学习内容：
（1）功率表概述
（2）功率表类型
（3）功率表接线
一、功率表概述
又叫瓦特表、电力表，用于测量直流电路和交流电路的瞬时功率P，不是额定功率，分为单相功率表和三相二元件功率表。 P=U×I×COS（φ）
功率表可以测量直流电的功率，也可以测量单相交流电的功率。功率表反映的是电路中电压电流的大小，电压、电流间的相互关系。
（一）单相功率的测量
1.功率测量方法
（1）直接测量法
即直接利用电动系功率表、数字功率表或三相功率表测量三相功率，也可以用单相功率表接成两表法或三表法测量三相功率。
（2）间接测量法
对于直流功率，是通过测量电压、电流间接计算出功率；对于交流功率，则是通过测量电压、电流和功率因数来求得功率。
2.电动系功率表
1）结构：
电动系功率表属于电动系仪表，其基本结构相同，主要由固定的电流线圈和可动的电压线圈组成，电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联。其结构如图所示。
（1）电压线圈（固定线圈）
电压线圈是以电压信号进行工作的，一般是并联在电路上的，为了减少对电路的影响，在满足动作要求的情况下，希望它的电阻越大越好，减少分流电流；
电压线圈线径细匝数多，大多用作失压保护。
（2）电流线圈（可动线圈）
电流线圈是以电流信号进行工作的，一般是串联在电路上的，为了减少对电路的影响，在满足动作要求的情况下，希望它的电阻越小越好，减少电路压降。
电流线圈线径粗匝数少，大多用作过流保护。
2）测量原理：
（1）固定线圈有电流I1通过时，产生磁场B1
（2）当电流I2流经可动线圈时，与磁场B1相互作用，产生电磁力F，可动线圈受到转矩M，指针与可动线圈同步偏转。
（3）测量直流电
可动线圈受到的转动力矩（转矩）M与通过两个的电流I1、I2的乘积成正比。即
T=K1I1I2
当转矩力矩M与反作用力矩Mf相等时，即M=Mf时，K1I1I2=Dα
α为指针的偏转角，
α=K1I1I2/D=KI1I2=KI1U/Rd=(K/Rd)(I1U)=KpP
用功率表测量直流电路的功率时，指针偏转角α正比于负载电压和电流的乘积。
（4）测量交流电时，
M=K1I1I2cosφ=(K/Rd)(I1Ucosφ)=KpP
因此：指针偏转的角度与两个电流（对交流电为有效值）的乘积成正比，与负载功率P成正比。
在交流电路中，电动式功率表指针的偏转角α与负载电压、电流以及该电压、电流之间的相位差Φ的余弦成正比。
3.磁电系变换式功率表
1）主要结构：
由两个互感线圈N1、N2组成的取样电路和转换测量电路组成。
2）工作原理
取样电路负责检测负载的电压和电流。两个互感器的一次绕组
反接，使得互感器二次绕组的电流与负载u和i的关系如下所示：
然后利用半导体二极管的平方律特征，使得磁电系指示仪表的两端电压up与负载的电压u和i的乘积即功率成正比，完成测功率到测电压的变换。
4.功率表扩增量程
有两种方法扩增功率表量程。
（1）扩增电流量程法
将两个固定线圈由串联改为并联，其量程可扩增一倍
通常功率表的固定线圈只有两个，因此，这种方法仅能扩增量程一倍。
（2）扩增电压量程法
通过改变可动线圈的串联附加电阻Rd的阻值来扩增功率表的电压量程，从而实现扩增功率表量程的目的。
通过改变可动线圈的串联附加电阻Rd的阻值来扩增功率表的电压量程，串入电阻的电阻值不同，输出的电压也不同，从而实现扩增功率表量程的目的，Rd的电阻值越大，功率量程也越大。在工程上使用的电压等级都是按标准规定的，所以功率表的电压量程也取标准值，如150V、300V、450V等。
5.功率表的正确使用
1）功率表接线
因电动系功率表指针的偏转方向与两线圈中电流的方向有关，为防止指针反转，规定了两线圈的发电机端用符号“*”来表示。功率表应按照“发电机端守则”进行接线。
2）发电机端守则
（1）电流线圈
使电流从发电机端流入，电流线圈与负载串联。
（2）电压线圈
保证电流从发电机流入，电压线圈支路与负载并联。
3）功率表接线的正确接法是：
接线时应将“电源端——发电机端”接在电源的同一相线上。
4）测量单相交流电路功率的接法
功率表的电流线圈、电压线圈各有一个端子标有“＊”号，称为同名端。测量时，电流线圈标有“＊”号的端子应接电源，另一端接负载；电压线圈标有“＊”号的端子一定要接在电流线圈所接的那条电线上，但有前接和后接之分。
（a）电压线圈前接法适用于负载电阻比电流线圈电阻大的情况，电流线圈的电压降使测量产生误差
（b）电压线圈后接法选用于负载电阻远比电压线圈支路电阻小的情况，流过电压线圈的电流使测量产生误。
5）用电流互感器和电压互感器扩大单相功率表量程
如果被测电路功率大于功率表量程，则必须加接电流互感器（Current Tansformer，CT）与电压互感器（Potential Tansformer，PT）扩大其量程，其电路如图所示。电路实际功率为
P＝k1k2P1
