心智圖資源庫 功率與電能的測量
功率與電能的測量,包含功率與電能的測量方法、 電動系功率表、 低功率因數功率表、 三相功率的測量等。
編輯於2024-04-06 15:30:26功率與電能的測量
功率與電能的測量方法
直流功率的測量
用電流表和電壓表測量直流功率
用電表測量直流功率:測量直流功率最方便的方法是用電動系功率表進行直接測量。
用直流電位差計測量直流功率
用數位萬用電錶測量直流功率
單相交流功率的測量
用間接法測量單相交流功率:只有功率穩定的情況下,才用間接法測量測量電能一般不用間接法
用功率表測量單相交流功率
三相功率的測量
三相有功功率可以用單相功率表分別測出各項功率,然後求其總和,即所謂三表法。
電能的測量
測量電能普遍使用電能表,直流電能表多為電動系,交流電一般用感應器或靜止電子電能表。
電動系功率表
工作原理
電動繫儀表是測量功率最常用的儀表,測功率時儀表的固定線圈與負載串聯,反映負載電流 I ,可動線圈與負載並聯,反映負載電壓 U
擴大功率表電流量程
擴大功率表量程可分別為擴大電流量程或擴大電壓量程,擴大電流量程可將兩個固定線圈從串聯改為並聯,量程可相應擴大一倍。
功率表正確使用
電動系儀表的力矩方向與兩個線圈的電流方向有關。為此要規定一個能使指針正向偏輯的電流方向,即功率表接線要遵守「電源端」守則。 「電源端」以符號「*」或「±」表示,接線時要使兩個線圈的「電源端」接在電的同一極性上。 P88例3-1
低功率因數功率表
低功率因數功率表的主要特點是儀表具有較高的靈敏度,能夠在額定電壓、額定電流cosφ=0.1 或0.2的條件下,使指針偏轉到滿刻度。
應用補償線圈的低功率因數功率表
應用補償電容的低功率因數功率表
帶有遊標指示器的張絲結構的功率表
三相功率的測量
測量三相電路的功率可以用單相功率表或三相功率表。功表結構有電動系、鐵磁電動系和變換式電表等幾種形式。
表法測三相對稱的負載功率 在對稱三相繫統中,如果負載也是對稱的,則可用一隻功率表測量其中一相負載功率,仨相總功率等於功率表讀數乘3,即 力率),即 P=3P1 式中P--三相總功率;P1--單相功率表讀數。
二表法測三相三線制的功率
二表法適用於三相三線制,不論負載對稱或不對稱都可以使用。若負載功率因數小於0.5(即|φ|>60°)則其中一隻功率表的讀數為負值。
三表法測三相四線制的功率 二元件三相功率表實質上等於兩隻單相功率表,但是將兩隻錶的可動舜時功格部分裝在一個公共轉軸上,只有一個指針,因此的平轉軸上的力矩等於兩個可動部分力矩的代數和。但只能以二表法進行接線,從指針位置可以直接賣出三相總功率值。三元件三相功率表相當於三個共軸的單相功率表,因此可以以三表法接線測出三相功率。 二元件只適用於三相三線制,三元件則適用於三相四線制。
感應繫電能表及電能的測量
利用固定的交流磁場與由該磁場在可動部分的導體中所感應的電流之間的作用力而工作的儀表稱為感應係儀表,常用的交流電能表(電能表俗稱電度表)就是一種感應系儀表。
交流單相電能表的結構
感應係單相交流電能表有射線型和切線型兩種形式,而結構的主要區別是電壓線圈鐵心平面放置位置不同,射線型(與轉盤半徑方向致),切線型(與轉盤半徑方向垂直) 。兩種結構同樣都能產生三個交變它們的作用原理完全相同,不同的只是電壓線圈的安裝位置。
感應係單相交流電能表主要由以下幾個部分組成:
(1)驅動元件,即產生轉動力矩的元件,包括固定線圈和可動鋁盤。固定線圈有電線圈1與負載並聯,電流線圈2與負載串聯;兩線圈產生的三個交變磁通,都穿過鋁盤,名為“三磁通”,鋁盤在磁通作用下感應渦流,並與磁通相互作用,產生電磁力,驅使鋁轉動。
(2)煞車元件,鋁盤在轉動力矩的作用下,做的是加速度運動,為了使鋁盤能在不的轉動力矩時,產生不同的恆定轉速,需要用一個與速度成一定比例,方向與轉動力矩相的煞車力矩,使得鋁碟能在轉動力矩與煞車力矩的共同作用下達到平衡,這時鋁碟就能做速運轉,轉動力矩越大,平衡時的速度也越大。
