一、功率表的兩種連接方式

　　1.功率表電壓線圈前接電路
　　圖1為功率表電壓線圈前接電路，即功率表電壓線圈的發(fā)電機(jī)端(*U)與電流線圈的發(fā)電機(jī)端(*I)連接后接至電源端，電流線圈的非發(fā)電機(jī)端(I)接至負(fù)載端，而電壓線圈的另一端則跨接至負(fù)載的另一端。此時(shí)流過功率表電流線圈的電流I₁就是流過負(fù)載的電流I，流過電壓線圈的電流為I₂，功率表測得的負(fù)載功率包含了功率表電流線圈所消耗的功率(R_i為電流線圈的內(nèi)阻)。由于，因此電流線圈的消耗功率可以忽略不計(jì)，功率表的讀數(shù)就是負(fù)載消耗的有功功率。    

    圖1  電壓線圈前接電路

　　2.功率表電壓線圈后接電路
　　圖2為功率表電壓線圈后接電路，即功率表電壓線圈的發(fā)電機(jī)端(*U)與電流線圈的非發(fā)電機(jī)端(I)連接后接至負(fù)載端。此時(shí)流過電流線圈的電流I₁等于流過電壓線圈的電流I₂與流過負(fù)載的電流I之和，電壓線圈所加的電壓為負(fù)載電壓，功率表測得的負(fù)載功率包含了功率表電壓線圈所消耗的功率U²/R_U(R_U為電壓線圈的內(nèi)阻)。電壓線圈所消耗的功率究竟給測量造成多大的誤差，我們可通過下述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。    

圖2  電壓線圈后接電路

　　二、實(shí)驗(yàn)儀器

　　實(shí)驗(yàn)用CWY-3型單相交流穩(wěn)壓電源；準(zhǔn)確度等級為0.2級的D₂型標(biāo)準(zhǔn)功率表；準(zhǔn)確度等級為0.5級的D₂₆-W型單相功率表(電壓量限選用300V，電流量限選用0.5A)；準(zhǔn)確度等級為0.5級的T₁₀-V型電壓表(量限選用300V)；負(fù)載為白熾燈。

　　分別按圖3、圖4電路接線，調(diào)節(jié)交流穩(wěn)壓電源使輸出電壓U為220V，負(fù)載R依次接入15W、25W、40W、60W、100W的白熾燈。先用D₂型標(biāo)準(zhǔn)功率表測出各白熾燈的實(shí)際消耗功率，再用D₂₆-W型功率表分別測量功率表電壓線圈采用前接方式、后接方式時(shí)各白熾燈所消耗的功率，測量結(jié)果見表1。
    

圖3  按電壓線圈前接電路接線

    圖4  按電壓線圈后接電路接線

    表1  功率表電壓線圈前接與后接的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
    注:表中a_x為測量值；a_H為測量的實(shí)際值(標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù))

　　三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析

　　由表1可以看出，當(dāng)電源電壓為220V時(shí)，用同一只D₂₆-W型功率表測量同一白熾燈消耗的功率時(shí)，功率表電壓線圈采用前接方式和后接方式的測量結(jié)果相差較大，其差值為4.8W。功率表電壓線圈采用后接方式測量15W、25W、40W白熾燈消耗的功率,相對誤差分別高達(dá)36.25%、2.31%、13.66%。也就是說，負(fù)載消耗的有功功率愈小，電壓線圈內(nèi)阻消耗的功率所引起的誤差就愈大。因?yàn)楫?dāng)功率表電壓線圈采用后接方式測量各種瓦數(shù)的白熾燈消耗的功率時(shí)，功率表讀數(shù)包含了電壓線圈內(nèi)阻的消耗功率U²/R_U=4.8W，使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，測量的準(zhǔn)確度降低。尤其是測量小功率負(fù)載消耗的有功功率時(shí)，電壓線圈所消耗的功率引起的誤差不能忽略。    

　　四、結(jié)束語

　　上述主要討論當(dāng)功率表測量小功率負(fù)載消耗的有功功率時(shí)，功率表電壓線圈采用后接方式引起的測量誤差。因此在測量小功率負(fù)載消耗的有功功率時(shí)，為了減小電壓線圈內(nèi)阻消耗功率對測量準(zhǔn)確度的影響，功率表應(yīng)采用電壓線圈前接方式，以保證測量的準(zhǔn)確度。當(dāng)測量電源輸出有功功率時(shí)，功率表電壓線圈采用后接方式進(jìn)行測量，則測量結(jié)果更準(zhǔn)確(電源輸出的有功功率應(yīng)包含負(fù)載消耗的有功功率和功率表內(nèi)阻消耗功率兩部分)。總之，功率表電壓線圈前接和電壓線圈后接兩種接線方式應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場合來選擇，以提高測量的準(zhǔn)確度。
　　作者單位【福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院】