互感器的电流比一般是按初级（穿芯）1匝标注，根据电流比等于匝数比可知，穿芯1匝时电流比等于：150/5/1等于30倍，穿芯2匝时电流比等于150/5/2等于15倍， 150/5电流互感器1匝穿心，30倍。 2匝穿心，15倍。 3匝穿心，10倍 ；5匝穿心，6倍。总之，你用穿心1匝的倍率，除以穿心匝数，就是实际倍率。下图所示功率表互感器为1匝穿心，其电流比是1000/5=200。
6）功率表的错误图接法
常见的错误接法有两种：
（1）电源端*不接同一极性，如图a)和b)中虚线所示
（2)可动线圈与固定线圈间存在电位差，如图中c）所示。
7）功率表量程选择
功率表量程包括功率量程、电压量程和电流量程三种，也可以说在确定功率表量程时，要考虑负载功率、电压和电流三个因素。
（1）功率量程
是指当负载功率因数cosφ=1时，负载电流和电压均达到额定值时的功率，即U额×I额
（2） cosφ<1
即使负载电流和电压均达到额定值，负载功率也达不到额定值。
（3）量程选择
功率表量程的选择其实质就是选择电流量程和电压量程。
（4）选择原则
选择时，要使功率表的电流量程略大于负载电流，电压量程略高于负载电压。
在使用功率表时，不仅要注意使被测功率不超过仪表的功率量程，还要用电流表、电压表去监视被测电路的电压和电流，以防超出功率表的电流量程和电压量程，确保仪表安全可行运行。
（5）功率量程举例
D26-W型便携式单相功率表的电流量程为5/10A，电压量程为150/300/600V，其功率量程有：
P1=5×150=750W P2=5×300=1500W P3=5×600=3000W
P4=10×150=1500W P5=10×300=3000W P6=10×600=6000W
这里的功率是指负载的功率因数cos φ =1时的情况。而感性或容性负载的cos φ <1，所以上述量程是指最大功率量程
8）功率表读数
更携式功率表一般都有几种电流和电压量程但标度尺却只有一条，因此功率表的标度尺上只标有分格数，而不标瓦特数。当选用不同的程时，功率表标度尺的每一分格所表示的功率值不同。通常把每一分格所表示的瓦特数称为功率表的功率表常数(分格常数），用C表示。
功率表常数C，表示每一分格的瓦数：
式中：UH一所接量程的电压额定值
IH一所接量程的电流额定值
αm一功率表标尺的满刻度格数
则：被测功率的瓦数P=C α
α 一指针偏转格数
【例】若选用一只功率表，其电压量程为450V、电流量程为5A，标度尺满刻度为150格，测量某负载消耗的功率时，指针偏转至80格。则负载功率为：
（1）先计算功率表分格常数C
（2）计算被测功率
（二）三相电路功率的测量
1.用单相功率表测三相功率
用单相功率表测三相功率有一表法则、二表法则和三表法则。
（1）一表法则
适用于电压、负载对称的系统。三相负载总功率等于功率表计数的三倍。
即：P∑=3 ×P1
1.用单相功率表测三相功率
用单相功率表测三相功率有一表法则、二表法则和三表法则。
1）一表法则
对于三相三线完全对称电路来说，则可按上图接线方法测量；如果被测电路的中点不便于接线，或负载不能断开，则应按下图所示的线路进行测量。图中，电压支路的非发电机端所接的是工人中点，即由两个与电压支路阻抗值相同的阻抗接成Y型，作为人工中点。
2）二表法则
适用于三相三线制，通过电流线圈的电流为线电流，加在电压线圈上的电压为线电压，三相总功率等于两表读数之和。
（1）负载对称并为阻性时，两表读数相等
（2）负载对称且功率因数为0.5，有一只功率表读数为0
（3）负载对称且功率因数小于0.5，一只功率表读数为负值。
两表法测量的注意事项：
a.接线时应使两个功率表的电流线圈串联接入电路任意两线，使其通过的电流为三相电路线电流，两只功率表的电压支路的发电机端必须接至电流线圈所在线，而另一端则必须接至没有接电流线圈的第三线
b.读数时必须把符号考虑在内，当负载的功率因数大于0.5时，两功率表读数之和即是三相总功率：当负载的功率因数小于0.5时，将有一只功率表的指针反转，此时应将该表电流线圈的两个端钮反接，使指针正向偏转，该表的读数应为负，三相总功率应为两表读数之差。
3）三表法则
适于用三相四线制，电压、负载不对称的系统。被测三相总功率为三表读数之和。
即：P=P1+P2+P3
2.用三相功率表测三相功率
将两只或三只单相功率表的可动线圈装在一个公共转轴上即组成两元件或三元件的三四功率表，分别用于三相三线制和三相四线制，有直接式和互感器式两种测量方法。其公共转轴的转矩直接反映出三相总功率，因此可从标尺上直接读出三相功率。
（三）功率表测量接线实例
1.单相功率表测单相负载功率
下图为6L2—W型功率表的实物图及接线图。该表最大量程为2KW，互感器电流比为10/5A，有四个接线柱，即*IA和IA，B和C，四个接线柱与电源线、负载的连接如图所示。
2.三相功率表测量三相负载功率（功率表42L6-W ）
下图为功率表42L6-W 的实物图和两种接线图。
