3.3交流电机试验测量电路

3.3.1电流测量电路

3.3.1.1单相测量电路

测量单相交流电流时.将电流表串联在电路中.当所用电流表的量程小于被测电流时，一般采用加电流互感器扩大量程的方法。其电路原理

如图3_5所示。所用电流表可为电动系、电磁系或整流系指针式交流电流表或交流

数字表。

1)直接测量三相交流电流的电路与单相相同，只是需要三块电流表而3.3.1.2三相测量电路已。当需使用电流互感器时，线路则有些变化，并分为两互感器三表法和三互感器三表法两种接线方式，下面将详细介绍。

2)两互感器三表法电流测量线路

3.3.1.2三相测量电路

1)直接测量三相交流电流的电路与单相相同，只是需要三块电流表而已。当需使用电流互感器时，线路则有些变化，并分为两互感器三表法和
三互感器三表法两种接线方式，下面将详细介绍。

2)两互感器三表法电流测量线路

两互感器三表法线路如图3 - 6a所示，其中A1、A2、A3三表显示值乘以互感器的倍数后，分别为U、V、W三相的线电流值。

3)三互感器三表法电流测量线路

如图3 - 6b和图3 - 6c所示分别为三互感器三表法三相四线制(三个电流互感器二次输出共为4条线)和三相六线制（三个电流互感器二次输

出共为6条线)线路。图3 - 6中开关S20是为防止电机在满压起动时产生较大起动电流对电流表的损坏而设置的，常被称为“封表开关”或“封互
感器二次开关”(简称封表开关)。

3.3.2电压测量线路

单相和三相电压直接测量线路分别如图3-7a、b、c所示。单相和三相电压通过电压互感器连接的测量线路分别如图3- 7ci和图3-7e所示。

在三相电压平衡的供电系统中，三相电压可通过一个三相电压转换开关接一块电压表来测量，需要时，通过转换开关的切换来观察每一相电
压的具体情况。该转换开关有专用的产品，型号为LW13—16/9.6911. 2(用于三个相电压转换）和LW13—16/9. 6912.2(用于三个线电压转换）；
现已广泛采用如图3 - 8a所示的用于三相（线）电压转换的LW型万能转换开关。图3-8b是实物接线图。图3-8c给出了自带三相转换旋钮的
交流电压表。

3. 3. 3功率测量线路

对于电机试验，除非另有说明，所测的功率一律指有功功率。

3.3.3.1单相测量线路

单相功率测量线路如图3 - 9所示。应注意功率表电流和电压带“ ”的接线端钮所接的位置，分电压前接法和后接法两种线路。电机试

验较常采用电压后接法线路。

3.3. 3.2三相功率测量线路

1)测量线路

三相功率测量线路有三种类型，即“一表法”“两表法”和“三表法”，分别如图3 - 10a〜图3-10d所示。如图3-10e所示为“两表法”带电流互
感器的线路。图3-10f所示为“两表法”带电流和电压互感器的线路。各种接线方法都应注意功率表电流和电压带“,”的接线端钮所接的位置。
电机试验较常采用电压后接法电路。

2)不同接线方法适用的负载线路和三相总功率的计算

(1) “一表法”适用于三相对称负载电路，即三相平衡负载电路，三相

总功率为功率表测量值的3倍。

“两表法”适用于各种接法和负载的三相电路，三相总功率为两 个功率表测量值的代数和的绝对值（当三相负载的功率因数在〇• 5以下 时，两表显示值为异号，即一正一负）。

“三表法”适用于三相四线制供电、三相负载星形连接的电路，三 相总功率为三个功率表测量值的和。

3.3.3.3功率表方法误差的修正方法

在通电测量时，由于功率表电流回路或电压回路要产生电压降或 分流功率，所以将对测量值带来一定的误差△P?，使仪表显示值略 大于实际值尸_F。这种误差属于“方法误差”。当该误差值占测量值的 比例较大且足以影响测量结果，或要求精密测量时，应对这些误差进 行修正。下面

以较简单的单相电路来介绍修正办法。其他电路可参 照进行。

电压前接法单相电路功率表误差的修正

对电压前接法电路，功率表电压测量值中包括负载的电压降和功率 表电流回路的电压降两部分。后一部分与负载电流相互作用产生的功率 即是功率表的方法误差AP。可用下式求取负载功率的实际值P_F。损耗 和功率单位为

p_F = p_B-AP = P_B- I²R_a    (3—5)

式中/一一通过负载的电流(也是通过功率表电流回路的电流）（A);

Ra——功率表电流回路的直流电阻(fl)。

例如，通过负载的电流1=5 (A);功率表电流回路的直流电阻= 0. 12 fl;功率表的示值P_b = 800 (W)。则负载功率的实际值P_f = 800 —

² X0.12 = 800—3=797 (W)。

由上面的讲述可知，电压前接法功率测量线路较适用于负载电阻远 大于功率表电流回路电阻的场合。

2)电压后接法单相电路功率表误差的修正

对电压后接法电路，功率表电流测量值中包括负载的电流和功率表 电压支路的电流两部分。后一部分与负载电压相互作用产生的功率即是 功率表的方法误差AP。可用下式求取负载功率的实际值P_F。损耗和功 率单位为W。

Pp = Pb — AP = P]}—(.U²/Ry)                                   (3 - 6)

式中U——负载两端的电压（也是加在功率表电压回路两端的电压)（A);

Rv——功率表电压回路的直流电阻⑴)。

例如，负载两端的电压17=380 (V);功率表电压回路的直流电阻i?v= 20 000(0);功率表的示值PB=800 (W)。则负载功率的实际值PF= 800 —（380)2+20 000=800—7.22=792.78(W)。