(3)積算結構積算機構 用來計算電能表鋁盤的轉數,以達到電能的測量與積算。積算機構包括安裝在轉軸7上的蝸桿6、蝸輪5,以及由齒輪和字輪組成的計數器。
交流單相電能表的工作原理
鋁盤轉動也可以看成是「移進磁場」的推動,因為交變磁通Ф、中、",不但它們所處的空間不同,而且交變的初相也不同。兩者結合起來就形成了所謂「移進磁場」。
電能表的正確使用
正確使用電能表,首先是正確選擇額定電壓、額定電流和準確度,電能表的額定申與電網的電壓相符。電能表的最大額定電流應大於或等於負載最大電流。電能表的準確為0.5級、1.0級、2.0級及3.0級。電能表的準確度一般指在額定電壓、標定電流、頻率和 cosφ=1的條件下,基本誤差不超過標準規定的相應值。使用時,可依使用選擇適合準確度的電能表。 電能表的正確接線如同電表一樣,應遵守「電源端」守則。不過電能表都有接線電壓和電流線圈的電源端已經連在一起,接線盒有四個端子,即相線的一條“進”和中性線(零線)的一“進”一“出“ 。 配線應採取進端接電源端,出端接負載端,電流線圈應接於相線,而不要接中性線。
三相有功電能表
在電力系統中,三相電能多採用三相電能表測量。三相電能表是兩隻單相電能表業,或三隻單相電能表的組合,其結構與單相電能表相同,但鋁盤裝在一個公共轉軸上,用一個積算機構讀出三相總電能。
三元件三相電能表
三元件三相電能表用於三相四線制電能的測量,它的原理與三表法測功率相同 三元件電能表還有兩種形式,例如國產的D型電能表是三鋁盤結構,在一個公共轉軸上裝三個鋁盤,分別由三個元件驅動;而國產的D2型電能表則是單鋁盤結構,一個公共轉軸上只有一個鋁盤,在鋁盤不同位置裝三組驅動線圈。
二元件三相電能表
二元件三相電能表和二表法測功率一樣,可用於三線制三相電能的測量,它的原理與二表法測功率相同,接法如圖3-25由於二表法只適用三線制,一般只用於動力使用者。二元件三相電能表也有兩鋁盤兩元件和一鋁盤兩元件兩種結構。
三相無功電能表及無功電能的測量
無功電能除了用無功電能表測量以外,也可以用單相有功電能表或三相有功電能表透過接線的變化來測量。
三相四線制無功電能的測量 測量三相四線制的無功電能可以用一種附加電流線圈的三相無功電能表。適用於三相四線制,也適用於三相三線制。
三相三線制無功電能的測量 三相三線制的無功電能,廣泛以一種60度相位差的三相無功電能表(如DX2型)進行測量。
以單相有功電能表測對稱的三相三線製的無功電能
用三相有功電能表測三相無功電能
電子式單相電能表
電子式電能表從根本上改變了電能表的結構,取消了轉動鋁盤、電壓圈和電流圈,而改用電子元件,顯示讀數用步進電動機驅動的字盤或液晶。
電子式單相電能表的結構 使用步進電動機驅動字盤的電子式單相電能表結構包括以下幾個部分
1.電壓、電流取樣電路:對電網電壓u和用戶從電網取用電流i的測量以又稱取樣,相應的測量電路又稱取樣電路。
2.乘法器:為了求功率需要將分壓器輸出的電壓和分流器輸出的電流值相乘,相乘時可以直接用類比量相乘,也可以轉換為數位量後相乘。
3.功率-頻率轉換器(P -F轉換):乘法器輸出的電壓值,還需要透過轉換,產生頻率與平均功率成正比的脈衝訊號。
4.步進電動機計數器:頻率轉換器輸出的是與平頻率轉換器輸出的是與平均功率成正比的脈衝訊號,必須隨時間進行累加消耗的電能值,累加工作由計數器完成,電子式單相電能表採用步進電動機作為計數器。
電子式三相電能表
電子式三相電能表的電路組成
電路結構與單相主要差異為:1.必須對三相電壓、電流取樣。 2.對於大負載的電能表要用互感器取樣。
電子式三相電能表的取樣電路
三相電子電能表是在單相基礎上,分別對三相計量後求和。所以其結構與單相同。但三相多為高壓、大負載的用戶,所以一般需要透過電流、電壓互感器取樣。
外接電路計算
三相電能表和單相一樣,也要計算取樣電阻,其步驟與單相計算方法基本相同。 第一步:求F1、F2輸出的脈衝頻率fF1第四步依第3步取樣電壓選擇電壓互感器;第二步:選擇電流通道配用的電流互感器變比及電流互感器的負載電阻;第三步求電壓取樣電路的電壓值;第四步依第3步取樣電壓選擇電壓互感器。