ZC
图4-14 星形连接的负载
*
A
*W
B
ZCA
Z AB
Z BC C
图4-15 三角形连接的负载
电动式功率表的使用
电动式功率表的使用一、电动式功率表的结构及工作原理电动式功率表的结构如图2-1所示。
它的固定部分是由两个平行对称的线圈1组成，这两个线圈可以彼此串联或并联连接，从而可得到不同的量限。
可动部分主要有转轴和装在轴上的可动线圈2，指针3，空气阻尼器4，产生反抗力矩和将电流引入动圈的游线5组成。
电动式功率表的接线如图2-2所示，图中固定线圈串联在被测电路中，流过的电流就是负载电流，因此，这个线圈称为电流线圈。
可动线圈在表内串联一个电阻值很大的电阻R 后与负载电流并联，流过线圈的电流与负载的电压成正比，而且差不多与其相同，因而这个线圈称为电压线圈。
固定线圈产生的磁场与负载电流成正比，该磁场与可动线圈中的电流相互作用，使动圈产生一力矩，并带动指针转动。
在任一瞬间，转动力矩的大小总是与负载电流以及电压瞬时值的乘积成正比，但由于转动部分有机械惯性存在，因此偏转角决定于力矩的平均值，也就是电路的平均功率，即有功功率。
图2-1 电动式功率表的结构图2-2 功率表的两种接线方式(a)(b)由于电动式功率表是单向偏转，偏转方向与电流线圈和电压线圈中的电流方向有关。
为了使指针不反向偏转，通常把两个线圈的始端都标有“*”或“±”符号，习惯上称之为“同名端”或“发电机端”，接线时必须将有相同符号的端钮接在同一根电源线上。
当弄不清电源线在负载哪一边时，针指可能反转，这时只需将电压线圈端钮的接线对调一下，或将装在电压线圈中改换极性的开关转换一下即可。
图2-2（a ）和2-2（b ）的两种接线方式，都包含功率表本身的一部分损耗。
在图2-2（a ）的电流线圈中流过的电流显然是负载电流，但电压线圈两端电压却等于负载电压加上电流线圈的电压降，即在功率表的读数中多出了电流线圈的损耗。
因此，这种接法比较适用于负载电阻远大于电流线圈电阻（即电流小、电压高、功率小的负载）的测量。
如在日光灯实验中镇流器功率的测量，其电流线圈的损耗就要比负载的功率小得多，功率表的读数就基本上等于负载功率。
电动系仪表
I P 800 4.54
U cos 220 0.8
电流量限可选5A。
20
（五）功率表的读数
1.功率表常数 C
C UNIN N
W/格
被测功率为： P=Cn (W) n-----指针指示的格数； N----功率表满偏时的格数；
21 21
【例】D26 W 型功率表，其电流量限为0.5/1A，电 压量限为75/150/300V，指针满偏时标尺格数为150 格。测量某功率时，选用量限为0.5A、300V，指针 偏转100格，求该功率的大小。
18
（四）功率表的量程
功率： P=UNIN cosφ 普通功率表的额定功率因数cosφ＝１，所以它 的量程是由电压量程、电流量程确定的。
电流量限----功率表电流线圈回路的额定电流；
电压量限----功率表电压线圈回路的额定电压；
功率量限----电流量限、电压量限的乘积，即
P=UNIN
19
19
量限选择的原则：功率表的电压、电流量限应大于或等于负 载电压、电流的最大值。
（6）功耗较大：电动系电流表内阻大，电压表内阻小。
应用：一般制成功率表，用来测量交、直流电路的功率。源自课题二 电动系电流表和电压表
7
一、电动系电流表
1.单量程电流表
构成1：将电动系测量 机构的固定线圈 和可动线圈串联 （如图a,一般为 0.5A表）。
1-定圈
2-动圈
构成2：定圈1和动圈2分别串并联电阻后 再串联或并（如图b、c）。
一、电动系电流表
1、2联-----------单量程
2.双量程电流表扩量程 1、4联，2、3联---双量程
