《电气测量技术》测量功率因数（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《电气测量技术》测量功率因数-讲义 1. 认识功率因数表的结构、表盘与刻度。 2. 了解功率因数表的工作原理,。 3. 掌握利用功率因数表测量功率因数的方法。 知识点一 认识功率因数表 常见功率因数表如图1所示。 图1 常见功率因数表 1、 结构 功率因数表虽然造型各异,但结构大致相似。下面以6L2型功率因数表为例介绍,其外形如图2所示。 图2 6L2型功率因数表外形 2、 表盘与刻度 6L2型功率因数表的表盘与刻度如图3所示。 功率因数表刻度不均匀,总体分为两部分：超前区与滞后区,两区域刻度排布方式相反。指针指在超前区,说明负载呈现容性；指针指在滞后区,说明负载呈现感性；指针指在中间刻度1处，说明负载呈现电阻性。 图3 6L2型功率因数表的表盘与刻度 6L2型功率因数表的表盘刻度总体分为哪两部分（ ） A. 高压区和低压区 B. 超前区和滞后区 C. 容性区和感性区 D. 正区和非正区 【答案】B 【解析】功率因数表刻度总体分为两部分：超前区与滞后区，两区域刻度排布方式相反。 1. 当6L2型功率因数表指针指在超前区时，说明负载呈现什么性质（ ） A. 容性 B. 感性 C. 电阻性 D. 不确定 【答案】A 【解析】指针指在超前区，说明负载呈现容性。 2. 当6L2型功率因数表指针指在中间刻度1处，说明负载呈现什么性质（ ） A. 容性 B. 感性 C. 电阻性 D. 无法判断 【答案】C 【解析】指针指在中间刻度1处，说明负载呈现电阻性。 3. 6L2型功率因数表刻度不均匀的特点体现在哪里（ ） A. 表盘颜色不同 B. 超前区与滞后区刻度排布方式相反 C. 表盘形状不规则 D. 表盘材质不同 【答案】B 【解析】功率因数表刻度不均匀，总体分为超前区与滞后区，两区域刻度排布方式相反。 1. 常见功率因数表造型各异，但结构大致怎样（ ） A. 完全不同 B. 相似 C. 只有指针相同 D. 只有表盘相同 【答案】B 【解析】功率因数表虽然造型各异，但结构大致相似。 2. 下面哪种情况说明负载呈现感性（ ） A. 6L2型功率因数表指针指在超前区 B. 6L2型功率因数表指针指在滞后区 C. 6L2型功率因数表指针指在中间刻度1处 D. 以上都不对 【答案】B 【解析】指针指在滞后区，说明负载呈现感性。 3. 6L2型功率因数表判断负载容性或感性的关键依据是（ ） A. 表盘颜色区分 B. 指针所在区域（超前区或滞后区） C. 表盘材质差异 D. 指针转动速度 【答案】B 【解析】功率因数表通过指针所在区域（超前区或滞后区）判断负载性质，超前区对应容性负载，滞后区对应感性负载，与表盘颜色、材质或指针转动速度无关。 · 功率因数表结构：功率因数表造型各异，但结构大致相似，以6L2型为例，包含表盘与刻度等部分。 · 表盘刻度特点：刻度不均匀，分为超前区与滞后区，两区域刻度排布方式相反，中间刻度1处负载呈电阻性。 · 负载性质判断：根据指针位置判断负载性质，超前区为容性，滞后区为感性，中间刻度1处为电阻性。 知识点二 探究功率因数表的工作原理 单相功率因数表原理图如图1所示。 图1 单相功率因数表原理图 其可动部分由两个互相垂直的动圈组成。动圈1与电阻器R串联后接电压U，并与通以负载电流I的固定线圈(静圈)组合,相当于功率表,从而使可动部分受到一个与功率 UIcosφ和偏转角正弦sinα的乘积成正比的力矩M1，M1=K1UIlcosφpsinα。K1为系数，cosφ为负载功率因数。动圈2与电感器L(或电容器C)串联后接电源电压U,并与静圈组合,相当于无功功率表,从而使可动部分受到一个与无功功率Usinφ和偏转角余弦cosα的乘积成正比的力矩M2，M2=K2UIsinφcosα，K2为系数。对纯电阻负载，φ=0°，M2=0,可动部分在M1的作用下,指针转到φ=0°即cosφ=1的标度处。对纯电容负载φ=90°，M1=0,可动部分在M2的作用下,指针逆时针转到φ=90°即cosφ=0(容性)的标度处。