第三章功率和电能的测量PPT讲稿.ppt
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1、第三章功率和电能的测量第1页,共50页,编辑于2022年,星期二第一节第一节 功率和电能的测量方法功率和电能的测量方法一、直流功率的测量一、直流功率的测量1.用电流表和电压表测量直流功率用电流表和电压表测量直流功率直流功率的计算式为直流功率的计算式为可以通过测量可以通过测量U、I 值间接求得。值间接求得。RAVURVUA电压表接在靠近电源一端电压表接在靠近电源一端电压表接在靠近负载一端电压表接在靠近负载一端第2页,共50页,编辑于2022年,星期二2.用功率表测量直流功率用功率表测量直流功率用电动系功率表直接测量。用电动系功率表直接测量。3.用直流电位差计测量直流功率用直流电位差计测量直流功率
2、 准确度比较高,可用来校验功率表,或作为功准确度比较高,可用来校验功率表,或作为功率的精密测量之用。率的精密测量之用。4.用数字功率表测量直流功率用数字功率表测量直流功率第3页,共50页,编辑于2022年,星期二二、单相交流功率的测量二、单相交流功率的测量1.用间接法测量单相交流功率用间接法测量单相交流功率在交流电路中,有功功率在交流电路中,有功功率无功功率无功功率视在功率视在功率S 可以通过测量可以通过测量U、I 值间接求得。值间接求得。P 可以通过测量可以通过测量U、I、cos值间接求得。值间接求得。将将S和和P 的测量结果,代入公式的测量结果,代入公式即可求得无功功率即可求得无功功率Q。
3、第4页,共50页,编辑于2022年,星期二2.用功率表测量单相交流功率用功率表测量单相交流功率 电动系功率表既可作为直流功率表,也可以作为电动系功率表既可作为直流功率表,也可以作为交流功率表。交流功率表。磁电系仪表也可以作为功率表,但需与变换器配磁电系仪表也可以作为功率表,但需与变换器配合构成所谓变换式功率表。合构成所谓变换式功率表。三、三相功率的测量三、三相功率的测量 三相有功功率可以用单相功率表,分别测三相有功功率可以用单相功率表,分别测出各相功率,然后求其总和,即所谓三表法。出各相功率,然后求其总和,即所谓三表法。第5页,共50页,编辑于2022年,星期二完全对称的三相制,也可以用一表法
4、。完全对称的三相制,也可以用一表法。三相三线制,也可以用二表法。三相三线制,也可以用二表法。三相无功功率可以采用间接法测量。三相无功功率可以采用间接法测量。四、电能的测量四、电能的测量 测量电能普遍使用电能表,直流电能表多为电动测量电能普遍使用电能表,直流电能表多为电动系,交流电能表一般用感应系和静止式电子电能表。系,交流电能表一般用感应系和静止式电子电能表。也可以采用间接法测量电能。也可以采用间接法测量电能。第6页,共50页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 电动系功率表电动系功率表一、工作原理一、工作原理电动系功率表有两个线圈:电动系功率表有两个线圈:固定线圈固定线圈1与负载串联,与负
5、载串联,以反映负载的电流;以反映负载的电流;可动线圈可动线圈2串接一定串接一定的附加电阻,然后的附加电阻,然后与负载与负载并联,以反映负载的电压。并联,以反映负载的电压。第7页,共50页,编辑于2022年,星期二如果功率表接在直流电路上,则如果功率表接在直流电路上,则 式中,式中,R2为可动线圈的电阻为可动线圈的电阻 和附加电阻和附加电阻Rad之和,称为电压线路电阻。之和,称为电压线路电阻。指针偏转角与两线圈指针偏转角与两线圈电流乘积成正比,即电流乘积成正比,即第8页,共50页,编辑于2022年,星期二 如果功率表接在交流电如果功率表接在交流电路上,并假设附加电阻路上,并假设附加电阻Rad较较
