功率表原理
摘要:分析功率表的結構,工作原理及其應用
關鍵字:功率,功率因素cosφ
前言:在學到三相電路功率測量時,出現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構,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 為負載電壓和電流,φ為電流相量與相量間夾角﹐cosφ為功率因數。雖然各系電表的測量機構都有可能構成測量功率的電表﹐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構。
功率表的結構:
由于功率表的種類很多,這里只以單相電動系功率表進行分析。
單相電動系功率表的接線原理見圖。
這種電表測量機構的轉動力矩M與I1I2cosθ有關﹐I1為靜圈電流,I2為動圈電流﹐θ為兩電流相量間夾角。使負載電流I通過靜圈﹐即I1=I。將負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cosφ=1來標值。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。也有制成功率因數為 0.1的低功率因數功率表﹐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﹐而應同時指明電壓﹑電流量程及功率因數數值。
功率表的接線:
功率表的正確接法必須遵守“發(fā)電機端”的接線規(guī)則。
1)功率表標有“*”號的電流端必須接至電源的一端,而另一端則接至負載端。電流線圈是串聯(lián)接入電路的。
2) 功率表上標有“*”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生誤差。
b) 電壓線圈后接法適用于負載電阻遠比電壓,支路電阻小的情況流過電壓線圈的電流使測量產生誤差。
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有“*”號的端子連在一起呢?
這兩個端子稱為對應端。它們的用途是﹕①如將對應端按圖中所示接在一起﹐則當功率表的指針正向偏轉時﹐表示能量由左向右傳送﹔若指針反向偏轉﹐表示能量由右向左傳送﹔②電流線圈的任一接線端應與電壓線圈標有 “”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。通常將功率表內部的電阻器R代以同數值的容性電抗器﹐使動圈中的電流與所加電壓相位差90﹐其作用相當于將電壓相位移動90﹐此時即可用來測無功功率。
小結:
以上介紹了功率表的原理,以及接線等內容。以前在做實驗或做題目時經常對這個新的測量儀表搞不清楚,不知道讀數是什么,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,我們以后在實驗中或做習題時對功率表原理的情況又多了一個參考。
參考文獻:
《基本電路理論》
《廣播電視測量技術》
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