单相功率的测量

时间：2024-10-19 百科知识版权反馈

【摘要】：电动系功率表可以测量直流功率，也可以测量交流功率，且刻度均匀。功率表的接线应遵守电源端守则。当负载电阻远大于电流线圈的电阻时，应采用电压线圈前接；当负载电阻远小于电压线圈支路电阻时，应采用电压线圈后接。在不知道负载电阻的情况，可以采用两种接线方式分别进行测量，以测量结果数值小的为准。功率表的读数为：实际测量功率时，不但要求功率值不能超过功率表的量程，而且电流和电压也不能超过电流量程和电压量程。

3．4．1　单相功率的测量

1）电动系功率表的工作原理

电动系仪表除了制成电流表和电压表外，主要是制成功率表（瓦特表）。电动系功率表是将电流线圈1（定圈）和电压线圈2（动圈）做成两个独立同路，如图3．30所示。从图中可以看出，电流线圈1与负载串联以反映流过负载的电流，即

图3．30　电动系功率表电路

由于R_ad很大，可忽略电压线圈的感抗，则通过电压线圈2的电流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U，即

式中：R₂为可动线圈的电阻R_2′和附加电阻R_ad之和，以后把R₂称为电压线路电阻。

根据

得到：

式中：φ为与的相位差。

由于R_ad远大于动圈的感抗，可以认为，和同相位，则φ就是和的相位差，即负载的功率因数角，故式（3．90）可以写成

由此可见，指针的偏转角与负载消耗的有功功率成正比，若按有功功率刻度，即成为功率表。电动系功率表可以测量直流功率，也可以测量交流功率，且刻度均匀。

2）功率表的接线

功率表的接线应遵守电源端守则。图3．31所示功率表的两种正确接线方式，图3．31（a）的接线方式称为电压线圈（动圈）前接，图3．31（b）的接线方式称为电压线圈（动圈）后接。电流线圈和电压线圈都有两个端子，两对端子中都有一个标有＊或±的符号，带有该符号的端子称为同名端，使用时不得接错。

在上述两种正确接线方式中，电压线圈前接时，通过电流线圈的电流等于通过负载的电流，而电压线路两端的电压等于负载两端的电压与电流线圈两端的电压之和；电压线圈后接时，电压线圈两端的电压等于负载两端的电压，而通过电流线圈的电流等于通过负载的电流与通过电压线圈的电流之和。

可见，上述两种接线方式都不能满足实现准确测量的条件，两种接线方式产生的误差都是由于增加了功率表电压线圈或电流线圈的损耗。虽然功率表电压线圈或电流线圈的损耗不能消除，但可以根据被测负载的大小确定接线方式，使它们的影响降到最低。当负载电阻远大于电流线圈的电阻时，应采用电压线圈前接；当负载电阻远小于电压线圈支路电阻时，应采用电压线圈后接。在不知道负载电阻的情况，可以采用两种接线方式分别进行测量，以测量结果数值小的为准。

图3．31　功率表的正确接线

在进行测量之前，还有保证电流线圈和电压线圈的同名端正确连接，如果把电流线圈接反，如图3．32（a）所示，造成指针反向偏转；如果把电压线圈接反，如图3．32（b）所示，不但指针反偏，而且由于R_ad的阻值远大于动圈的感抗，使电源电压绝大部分降落到R_ad上，电压线圈处在低电位，电流线圈处在高电位，电流线圈与电压线圈之间电位差等于负载电压。这样，由于很强的电场力的作用，会引起新的附加误差，同时可能击穿两线圈之间的绝缘。对于图3．32（c），从电流的流向来看，指针不会反向偏转，它的错误在于R_ad的位置接错了。如果功率表的界限是正确的，但是发现指针反转（表明负载中含有电源，是在输出功率），这时应将电流端钮换接，不要将电压端钮换接。