功率表的原理和接线分析.doc

功率表的原理和接线分析阿城继电器股份有限公司高低压电器成套设备公司李赫华[摘要]本文主要介绍了电动系功率表的工作原理、使用方法和接线方式。[关键词]定圈动圈有功功率无功功率发电机机端前言在电力供电系统中,测量仪表是保证电力系统安全经济运行的重要工具之一,它可以监督电气设备的运行状况,使工作人员能够正确地统计出电力负荷,处理和判断运行故障和事故,也是积累技术资料和计算生产指标基本数据的重要来源。在我公司的各种外购产品中,各种方表、槽表、模拟型或越来越多的数字式测量仪表占有一定的数量。下面对常用有功功率表和无功功率表的原理及接线方式作以简要的介绍。结构和工作原理在电力系统中,虽然用于测量功率的表计种类很多,但它们都同属于电动系仪表。这种仪表有两个线圈:固定线圈(又称定圈)和可动线圈(又称动圈)。定圈分为两个部分平行排列,这使得定圈两部分之间的磁场比较均匀。动圈与转轴连接,一起放置在定圈的两部分之间。仪表工作时,定圈和动圈中都必须通以电流,假设定圈中通过的电流为I1,动圈中通过的电流为I2。I1的作用是在定圈中建立磁场,磁场的方向由右手螺旋定则确定。对于一个已制成的仪表,定圈的参数是固定的。因此磁场的强弱只与I1有关,且正比于I1。当动圈中通以电流I2时,磁场将对I2产生一个电磁力F,使可动部分获得转动力矩M而偏转。其电磁力F的方向可由左手定则确定。如果I1、I2同时改变方向,用左手定则判断可知,电磁力的方向不变,即转动力矩M的方向不变。所以电动系仪表既能测量直流电路又可测量交流电路。当电动系仪表用于直流电路的测量时,由电工基础可知,转动力矩M与电流I1和I2的乘积成正比,即M∝I1·I2式中M—动圈所受到的转动力矩I1、I2—定圈和动圈中的电流当用于交流电路的测量时有M∝I1·I2·COSψ式中M—动圈所受到的转动力矩的平均值I1、I2—定圈和动圈中的电流有效值ψ—定圈中电流I1与动圈中电流I2之间的相位差角当可动部分偏转一角度α而达到平衡位置时,其游丝产生的反作用力矩Mf=Dα式中D—游丝的反作用力矩系数(偏转角度α可均匀地刻度在仪表的标度尺上)根据力矩平衡原理M=Mf可得下式:当用于直流电路测量时α∝I1·I2当用于交流电路的测量时有α∝I1·I2·COSψ当电动系仪表用于功率测量时,其定圈串联接入被测电路,而动圈与附加电阻串联后并联接入被测电路。众所周知,根据国家标准的规定,在测量线路中,用一个圆加一条水平粗实线和一条竖直细实线来表示电压与电流相乘的线圈,如图1所示。通过定圈的电流就是被测电路的电流I1,动圈支路两端的电压就是被测电路两端的电压。下面我们就讨论电动系功率表的工作原理。(1)当用于直流电路的功率测量时,通过定圈的电流I1与被测电路电流相等,即I1=I,而动圈中的电流I2可由欧姆定律得到,即I2=U/R2,由于电流线圈两端的电压降远小于负载两端的电压U,故可以认为电压支路两端的电压与负载U是相等的。上式中R2是电压支路总电阻,它包括动圈电阻和附加电阻Rfj,对于一个已制成的功率表来说,R2是一常数。由前面公式α∝I1·I2可得α∝UI=P··即电动系仪表用于直流电路的测量时,其可动部分的偏转角α正比于被测负载功率P。··(2)当用于交流电路的功率测量时,通过定圈的电流I1等于负载电流I,即·I1=I·····而通过动圈的电流I2与负载电