方法1：固定线圈分 成两段，改变串、 并联方式。
电动系功率表[解答]
![电动系功率表[解答]](https://img.taocdn.com/s3/m/b1e9ca58ff4733687e21af45b307e87100f6f85c.png)
电动系功率表测量电功率的仪表通常采用电动系测量机构，电动系测量机构具有两组线圈，以它为核心组成的电动系功率能反映电压电流的有效值以及电压电流之间相位差余弦的乘积，是一种测量正弦电路功率的常用仪表。
一、原理概述电动系测量机构中的定圈（电流线圈）与负载串联，动圈（电压线圈）和分压电阻Rf串联后与负载并联，如附图G-1所示。
分析证明：电动系功表的指针偏转角α与负载的有功功率成正比。
电动系功率既可测量直流功率，又可测量交流功率，其标度尺以功率值刻度。
二、功率表的选择和正确使用1、功率表量程的选择功率表一般做成多量程，通常有两个电流量程，两个或多个电压量程。
两个电流量程用两个固定线圈串联或并联实现。
两个固定线圈有4个端子，都安装在外壳上。
改变电流线圈的量程就是选择两个固定线圈是串联还是并联。
不同的电压量程串以不同的附加电阻，电压量程的公共端标有符号“*”。
选择功率表的量程实际上就是选择电流量程和电压量程，被测电路的电流和电压不能超过功率表的电流量限和电压量限。
2、功率表的正确接线功率表接线时应区别线圈绕组的“始端”与“终端”，通常功率表绕组的“始端”用“*”号标出，称为“*”端。
功率表接线时，有电压线圈前接和电压线圈后接两种连接形式。
电压线圈前接时，应把电压线圈和电流线圈的“*”端联在一起，并使电流线圈串联在负载支路中，流过电流线圈的电流等于负载电流。
如附图G-2（a ）所示，它适用于负载为高阻抗的情况。
电压线圈后接时，如附图G-2（b ）所示，此时电流线圈的电流等于负载电流与电压线圈支路的电流之和，它适用于负载为低阻抗的情况。
如果功率表接线正确，但指针仍反偏时，转动换向开关，即可使指针正向偏转。
3、功率表的正确读数功率表的标度尺只标分格数而不标瓦数，功率表的读数与功率表的量程选择有直接关系，功率表的量程由电流量程和电压量程来确定。
功率表的量程等于电流量程和电压量程的乘积。
功率表表盘刻度每一分格所代表的瓦特数称为功率表的分格常数。
功率表 原理
功率表原理
功率表是一种测量电路或设备功率的仪器。
它通过两个电表和一根细导线连接在被测电路或设备上，以测量电流和电压。
根据功率计的不同构造原理，可分为电动功率计和电子功率计两种类型。
一种常见的电动功率计是电磁式功率计。
它的构造包括一个电流线圈和一个电压线圈。
当电流通过电流线圈时，会在线圈周围产生一个强磁场。
当电压加到电压线圈上时，电流线圈中的磁场会与电压线圈中的磁场相互作用，产生一个力矩使电表的指针或转子转动。
通过测量指针或转子的转动角度，可以得到功率的大小。
电子功率计使用了电子元件和微处理器来测量功率。
它通过将电流和电压转换为数字信号，并经过一系列运算，最终得到功率的数值。
一种常见的电子功率计是平均功率计，它使用了积分电路来测量电流和电压的平均值，并根据平均功率的定义计算得到功率值。
另一种常见的电子功率计是示波器功率计，它通过测量电流和电压的瞬时值，并对它们进行乘积运算，来得到功率的瞬时值。
功率表在电力工程、电子工程、实验室等领域有广泛的应用。
它可以用来测量交流电路、直流电路、电动机等设备的功率，从而帮助工程师和技术人员进行电路设计、故障排除和性能评估。
同时，功率表也被广泛应用于能源监测和管理，帮助用户了解和控制电力消耗，以提高能源利用效率。
总之，功率表是一种通过测量电流和电压来获得功率数值的仪器。
它基于电动原理或电子原理来实现功率的测量，广泛应用于各种电路和设备的功率测量和能源管理方面。