对纯电感负载,由于静圈电流I及力矩M2改变了方向,可动部分在M2的作用下,指针顺时针转到φ=90°即cosφ=0(感性)的标度处。对一般负载,在力矩M1和M2的作用下,指针转到相应的cosφ值的标度处。 单相功率因数表有电流接线端和电压接线端。当测量功率因数时,需要把相电压接入功率因数表中,如果电压高于输入电压的最高量程,还需要采用分压电阻使采集的相电压满足输入的要求。同时电流端也要接入线路中,试验设备是通过电流互感器的二次侧接入功率因数表中的。和大多数机械表相同,测量精度较高的范围是在总量程的 30%~80%范围内,同时为了准确测量功率因数,要使功率因数表指针稳定也需要线路通电较长时间。而在转动力矩很小、功率因数低的情况下,仪表本身的损耗、角误差以及轴承和轴尖之间的摩擦等,都会给测量结果带来不容许的误差。所以,在测量较低的功率因数时,机械表就不能满足要求了。 要点提示： ① 功率因数表使用前必须进行调零,确保指针指在中间刻度1处。 ② 可用电压互感器和电流互感器,测量电压、电流超出功率因数表量程的交流电路的功率因数。 单相功率因数表可动部分由（ ）组成。 A. 一个动圈 B. 两个平行的动圈 C. 两个互相垂直的动圈 D. 三个动圈 【答案】C 【解析】单相功率因数表可动部分由两个互相垂直的动圈组成，动圈1与电阻器等组合相当于功率表，动圈2与电感器等组合相当于无功功率表。 1. 动圈1与电阻器R串联后接电压U，并与通以负载电流I的固定线圈组合，相当于（ ） A. 电流表 B. 电压表 C. 功率表 D. 无功功率表 【答案】C 【解析】动圈1与电阻器R串联后接电压U，并与通以负载电流I的固定线圈(静圈)组合，相当于功率表，可动部分受到与功率UIcosφ和偏转角正弦sinα的乘积成正比的力矩。 2. 对纯电阻负载，φ = 0°，此时M2的值为（ ） A. K2UI B. 0 C. K1UIcosφp D. K2UIsinφcosα 【答案】B 【解析】对于纯电阻负载，φ = 0°，根据M2 = K2UIsinφcosα，sin0° = 0，所以M2 = 0。 3. 对纯电容负载，φ = 90°，可动部分在（ ）的作用下，指针逆时针转到φ = 90°即cosφ = 0(容性)的标度处。 A. M1 B. M2 C. M1和M2共同 D. 都不是 【答案】B 【解析】对纯电容负载，φ = 90°，此时M1 = 0，可动部分在M2的作用下，指针逆时针转到φ = 90°即cosφ = 0(容性)的标度处。 1. 单相功率因数表测量精度较高的范围是在总量程的（ ） A. 0 - 30% B. 30% - 80% C. 80% - 100% D. 10% - 90% 【答案】B 【解析】和大多数机械表相同，单相功率因数表测量精度较高的范围是在总量程的30% - 80%范围内。 2. 测量功率因数时，如果电压高于输入电压的最高量程，需要（ ）使采集的相电压满足输入要求。 A. 增大电流互感器变比 B. 采用分压电阻 C. 减小电流互感器变比 D. 更换功率因数表 【答案】B 【解析】当测量功率因数时，如果电压高于输入电压的最高量程，需要采用分压电阻使采集的相电压满足输入的要求。 3. 功率因数表使用前必须进行（ ），确保指针指在中间刻度1处。 A. 校验 B. 调零 C. 清洁 D. 通电预热 【答案】B 【解析】功率因数表使用前必须进行调零，确保指针指在中间刻度1处，以保证测量的准确性。 · 单相功率因数表可动部分由两个互相垂直的动圈组成，动圈1相当于功率表，动圈2相当于无功功率表。 · 功率因数表使用前必须进行调零，确保指针指在中间刻度1处；测量电压、电流超出量程时，可用电压互感器和电流互感器。 · 测量精度较高的范围是在总量程的30% - 80%范围内，测量较低功率因数时机械表因自身损耗、摩擦等因素不能满足要求。 知识点三 使用功率因数表测量电路的功率因数及功率因数表测量功率因数时的故障排除 表1为使用功率因数表测量功率因数的方法。 表1 使用功率因数表测量功率因数的方法 表2为排除功率因数表测量功率因数时的故障排除方法。 表2 功率因数表测量功率因数时的故障排除方法 要点提示： 1. 功率因数表使用前的检测 步骤1：将万用表拨至 R×10k电阻挡,用红、黑表笔测量功率因数表背后 V端与 W 端之间的阻值,如图1所示。