因此,测量功率的仪表,在直流电路中应能够反映负载上的电压和流过负载的电流的乘积;在交流电路中,不仅要反映出负载电压和电流的乘积,还要反映出两者的相位关系。电动式功率表具有两组线圈,一组与负载串联,用来反映流过负载的电流;另一组与负载并联,用来反映负载两端的电压,所以它是一种较理想的测功率仪表。
1.功率表的正确接线
单量程功率表有4 个接线端钮,其中有两个是电流线圈端钮,另两个是电压线圈端钮。为了便于正确接线,通常在电流端和电压端标“*”号(一般称它们为“发电机端”)。接线时应遵循下列两条原则:如图9.5.1(a)所示,一是两个电流线圈A1、A3 可以任意串联接入被测三相三线制电路的两线,使通过线网的电流为三相电路的线电流,同时应注意将“发电机端”接到电源侧。二是两个电压线圈B1 和B3 通过U1 端钮和U3 端钮分别接至电流线圈A1 和A3 所在的线上,而U2 端钮接至三相三线制电路的另一线上。如图9.5.1(b)所示,三相功率表的面板上有10 个接线端钮,其中电流端钮6 个、电压端钮4 个。接线时应注意将接中性线的端钮接至中性线上。3 个电流线圈分别串连接至3 根相线中,而3 个电压线圈分别接至各自电流线圈所在的相线上。
1)测量直流功率
接线方法如图9.5.2(c)所示,电流必须同时从电流、电压端流进。功率表的读数就是被测功率。
图9.5.1 三相功率表的内部/外部接线图
(a)内部接线;(b)外部接线
2)测量单相交流功率
单相交流功率的接线方法与直流功率相同,如图9.5.2 所示。连接时应注意以下3 点:
图9.5.2 直流和单相交流功率的测量
(a)测量原理图;(b)符号;(c)功率测量的按线图
(1)功率表标有“*”号的电流端钮必须接至电源的一端,而另一端电流端钮则接至负载端。电流线圈是串联接入电路中的。
(2)功率表中标有“*”号的电压端钮,可以接至电流端钮的任一端,而另一个电压端钮则跨接到负载的另一端。功率表的电压线圈是并联接入电路的。
(3)这里两个线圈的首端标的“*”号(或用“±”号代替)。
2.功率表量程的选择
功率表通常做成多量程的,一般有2 个电流表量程,2 个或3 个电压量程。通过选用不同的电流和电压量程,获得不同的功率量程。
例如,D19-W 型功率表的额定值为5/10 A 和150/300 V,其功率量程可计算如下:(www.xing528.com)
在5 A、150 V 量程:5 A×150 V=750 W;
在5 A、300 V 或10 A、150 V 量程:5 A×300 V 或10 A×150 V=1 500 W;
在10 A、300 V 量程;10 A×300 V=3 000 W。
可见,选择功率表测量功率的量程,事实上就是要正确选择功率表中的电流量程和电压量程,必须使电流量程能允许通过负载电流,电压量程能承受负载电压。这样测量功率的量程能满足测量要求。反过来,如果选择时只注意测量功率的量程,而忽视了电压、电流量程是否和负载的电压、电流相适应,是不对的。
【例9.5.1】 有一感性负载,其功率约为800 W,电压为220 V,功率因数为0.8,需要用功率表去测量它的功率,应怎样选择功率表的量程?
【解】 因为负载电压为220 V,所以所选功率表的电压额定值为250 V 或300 V 的量程。负载电流可按下式算出,根据式(9.5.2),有:
所以,功率表的电流量程可选5 A。
在上述例题中,如果选择额定电压为300 V、额定电流为5 A 的功率表时,它的功率量程为1 500 W,能够满足测量要求。如果选用额定电压为150 V、额定电流为10 A 的功率表,功率量程虽然仍为1 500 W,负载功率的大小并未超过量程,但是由于负载电压220 V 已超过功率表所能承受的电压150 V,故不能选用。
3.功率表的正确计数
功率表又称瓦特表,用瓦特表测量功率时,并不能直接从标尺上读取瓦特数,这是由于功率表通常有几种电流和电压量程,但标尺只有一条,所以功率表的标尺只标有分格数,而未注明瓦特数。在选用不同的电流量程和电压量程时,每一分格都代表不同的瓦特数。每一格所代表的瓦特数称为功率表的分格常数,用大写字母C 表示。一般功率表附有表格,标明了功率表在不同电流、电压量程下的分格常数,以供查用。在测量时读取了功率放大器表的偏转格数后,乘以功率表相应的分格常数,就等于被测功率的数值。即
式中,P 为被测功率,单位为W;C 为功率表分格常数(瓦/格),单位为W/div;α 为指针偏转的格数。
若功率表没有分格常数表,也可按下面的公式计算功率表分格常数:
式中,UN 为所用功率表的电压额定值,单位为V;IN 为所用功率表的电流额定值,单位为A;αm 为所用功率表标尺的满刻度格数。
注意:用功率表进行测量时,一定要记下所选用量程的电流、电压的额定值及标度尺的满刻度格数、指针偏转格数,以便算出分格常数。
【例9.5.2】 用一只满刻度为150 格的功率表去测量某一负载所消耗的功率,所选用量程的额定电流为10 A,额定电压为150 V,其读数为60 格,问该负载所消耗的功率是多少?
【解】 功率表的分格常数为
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