电子课件-《电工仪表与测量(第五版)》-A04-1149 第六章
第六章 电功率的测量
铁磁电动系测量机构
第六章 电功率的测量
二、电动系功率表
1.电动系功率表的结构及工作原理
电动系功率表原理电路
电动系功率表的符号
第六章 电功率的测量
2.功率表的量程及扩大
实际应用时，为了满足测量不同大小功率的需要，往往 需要扩大功率表的量程。功率表的功率量程主要由电流量 程和电压量程来决定。所以，功率量程的扩大也要通过电 流量程和电压量程的扩大来实现。
3 2 (Q1 Q2 )
3 (2UI sin )
2
3UI sin
第六章 电功率的测量
三、三表跨相法
适用范围：适用于电源电压对称，而负载对称或不 对称的情况。
测量结果：按三表跨相法接线，将三只功率表的读 数之和再除以 3 ，就得到三相电路的无功功率。
第六章 电功率的测量
采用三只单相功率表，每表都按一表跨相法的原则接 线，就是三表跨相法。
[例] D19－W型功率表的电流量程为5／10A，电压量程为150
／300 V，其功率量程有：
P1=5×150=750W P2=10×150=1500W 或P2′=5×300=1500W
P3=10×300=3000W 这里的功率是指负载的功率因数cosj＝1时的情况。而 感性或容性负载的 cosj <1 ，所以，上述量程是指最大
电动系测量机构的工作原理
第六章 电功率的测量
3.电动系仪表的特点
准确度高； 交直流两用，并且能测量非正弦电流的有效值； 能构成多种仪表，测量多种参数； 电动系功率表的标度尺刻度均匀； 仪表读数易受外磁场的影响； 本身消耗功率大； 过载能力小； 电动系电流表、电压表的标度尺刻度不均匀。
一、一表法
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电动系功率表结构和工作原理
电动系测量机构用于功率测量时，其定圈串联接入被测电路；而动圈与附加电阻串联后并联接人被测电路。
国家标准规定，在测量线路中，用一个圆加－条水平粗实线和一条竖直细实线来表示电压与电流相乘的线圈。
电动系功率表的电路原理图如图1所示。
显然，通过定圈的电流就是被测电路的电流I，所以通常称定圈为电流线圈；动圈支路两端的电压就是被测电路两端的电压，所以通常称动圈为电压线圈，而动圈支路也常被称为电压支路。
①当用于直流电路的功率测量时，通过电流线圈的电流I；与被测电路电流相等，即
I
1=I
图1 电动系功率表的原理电路图
而电压线圈中的电流Jz可由欧姆定律确定，即
由于电流线圈两端的电压降远小于负载两端的电压U，所以可以认为电压支路两端的电压与负载电压tJ是相等的。
式（2-21）中R2是电压支路总电阻，它包括电压线圈电阻和附加电阻Rfj。
对于一个已制成的功率表，R2是一个常数。
又因为电动系功率表可动部分的偏转角为
即电动系功率表用于直流电路的测量时，其可动部分的偏转角α正比于被测负载功率P。
②当用于交流电路的测量时，通过电流线圈的电流I,等于负载电流I，即
而通过电压线圈的电流I2与负载电压J成正比，即
式中Z2——电压支路的总阻抗。
由于电压支路中附加电阻R凸总是比较大，在工作频率不太高时，电压线圈的
感抗可以忽略不计。
因此，可以近似认为电压线圈电流I2与负载电压J是同相的，即I2与山之间的相位差等于零，而I1与I2之间的相位差矽跟J；与山之间的相位差￠相等，如图2所示。
因此可得
图2 I1、U、∮、I2、φ的相位关系
即电动系功率表用于交流电路的功率测量时，其可动部分的偏转角α与被测电路的有功功率P 成正比。
虽然这一结论是在正弦交流电路的情况下得出的，但它对非正弦交流电路同样适用。