6、大,则大,则指针偏转角:指针偏转角:式中式中 U、I 交流电压与交流电流有效值。交流电压与交流电流有效值。第9页,共50页,编辑于2022年,星期二二、功率表量程的扩大二、功率表量程的扩大改变电流量程,通常可将固定线圈接成串联或并联。改变电流量程,通常可将固定线圈接成串联或并联。改变电压量程一般加附加电阻,功率表的附加电阻多数为改变电压量程一般加附加电阻,功率表的附加电阻多数为内附式多量程结构。内附式多量程结构。交流功率表扩大量程则多利用互感器。交流功率表扩大量程则多利用互感器。第10页,共50页,编辑于2022年,星期二三、功率表的正确使用三、功率表的正确使用1.功率表的正确接线功率表的正确
7、接线电动系仪表的力矩方向与两线圈的电流方向有关。电动系仪表的力矩方向与两线圈的电流方向有关。为此要规定一个能使指针正向偏转的电流方向,即功为此要规定一个能使指针正向偏转的电流方向,即功率表接线要遵守率表接线要遵守“电源端电源端”守则。守则。接线时要使两线圈的接线时要使两线圈的“电源端电源端”接在电源的同一极性接在电源的同一极性上,以保证两线圈电流都能从该端子流入。上,以保证两线圈电流都能从该端子流入。第11页,共50页,编辑于2022年,星期二2.量程的选择量程的选择功率表量程包括功率、电压、电流三个因素。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功率量程表示负载功率因数
8、cos=1,电流,电流和电压均为额定值时的乘积。和电压均为额定值时的乘积。若若cos1,即使电流和电压均达到额定值,功,即使电流和电压均达到额定值,功率也不会达到额定值。率也不会达到额定值。功率表量程的选择,实则就是选择电流和电功率表量程的选择,实则就是选择电流和电压的额定值。压的额定值。第12页,共50页,编辑于2022年,星期二3.功率表的读数功率表的读数功率表的标尺上不注明瓦特数,只标分格数。功率表的标尺上不注明瓦特数,只标分格数。被测功率数值的大小,需用功率表常数进行换算,而被测功率数值的大小,需用功率表常数进行换算,而不能直接从标尺上读取。不能直接从标尺上读取。功率表常数功率表常数C
9、,表示每一分格的瓦数,表示每一分格的瓦数式中式中UH所接量程的电压额定值;所接量程的电压额定值;IH所接量程的电流额定值;所接量程的电流额定值;m m功率表标尺的满刻度格数。功率表标尺的满刻度格数。被测功率的瓦数被测功率的瓦数指针偏转格数指针偏转格数第13页,共50页,编辑于2022年,星期二4.正确接线的选择正确接线的选择电流线圈的电流等于负载电流电流线圈的电流等于负载电流 电压线路两端的电压为负载电压线路两端的电压为负载电压电压U与电流线圈压降之和,即与电流线圈压降之和,即式中式中 RWA电流线圈的电阻电流线圈的电阻功率表的读数为功率表的读数为式中式中 P负载的功率负载的功率I2RWA电流
10、线圈消耗的功率电流线圈消耗的功率这种电路适用于这种电路适用于RWAR,即负载电阻较小的场合。,即负载电阻较小的场合。第15页,共50页,编辑于2022年,星期二第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表 普通功率表满偏转的条件是:外加电压和普通功率表满偏转的条件是:外加电压和电流达到额定值,功率因数电流达到额定值,功率因数 。低功率因数功率表的主要特点是仪表具有低功率因数功率表的主要特点是仪表具有较高的灵敏度,能够在额定电压、额定电流、较高的灵敏度,能够在额定电压、额定电流、或或0.2的条件下,使指针偏转到满刻的条件下,使指针偏转到满刻度。度。第16页,共50页,编辑于2022年,星期二一
11、、应用补偿线圈的低功率因数功率表一、应用补偿线圈的低功率因数功率表 在并联的电压线路中串联了一个在并联的电压线路中串联了一个补偿线圈补偿线圈3,它的匝数及结构与电流,它的匝数及结构与电流线圈相同。但绕向相反地绕在电流线圈相同。但绕向相反地绕在电流线圈上,所产生的磁场将抵消部分线圈上,所产生的磁场将抵消部分的电流线圈所形成的磁场,抵消部的电流线圈所形成的磁场,抵消部分相当于电压线路电流分相当于电压线路电流I2所造成的所造成的功耗。这就等于从功率表的读数功耗。这就等于从功率表的读数中自动减去并联电路的功率损耗。中自动减去并联电路的功率损耗。这种功率表的正确接线只能将电压线路接负载端,而不能把这种功