阻值为几百千欧表明正常,阻值为无限大表明功率因数表电压回路断路。 步骤 2：将万用表拨至 R×1电阻挡,用红、黑表笔测量功率因数表背后I*端与I端之间的阻值,如图2所示。阻值接近于零表明正常,阻值为无限大表明功率因数表电流回路断路。 图1 步骤1 图2 步骤2 2. 功率因数表使用注意事项 ① 功率因数表特殊标记“*”为电流进线端,极性不能接错 ② 三相功率因数表接线时应注意相序,不能接错。 ③ 选择功率因数表的额定电压应与电源电压相符,直接测量取样的应满足负载最大工作电流,使用电流互感器扩大功率因数表量程时,电流互感器二次侧额定电流为5A,二次侧不允许开路,接线时使用横截面积不小于2.5 mm2 的铜线。 ④ 使用电压互感器扩大功率因数表量程时,电压互感器二次侧不允许短路,接线时使用横截面积不小于 1.5 mm2 的铜线。 3. 供电单位对用户负载的功率因数规定 ① 农业用电功率因数为 0.80 及以上。 ② 100 kV·A(kW)及以上电力用户和大、中型电力排灌站功率因数为 0.85及以上。 ③ 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为 0.90 及以上。 使用功率因数表前，检测电压回路是否正常时，万用表应拨至哪个电阻挡，且正常阻值应为多少（ ） A. R×1，接近于零 B. R×10k，几百千欧 C. R×100，几百欧 D. R×1k，几千欧 【答案】B 【解析】使用功率因数表前，检测电压回路是否正常，应将万用表拨至R×10k电阻挡，测量背后V端与W端之间的阻值，阻值为几百千欧表明正常。 1. 功率因数表电流回路断路时，用万用表测量背后I*端与I端之间的阻值会显示为什么（ ） A. 接近于零 B. 几百欧 C. 无限大 D. 几千欧 【答案】C 【解析】检测功率因数表电流回路是否正常，将万用表拨至R×1电阻挡，测量背后I*端与I端之间的阻值，阻值为无限大表明功率因数表电流回路断路。 2. 功率因数表特殊标记“”代表什么（ ） A. 电压出线端 B. 电流进线端 C. 电压进线端 D. 电流出线端 【答案】B 【解析】功率因数表特殊标记“”为电流进线端，极性不能接错。 3. 三相功率因数表接线时，最需要注意的是哪个方面？ A. 电流大小 B. 电压高低 C. 相序不能接错 D. 导线颜色 【答案】C 【解析】三相功率因数表接线时应注意相序，不能接错。 1. 直接测量取样时，选择功率因数表的额定电压应满足什么条件（ ） A. 高于电源电压 B. 低于电源电压 C. 与电源电压相符 D. 任意电压均可 【答案】C 【解析】选择功率因数表的额定电压应与电源电压相符。 2. 使用电流互感器扩大功率因数表量程时，电流互感器二次侧额定电流是多少，且不允许怎样（ ） A. 1A，不允许短路 B. 5A，不允许开路 C. 10A，不允许短路 D. 5A，不允许短路 【答案】B 【解析】使用电流互感器扩大功率因数表量程时，电流互感器二次侧额定电流为5A，二次侧不允许开路。 3. 使用电压互感器扩大功率因数表量程时，电压互感器二次侧不允许怎样，且接线时铜线横截面积不小于多少（ ） A. 短路，1.5 mm² B. 开路，1.5 mm² C. 短路，2.5 mm² D. 开路，2.5 mm² 【答案】A 【解析】使用电压互感器扩大功率因数表量程时，电压互感器二次侧不允许短路，接线时使用横截面积不小于1.5 mm²的铜线。 · 功率因数表使用前需检测电压回路和电流回路是否正常，电压回路用万用表R×10k挡测V端与W端，阻值几百千欧正常；电流回路用R×1挡测I*端与I端，阻值接近零正常。 · 功率因数表特殊标记“*”为电流进线端，极性不能接错；三相表接线要注意相序；选择额定电压要与电源电压相符，直接测量要满足负载最大工作电流。 · 使用电流互感器扩大量程，二次侧额定电流5A且不许开路，用≥2.5mm²铜线；用电压互感器扩大量程，二次侧不许短路，用≥1.5mm²铜线。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $