电气测量第三章.ppt
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1、第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量第一节第一节 功率和电能的测量方法功率和电能的测量方法第二节第二节 电动系功率表电动系功率表第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表第四节第四节 三相功率的测量三相功率的测量第五节第五节 感应系电能表及电能的测量感应系电能表及电能的测量第六节第六节 三相有功电能表三相有功电能表第七节第七节 三相无功电能表和无功电能的测量三相无功电能表和无功电能的测量第八节第八节 静止式电子电能表静止式电子电能表第九节第九节 电子式三相电能表电子式三相电能表Electrical Measure2021/9/151本章要点本章要点 本章介绍电动系功率表、低功率因
2、数功率表、三相功率表、感应系电能表的原理与使用方法,其中工作原理可作一般了解,测量方法以及测量时的电路连线,包括单相与三相,有功与无功的功率表、有功与无功电能表都必须熟练掌握。本章第八、九节介绍静止式电子电能表的原理与电路结构,由于电测仪表广泛应用电子电路,通过电子电能表的电路结构,进一步了解仪表中电子器件的使用方法。2021/9/152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、功率测量方法一、功率测量方法 1.直接法:直接法:测量功率可直接用电动系功率表、数字功率表或三相功率表,测量三相功率还可以用单相功率表接成两表法或三表法,虽然有求和过程,但一般仍将它归为直接法。2.间
3、接法:间接法:直流可通过测量电压、电流间接求得功率。交流则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。二、电能测量方法二、电能测量方法 1.直接法:直接法:直接测量电能,直流可使用电动系电能表,交流用感应系或电子电能表。2.间接法:间接法:电能测量一般不用间接法,只有在功率稳定不变的情况下用功率表和记时时钟进行测量。2021/9/153 三、变换式功率表三、变换式功率表 常用的功率表多采用电动系,由于电动系仪表的生产工艺比较复杂,所以近年来发展了利用磁电系表芯做成的变换式功率表,表的结构如图。2021/9/154 四、变换式功率表的工作原理四、变换式功率表的工作原理 变换式功率表先通过由两个互感器组
4、成的取样电路,检测负载的电压与电流,由于两个互感器的一次绕组接法相反,使得互感器二次绕组的电流与负载的u、i关系如下式所示。然后利用半导体二极管的平方律特性,使得磁电系指示仪表的两端电压 与负载的u、i 乘积即功率成正比。完成功率到电压的变换。并在标尺上刻以功率值。返回本章首页二极管平方律特性2021/9/155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 测量功率时,电动系仪表的固定线圈与负载串联,反映负载电流 I,仪表的可动线圈与负载并联,反映负载电压 U,按电动系仪表工作原理,可推出可动线圈的偏转角正比于负载功率P。如果U、I 为交流同样可推出可动线圈的偏转角正比于负
5、载功率P。2021/9/156 二、扩大功率表电流量程二、扩大功率表电流量程 扩大功率表量程可分别为扩大电流量程或扩大电压量程,扩大电流量程可将两个固定线圈从串联改为并联,量程可相应扩大一倍。固定线圈串联 固定线圈并联 但功率表的固定线圈只有两个,因此这种办法只能扩大量程一倍。2021/9/157 三、扩大功率表电压量程三、扩大功率表电压量程 扩大电压量程可改变可动线圈的串联附加电阻,阻值不同时,可得到不同的电压量程,但工程上使用的电压等级都是按标准规定的,所以功率表的电压量程也都取标准值。2021/9/158 四、四、功率表正确接线功率表正确接线 功率表正确接线应遵守“电源端”守则,即接线时
6、应将“电源端”接在电源的同一极性上。*号表示“电源端”2021/9/159 五五、功率表的错误接线功率表的错误接线电源端*不接同一极性的错误可动线圈与固定线圈间存在电位差的错误返回本章首页2021/9/1510第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表 用一般功率表测量低功率因数的功率存在如下问题 1.若按功率选用,指针略有摆动,通过功率表的电流就会超过该表的电流额定值。2.若按电流选用,在满电流的情况下,也只能使用功率表标尺的前几个小格,无法准确读数。以测量功率因数为0.1的功率为例,若额定电压为500V,额定电流为10A,选用500V、10A的普通功率表,其最大示值为5000W。而功率
7、因数为0.1时,最大功率只有500W,只能使用标尺的前1/10部分。可见测量低功率因数的功率表必须具备大电流和低功率示值两个特点。在结构上必须采取一些措施,一方面提高仪表的灵敏度,使它能测量低功率,另一方面要提高功率表的电流额定值,在加大电流额定值的时候,还要注意不使表耗功率影响读数。2021/9/1511一、带补偿线圈的低功率因数功率表一、带补偿线圈的低功率因数功率表 这种功率表主要着眼于解决表耗问题,额定电流加大之后,表耗功率就会增大,而功率表的读数中包含表耗功率。因此要采取措施使测量出来的功率值中不包含表耗功率。解决办法是利用补偿线圈产生附加力矩,减小功率表读数,并且要使减小值正好等于表
8、耗功率引起的读数增加。方法是在电压电路中,串联一个补偿线圈,使它产生附加力矩以抵消表耗功率。2021/9/1512 二、带补偿电容的低功率因数功率表二、带补偿电容的低功率因数功率表 由于功率表的电压线圈存在感抗,通过电压线圈的电流与电压的相位差为 ,功率表指针偏转角为 上式与无感抗的功率表指针偏转角相比其误差为 功率因数越低,越大,造成的误差就越大,对于测量低功率因数的功率,十分不利,加接补偿电容后,可消除感抗影响,使 减少,误差下降。2021/9/1513 三、采用张丝结构低功率因数功率表三、采用张丝结构低功率因数功率表 1.采用张丝结构低功率因数功率表,是从提高灵敏度方面着眼,解决功率示值
9、太小的问题。使得功率较小时,也能有较大示值。这是因为张丝结构不用转轴,摩擦力小,灵敏度高。在同样电流条件下,能得到较大的偏转角度。2.采用张丝结构之后,如果使用光指示装置,则可得到更高的仪表灵敏度。张丝结构的组成可参看第二章第三节。2021/9/1514 四、使用低功率因数功率表的注意点:四、使用低功率因数功率表的注意点:低功率因数功率表提供三个额定值,即额定电压、额定电流和额定功率因数。使用时除电压、电流不得超过额定值外,还应注意 1.若被测功率因数大于额定功率因数,要注意指针是否超过满度 2.若被测功率因数小于额定功率因数,要注意指针虽未超过满度,电流圈的电流可能超过额定值。为此测量功率时
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