一、功率表的兩種連接方式

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

    圖1  電壓線(xiàn)圈前接電路

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

圖2  電壓線(xiàn)圈后接電路

　　二、實(shí)驗儀器

　　實(shí)驗用CWY-3型單相交流穩壓電源；準確度等級為0.2級的D₂型標準功率表；準確度等級為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)；準確度等級為0.5級的T₁₀-V型電壓表(量限選用300V)；負載為白熾燈。

　　分別按圖3、圖4電路接線(xiàn)，調節交流穩壓電源使輸出電壓U為220V，負載R依次接入15W、25W、40W、60W、100W的白熾燈。先用D₂型標準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(xiàn)圈采用前接方式、后接方式時(shí)各白熾燈所消耗的功率，測量結果見(jiàn)表1。
    

圖3  按電壓線(xiàn)圈前接電路接線(xiàn)

    圖4  按電壓線(xiàn)圈后接電路接線(xiàn)

    表1  功率表電壓線(xiàn)圈前接與后接的實(shí)驗數據
    注:表中a_x為測量值；a_H為測量的實(shí)際值(標準表讀數)

　　三、實(shí)驗結果誤差分析

　　由表1可以看出，當電源電壓為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(xiàn)圈采用前接方式和后接方式的測量結果相差較大，其差值為4.8W。功率表電壓線(xiàn)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36.25%、2.31%、13.66%。也就是說(shuō)，負載消耗的有功功率愈小，電壓線(xiàn)圈內阻消耗的功率所引起的誤差就愈大。因為當功率表電壓線(xiàn)圈采用后接方式測量各種瓦數的白熾燈消耗的功率時(shí)，功率表讀數包含了電壓線(xiàn)圈內阻的消耗功率U²/R_U=4.8W，使測量結果產(chǎn)生誤差，測量的準確度降低。尤其是測量小功率負載消耗的有功功率時(shí)，電壓線(xiàn)圈所消耗的功率引起的誤差不能忽略。    

　　四、結束語(yǔ)

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