12、率表的正确接线只能将电压线路接负载端,而不能把电压线路接在电源端。电压线路接在电源端。第17页,共50页,编辑于2022年,星期二二、应用补偿电容的低功率因数功率表二、应用补偿电容的低功率因数功率表 功率表测量单相交流功率时,电压线路电流比功率表测量单相交流功率时,电压线路电流比电压滞后的相位角为电压滞后的相位角为,称作角误差。称作角误差。如果如果0,则,则I2与与I1的相位差的相位差 ,则,则式中式中 0时功率表指针偏转角。时功率表指针偏转角。第18页,共50页,编辑于2022年,星期二 由于存在角误差由于存在角误差,使功率表指针偏转角产生的相对误差,使功率表指针偏转角产生的相对误差等于等于
13、 功率因数愈低,功率因数愈低,tg愈大,愈大,由角误差引起的相对误差愈由角误差引起的相对误差愈大。大。在附加电阻在附加电阻Rad上并联一个上并联一个电容电容C,从而使并联电路成了一,从而使并联电路成了一个纯阻性电路,即个纯阻性电路,即=0,也就消,也就消除了误差除了误差。第19页,共50页,编辑于2022年,星期二三、带光标指示器的张丝结构的功率表三、带光标指示器的张丝结构的功率表 采用张丝结构代替轴承。一方面消除了轴承摩擦,另一方面采用张丝结构代替轴承。一方面消除了轴承摩擦,另一方面提高仪表灵敏度,以实现低功率因数条件下的功率测量。提高仪表灵敏度,以实现低功率因数条件下的功率测量。低功率因数
14、功率表满偏转条件是,电压等于额定电压低功率因数功率表满偏转条件是,电压等于额定电压UH,电,电流等于额定电流流等于额定电流IH,功率因数等于额定功率因数,所以功率表常,功率因数等于额定功率因数,所以功率表常数为数为被测功率为被测功率为第20页,共50页,编辑于2022年,星期二第四节第四节 三相功率的测量三相功率的测量一、一表法测三相对称的负载功率一、一表法测三相对称的负载功率 三相总功率等于功率表读数乘三相总功率等于功率表读数乘3,即,即式中式中P三相总功率三相总功率P1单相功率表读数单相功率表读数第21页,共50页,编辑于2022年,星期二二、二表法测三相三线制的功率二、二表法测三相三线制
15、的功率 二表法适用于三相三线制,不论负载对称或不对称都可以二表法适用于三相三线制,不论负载对称或不对称都可以使用。使用。设负载为星形接法,功率表读数由下式决定设负载为星形接法,功率表读数由下式决定 二只功率表读数二只功率表读数P1、P2之和等于三相交流之和等于三相交流总功率。总功率。第22页,共50页,编辑于2022年,星期二功率表功率表PW1、PW2所反映的瞬时功率分别为所反映的瞬时功率分别为对于星形接法的负载有对于星形接法的负载有式中式中uAC、uBC线电压线电压瞬时值;瞬时值;uA、uB、uC相电相电压瞬时值。压瞬时值。第23页,共50页,编辑于2022年,星期二对于三相三线制,对于三相
16、三线制,代入上式得:代入上式得:式中:式中:p12由由PW1、PW2二个功率表测出的瞬时功率之和;二个功率表测出的瞬时功率之和;p三相总功率瞬时值。三相总功率瞬时值。两功率表对应的两功率表对应的瞬时功率之和,等于三相总的瞬时功率。瞬时功率之和,等于三相总的瞬时功率。第24页,共50页,编辑于2022年,星期二 功率表测出的是功率平均值,两功率表平均功率之功率表测出的是功率平均值,两功率表平均功率之和也等于三相总的平均功率。和也等于三相总的平均功率。只要是三相三线制,满足只要是三相三线制,满足iA+iB+iC=0,不论负载,不论负载是否对称,三相总功率都可用二表法测得。是否对称,三相总功率都可用
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