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2.5 知识链接12 功率表

功率表又称瓦特表,是电动系仪表,用于测量直流电路和交流电路中的电功率。

2.5.1 功率表的工作原理和结构

电功率由电路中的电压和电流决定,因此功率表的结构主要由固定线圈和可动线圈组成。固定线圈导线较粗、匝数较少,称为电流线圈,与被测负载串联;可动线圈导线较细、匝数较多,并串有一定的分压电阻,称为电压线圈,与被测负载并联。

当测量直流电路功率时,功率表指针的偏转角度取决于负载电流和电压的大小,当测量交流电路时,其指针的偏转与负载电压、负载电流和功率因数成正比,即

P=UIcosφ

功率表结构原理如图2-5所示,外形如图2-6所示。

图2-5 功率表结构原理图

1—换向开关;2—调零旋钮;3—仪表盘;4—电流接线端子;5—电压接线端子

图2-6 功率表的外形

2.5.2 功率表的使用

1. 单相电路的功率测量

用功率表测量功率时,需使用四个接线柱,两个电压线圈接线柱和两个电流线圈接线柱;电压线圈并联接入被测电路,电流线圈串联接入被测电路。

由于电动式功率表是单向偏转,偏转方向与电流线圈和电压线圈中的电流方向有关。为了使指针不反向偏转,通常把两个线圈的始端都标有“∗”符号,接线时必须将有相同符号的端钮接在同一根电源线上。当接法出现错误时,指针可能反转,这时可以通过“换向开关”改变极性。

功率表的接线有两种方式,即“前接法”和“后接法”。

(1)“前接法”的连接如图2-7(a)所示。“前接法”接线的电流线圈中流过的电流是负载电流,但电压线圈两端电压包含负载电压和电流线圈的电压降,使得功率表的读数中多出了电流线圈的损耗。因此,“前接法”适用于负载电阻远大于电流线圈电阻的测量。

(2)“后接法”的连接如图2-7(b)所示。“后接法”的电压线圈上的电压等于负载电压,但电流线圈中的电流包含负载电流和电压线圈的电流,即功率表的读数中多出了电压线圈的损耗。因此,“后接法”比较适用于负载电阻远小于电压线圈电阻及大电流、大功率负载的测量。

图2-7 功率表的两种接线方式

2. 三相电路功率的测量

三相电路功率的测量可以采取一表法、二表法和三表法。

(1)一表法。接线如图2-8所示,此方法用于对称三相电路,即用一只功率表测出其中一相的功率,则三相功率P=3P1

(2)二表法。接线如图2-9(a)所示,此方法适用于三相三线制电路,电路总功率等于两个功率表读数的代数和。当功率因数cosφ<0.5时,有一个功率表指示反向偏转,需将这只功率表的电流线圈反接,并在计算总功率时应减去这只功率表的读数。

图2-8 一表法接线图

图2-9 功率表接线图

(3)三表法。接线如图2-9(b)所示,此方法适用于不对称的三相四线制电路,即用三只功率表分别测出三相的功率,则三相总功率等于三个功率表之和。

3. 功率表的读数

功率表的表盘上只标明分格数,选用不同的电压、电流量程时,每分格所代表的瓦特数是不相同。实际测量的功率值为:

2.5.3 使用功率表的注意事项

(1)功率表选择要求被测功率数值在仪表量程内,被测电路的电压值和电流值不能超过仪表电压线圈和电流线圈的额定值,以防止烧坏仪表的线圈。

(2)仪表使用时应水平放置,尽可能远离强电流导线和强磁性物质,以免增加仪表误差。

(3)仪表指针如不在零位时,可利用表盖上零位调整器将指针调至零位上。

(4)测量时,如遇仪表指针反向偏转,应改变仪表面扳上的换向开关极性,切忌互换电压接线,以免使仪表产生误差。

(5)功率表与其他指示仪表不同,指针偏转大小只表明功率值,因此在通电前必须对线路中的电流或电压大小有所估计,避免过高超载,损坏仪表。使用功率表时,通常需接入电压表和电流表进行监控。