电工仪表及测量 教学课件 作者 周启龙 4第四章 电动系仪表与功率测量.ppt

《电工仪表及测量 教学课件 作者 周启龙 4第四章 电动系仪表与功率测量.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章电动系仪表与功率测量第一节电动系测量机构一、结构和工作原理二、技术特性第二节电动系电流表、电压表一、电动系电流表二、电动系电压表第三节电动系功率表一、电动系功率表构成二、功率表的选择及使用方法三、低功率因数功率表第四节三相交流电路中有功功率的测量一、三相功率的测量方法二、三相有功功率表第五节三相交流电路中无功功率的测量思考题第四章电动系仪表与功率测量第一节电动系测量机构一、结构和工作原理1.结构电动系测量机构和磁电系以及电磁系测量机构不同，它不是利用通电线圈儿和磁铁（或铁片）之间的电磁力，而是利用两个

2、通电线圈之间的电动力来产生转动力矩的，其结构如图4－l所示。它有两个线圈，即固定线圈和可动线圈，固定线圈1分为两个部分，平行排列，这样使固定线圈两部分之间的磁场比较均匀；可动线圈2与转轴固定连接，一起放置在固定线圈的两部分之间。游丝用来产生反作用力矩，同时也作为可动线圈电流的引入引出通道，阻尼力矩由空气阻尼器用来产生。图4--1电动系测量机构的结构示意图l-固定线圈；2-可动线圈；3-指针；4-游丝5-空气阻尼器叶片；6-空气阻尼器外盒2．工作原理电动系测量机构的工作原理如图4－2所示。1）两线圈通入直流时

3、当固定线圈和可动线圈分别通入直流电流I1和I2时，可动线圈将受到力矩的作用而发生偏转，这是因为通电的可动线圈正处在固定线圈产生的磁场之中。根据固定线圈电流I的方向，便可决定它的磁场B的方向。根据可动线圈电流I的方向，用左手定则便可定出可动线圈受力F的方向，由力F所形成的转动力矩是可动线圈的电流I和固定线圈的磁场（其磁感应强度为B）相互作用产生的。当电流I不变时，磁感应强度B愈大，转矩就愈大；而当B不变时，电流I愈大，转矩也愈大。也就是说，转动力矩M和BI的乘积成正比，即：M=（式4—1）考虑到线圈磁场中没有

4、铁磁性物质，在固定线圈匝数一定的情况下，B1应和产生它的电流I成正比，即：B（式4—2）因此转动力矩为：M=（式4—3）式中，k是一个与线圈的结构、尺寸和偏转角α有关的系数。这是由于固定线圈内的磁场并不完全均匀的缘故，当α角变化（即可动线圈位置改变）时，磁感应强度就要发生变化，磁感应强度发生变化就会引起转动力矩的变化。同时，从图4－2还可以看出，即使磁场是均匀的，形成转矩的力F'（F在线圈平面垂直方向上的分力）也将随α角的变化而变化。因此，电动系测量机构的转动力矩不仅与电流I及I的乘积有关，还与偏转角α有关

5、。反作用力矩由游丝产生的，设游丝的反作用系数为D，则当可动部分偏转α角时，产生的反作用力矩为MD=Dα。根据力矩平衡的条件，有：MD=M即Dα=则（式4—4）式（4－4）说明，当两线圈通入直流时，α角可以衡量II乘积的大小。根据图4—2可以看出，如果同时改变电流I和I的方向，力F的方向仍然保持不变，因而转动力矩的方向也不会发生改变，由此可见电动系测量机构也可以用来测量交流。图4－2电动系测量机构的工作原理2）两线圈通入交流时设通过固定线圈电流和可动线圈的电流分别为式中为i1与i2之相位差角。则测量机构的瞬时

6、转动力矩为：=[=考虑到仪表可动部分的惯性，偏转角α将决定于瞬时转矩在一个周期内的平均值，即平均转矩的大小。上式第二项在一个周期内的平均值为零，因此，平均力矩为：=（式4-5）式中，和分别为通过固定线圈和可动线圈交流电流的有效值，角则是这两个电流的相位差,根据平衡条件有故得(式4—6)式（4－4）说明，当电动系测量机构用于交流电路时，其可动部分的偏转角不仅和交流电流的有效的乘积有关，还于两个电流相位差的余弦的大小有关，这是与该机构用于直流电路时不同的地方，应值得注意。二、技术特性1）准确度高：由于电动系仪表

7、中没有铁磁物质，基本上不存在涡流和磁滞的影响，所以其准确度很高，准确度可以达到0.1～0.5级。2）可以交直流两用：在交流测量中，其频率范围比较广，额定工作频率为15～2500Hz，扩大频率范围能达到5000～10000Hz，同时还可以用来测量非正弦电流。3）它不仅可以精确地测量电压、电流、和功率，还可以用来测量功率因数、频率、电容、电感和相位差等。4）易受外磁场影响：这是由于电动系仪表的固定线圈磁场较弱的缘故。在一些准确度较高的仪表中，要采用磁屏蔽的装置，或者采用无定位结构，以消除外磁场对测量的影响。5）

8、仪表本身消耗的功率较大：为了产生工作磁场，必须保证线圈有足够大的安匝数（NI），因此，其本身消耗的功率较大。6）过载能力小：与磁电系仪表相同，可动线圈中的电流需由游丝导入，所以过载能力较差。7）电动系电流表、电压表的标度尺刻度不均匀，标尺的起始部分刻度很密，读数困难，但功率表的标度尺刻度是均匀的。第二节电动系电流表、电压表把电动系测量机构中的固定线圈和可动线圈作适当的连接，并配以一定的元件就构成了电动系电流表和电