由上面的讲述可知，电压后接法功率测量线路较适用于负载电阻远
小于功率表电压回路电阻的场合。

3.3.4 电动机三相电流、电压及功率综合测量线路

三相交流异步电动机试验一般由三相三线制供电系统供电。三相功率采用两表法测量；低压电机只用电流互感器；高压电机则电压、
电流互感器都用；每相接一块电流表；电压表为一块，通过三相转换开关观察各相的电压。为保护电流互感器和电流表、功率表，应在电流
互感器二次输出端（有必要时，还在电流互感器一次两端）加接短路开关（即封表开关）；电压应设置在电机进线端测量，即采用电压后接法

电路。

低压和高压电机试验三相电流、电压及功率综合测量线路分别如图3-11a和图3-lib所示。实际应用时，电流和电压互感器均为多比数的

接线。

3.3.5 两表法三相功率测量线路常见故障

采用两表法三相功率测量线路时，最常见的故障及原因见表3-8所列。

3. 3. 6用两表法测量三相功率时的读数计算三相负载的功率因数
设用两表法测量三相功率时两块表的读数(不必换算成功率值)分别为^^和^^。则三相负载的功率因数cos P可用式(3-7)求取。采用电 流电压和有功功率计算法求取负载的功率因数时，可用此式进行校核，当 两种方法所得的结果相差超过±1%时，说明试验测量误差过大,应重新 检查试验记录，找出错误后重算或重新进行试验。

cos (p = (3~7)

另外，由式(3-7)可推导出两功率表读数^^和；^之比（即V^/W₂) 与负载功率因数cos 的对应关系，如式(3 - 8)所示。通过式(3 - 8)可很 快地判定出功率因数的数值范围。表3 - 9给出的是一些特殊点和较大 范围内的关系。

rns cp =  1   (3 - 8)

人 r「(W】/W₂) —If V  L(w,/w₂) + i.

3.3.7电动系交流功率表的使用方法

电动系交流功率表分单相和三相两大类，有有功功率表和无功功 率表两种。电机试验时主要使用有功功率表（本书一律指有功功

率表）。

3.3.7.1单相功率表

1)分类

电机试验用的单相电动系功率表又分为普通型(功率因数为1)和低功率因数型(功率因数为0. 2)两种。后者用于负载功率因数较低的场合，例如交流异步电动机的空载试验、堵转试验、异步机反转法实测高频杂散
损耗试验等。

图3 - 12给出的是三种电机试验常见的DX X- W型便携指针式电
动系单相功率表.可以看出，它们都是多量程的.改变电压或电流量程的
方法有通过旋钮(图a和b)、通过接线柱（图c中的电压转换）及连接片
(图c中的电流转换)三种方式。

2)指针变向旋钮的用法

指针变向旋钮（图3-12c)用于改变表针的摆动方向。即当测量中，该表的指针向零位的左边摆动时，将该旋钮旋到另一个位置（例
如，原来在“ + ”的位置，现改到“一’’的位置），则表针就会改向右摆动.
指示出正确的数值。

3.3.7.2三相功率表

三相功率表实际上是两只单相功率表的组合，用于三相三线制电路的三相功率测量。测量接线如图3 - 13所示。其使用方法与单相功率表
基本相同。三相功率表可直接读出被测三相负载的总功率。所以比使用两块单相功率表测量三相功率方便一些。但其准确度比单相表低一到

两级。

3.3.7.3 指针式功率表刻度盘每格瓦数(倍数)的计算方法

1)有电流和电压互感器比数的计算公式

当功率表的电流通过电流互感器、电压通过电压互感器与被测电路相接•所用电流互感器和电压互感器的比数分别为B1和Bu;功率表选用的电流量程和电压量程分别为Iu和(单位分别为A和V);功率表的功

wg= Je-Bi-Uej^.cosy (3-9)

无电压互感器时的计算公式对普通低压电机，电压不用配备互感器，即可认为电压互感器的比数

也=1。此时式(3-9)将简化为

Je-^.^.cosy   (3-i〇)

低压电机实用的两个筒记计算公式常用低压电流互感器的一次电流为rHI(单位为A)，二次电流为

5 A，即场= Im/5;功率表电流量程选为5 A，即4 = 5 A;刻度盘总格数G=150。

(1)当功率表的功率因数为1时，则通过式(3-10)计算简化可得

Wg = Jm^ (3-11)

用文字表述则为：功率表刻度盘每格瓦数等于电流互感器一次电流乘以功率表选用电压量程为150倍数的数值。例如，当选用互感器的一
次电流为50 A，功率表电压选用600 V挡时，功率表刻度盘每格瓦数就等于 50X(600+150)=50X4=200(W/每格）。

(2)当功率表的功率因数为0. 2时，则通过式(3- 9)计算简化可得

W_g = J_H1 ^ X 0. 2 (3-12)

用文字表述则为：功率表刻度盘每格瓦数等于电流互感器一次电流 乘以功率表选用电压量程为150倍数的数值，再乘于表的功率因数0. 2。 例如，当选用互感器的一次电流为50 A,功率表电压选用600 V挡时.功 率表刻度盘每格瓦数就等于50X (600+ 150) X0. 2 = 50X4X0, 2 = 40 (W/每格）。

4)无电压互感器时的功率表倍数简记表

同上述低压电机实用的两个简记计算公式(3 - 11)和式(3 - 12)的条 件，则当功率表的电压量程设置为75 V、150 V、300 V、600 V四挡时，可 列出如下的功率表倍数(刻度盘每格瓦数)简记表(表3 - 10)。

由表3- 10可列出你所用的电流互感器各比数时的功率表倍数(刻 度盘每格瓦数）简记表，以便试验时查找记录。当功率表的电流量程为 10 A时，表中数据乘以2;电流量程为2. 5 A时，表中数据除以2。