功率表原理

摘要：分析功率表的結(jié)構(gòu)，工作原理及其應(yīng)用

關(guān)鍵字：功率，功率因素cosφ

前言：在學(xué)到三相電路功率測量時，出現(xiàn)了一個新的測量儀表——功率表。但是對于其的工作原理，它是怎么可以直接顯示功率的大小，為什么要這樣接線不甚了解，也為此查閱了些資料。本文介紹了功率表的結(jié)構(gòu)，工作原理等情況。

正文：

功率表是測量直流，交流電路中功率的機(jī)械式指示電表。直流電路和交流電路中的功率分別為P=UI。

直流電路和交流電路中的功率分別為P=UI和P=UIcosφ﹐U，I 為負(fù)載電壓和電流，φ為電流相量與相量間夾角﹐cosφ為功率因數(shù)。雖然各系電表的測量機(jī)構(gòu)都有可能構(gòu)成測量功率的電表﹐但zui適于制成功率表的是電動系電表和鐵磁電動系電表的測量機(jī)構(gòu)。

功率表的結(jié)構(gòu)：

由于功率表的種類很多，這里只以單相電動系功率表進(jìn)行分析。

單相電動系功率表的接線原理見圖。

這種電表測量機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩M與I₁I₂cosθ有關(guān)﹐I₁為靜圈電流，I₂為動圈電流﹐θ為兩電流相量間夾角。使負(fù)載電流I通過靜圈﹐即I₁=I。將負(fù)載電壓加于動圈及與動圈串聯(lián)的大電阻R上﹐則動圈中電流I₂=U/R。這樣θ=φ﹐而轉(zhuǎn)動力矩M=kI₁I₂cosφ﹐這反映了功率P的大小。

改變與動圈串聯(lián)的電阻值﹐可改變電壓量程﹐將靜圈的兩線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)﹐可擴(kuò)大電流量程。功率表的表盤一般按額定電壓與額定電流相乘﹐并使功率因數(shù)cosφ＝1來標(biāo)值。如電壓量程為300V﹑電流量程為的功率表﹐表盤的滿刻度值為300×5×1＝1500W。也有制成功率因數(shù)為 0.1的低功率因數(shù)功率表﹐其滿刻度值為300×5×0.1=150W。功率表的量程不能簡單地只提功率量程﹐而應(yīng)同時指明電壓﹑電流量程及功率因數(shù)數(shù)值。

功率表的接線：

功率表的正確接法必須遵守“發(fā)電機(jī)端”的接線規(guī)則。

1）功率表標(biāo)有“*”號的電流端必須接至電源的一端，而另一端則接至負(fù)載端。電流線圈是串聯(lián)接入電路的。

2） 功率表上標(biāo)有“*”號的電壓端子可接電流端的任一端而另一端子則并聯(lián)至負(fù)載的另一端。功率表的電壓支路是并聯(lián)接入電路的。

a） 電壓線圈前接法適用于負(fù)載電阻的電流線圈的電阻大的情況，電流線圈的電壓降使測量產(chǎn)生誤差。

b） 電壓線圈后接法適用于負(fù)載電阻遠(yuǎn)比電壓，支路電阻小的情況流過電壓線圈的電流使測量產(chǎn)生誤差。

我們往往都是按照電路圖接線，卻從來不去搞清楚為什么這樣接？

在這里為什么要把標(biāo)有“*”號的端子連在一起呢？

這兩個端子稱為對應(yīng)端。它們的用途是﹕①如將對應(yīng)端按圖中所示接在一起﹐則當(dāng)功率表的指針正向偏轉(zhuǎn)時﹐表示能量由左向右傳送﹔若指針反向偏轉(zhuǎn)﹐表示能量由右向左傳送﹔②電流線圈的任一接線端應(yīng)與電壓線圈標(biāo)有 “”符號的接線端連接﹐這樣線圈間電位比較接近﹐可減小其間的寄生電容電流和靜電力﹐保證功率表的準(zhǔn)確度和安全。

功率的測量：

正弦交流電路中﹐無功功率Q=UIsinφ﹐因此只需將電壓或電流的的相位移動90﹐即可用一般的功率表測無功功率。通常將功率表內(nèi)部的電阻器R代以同數(shù)值的容性電抗器﹐使動圈中的電流與所加電壓相位差90﹐其作用相當(dāng)于將電壓相位移動90﹐此時即可用來測無功功率。

小結(jié)：

以上介紹了功率表的原理，以及接線等內(nèi)容。以前在做實(shí)驗(yàn)或做題目時經(jīng)常對這個新的測量儀表搞不清楚，不知道讀數(shù)是什么，不知道怎么接線，不知道為什么“多此一舉”地在兩個帶 “*”號端接上一根線。。。我想通過這篇論文，我們以后在實(shí)驗(yàn)中或做習(xí)題時對功率表原理的情況又多了一個參考。

參考文獻(xiàn)：

《基本電路理論》

《廣播電視測量技術(shù)》