電能計量技術(shù)第二章1

1、電能計量技術(shù)第二章第二章第二章 交流感應(yīng)式電能表的誤差特性交流感應(yīng)式電能表的誤差特性 及誤差調(diào)整裝置及誤差調(diào)整裝置第一節(jié) 電能表誤差的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及附加誤差交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及附加誤差 第三節(jié)第三節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線第四節(jié)第四節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的誤差調(diào)整裝置交流感應(yīng)式電能表的誤差調(diào)整裝置第一節(jié) 電能表誤差的基本概念一、絕對誤差 二、相對誤差三、電能表的誤差 一、絕對誤差一、絕對誤差 由于電能表自身結(jié)構(gòu)上的原因和外界條件的影響，它所測得的電量與負(fù)載實際消耗的電量是有差別的，我們把這種差別稱為誤差誤差。 絕對

2、誤差絕對誤差是被測電量的測得值與實際值（也稱真值）之差，可表示為 W為正值說明測得的電量大于實際電量；W為負(fù)值說明測得的電量小于實際電量。 真值示值0WWW二、相對誤差二、相對誤差 對于同一量來說，絕對誤差值越小，測量的精度越高。但對不同的量就不能用絕對誤差來判斷測量的精度了。為了評價測量的精度，又提出了相對誤差的概念。相對誤差就是被測電量的絕對相對誤差就是被測電量的絕對誤差與其實際值之百分比誤差與其實際值之百分比，可表示為 %10000WWW三、電能表的誤差三、電能表的誤差 電能表的誤差按其產(chǎn)生的原因又可分為基本誤差和附加誤差。1.1.基本誤差基本誤差基本誤差是電能表在規(guī)定條件下測得的相對誤

3、差。 電能表的準(zhǔn)確等級就是根據(jù)基本誤差確定的?；菊`差是由電能表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。 2.2.附加誤差附加誤差把由于外界條件變化引起的誤差稱為附加誤差。把由于外界條件變化引起的誤差稱為附加誤差。產(chǎn)生附加誤差的主要原因有：電壓、頻率、環(huán)境產(chǎn)生附加誤差的主要原因有：電壓、頻率、環(huán)境溫度的變化，電壓波形畸變的影響，運(yùn)行不穩(wěn)定，溫度的變化，電壓波形畸變的影響，運(yùn)行不穩(wěn)定，相序的改變，三相電壓不對稱，負(fù)載不平衡等。相序的改變，三相電壓不對稱，負(fù)載不平衡等。第二節(jié)第二節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及附加誤差附加誤差 一、電能表的附加力矩 二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 一、電能表的附

4、加力矩 1抑制力矩 轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動還切割交變的電流和電壓工作磁通，因而在轉(zhuǎn)盤中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流。此電流與交變的磁通相互作用，也能形成阻礙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的力矩，我們把這類力矩稱為抑制力矩抑制力矩或自制動力矩自制動力矩 電流抑制力矩 電壓抑制力矩 抑制力矩阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差抑制力矩阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差 電流抑制力矩MI比驅(qū)動力矩MQ隨負(fù)載電流變化的速度要快得多 nKMIII2nKMUUU22摩擦力矩MM 主要包括以下幾個方面：（1）下軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩。（2）上軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩。（3）計度器傳動齒間的摩擦力矩。（4）轉(zhuǎn)動元件與空氣間的摩擦力矩。此摩擦力矩與轉(zhuǎn)動元件的

5、轉(zhuǎn)動速度及其表面光滑程度有關(guān)。摩擦力矩的方向總是與驅(qū)動力矩的方向相反，它阻礙轉(zhuǎn)盤摩擦力矩的方向總是與驅(qū)動力矩的方向相反，它阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。的轉(zhuǎn)動，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。 一、電能表的附加力矩 3電流鐵芯曲線的非線性影響 實現(xiàn)電能表正確計量的條件之一是應(yīng)保證電流工作磁通與負(fù)載電流成正比，也就是磁通與電流是線性關(guān)系，如圖中直線2所示。但實際上，鐵芯的磁化曲線是非線性的，如圖中曲線1所示。 一、電能表的附加力矩 4補(bǔ)償力矩MB 為了補(bǔ)償電流抑制力矩、摩擦力矩 和電流鐵芯非線性影響引起的負(fù)誤差，在電能表結(jié)構(gòu)中設(shè)置輕負(fù)載調(diào)整裝置，用以產(chǎn)生和驅(qū)動力矩方向相同的附加力矩，以補(bǔ)償上述因素引起

6、的誤差，稱為補(bǔ)償力矩。為獲得補(bǔ)償力矩，我們在電壓磁極下面設(shè)置銅片A，如圖2-2（）所示。BUUBBaKMsin BBBaUKMsin2一、電能表的附加力矩 一、電能表的附加力矩 補(bǔ)償力矩與外加電壓有關(guān)，只要電能表接上電壓，不論電能表是否有負(fù)載電流，補(bǔ)償力矩總是存在。 上述抑制力矩、摩擦力矩、電流鐵芯曲線的非線性影響及補(bǔ)償力矩，是使電能表產(chǎn)生基本誤差的主要原因。二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 外界條件改變后，電能表的誤差就會改變，其改變量叫作電能表的附加誤差。 1電壓影響 當(dāng)加在電壓線圈兩端的電壓發(fā)生變化時，使電能表產(chǎn)生了電壓附加誤差，簡稱電壓誤差u。電壓誤差特性如圖2-3所示。 2溫度影響 一般把

7、標(biāo)準(zhǔn)溫度規(guī)定為20。當(dāng)電能表所處的環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度不同時，從而產(chǎn)生附加誤差，稱它為溫度誤差t，溫度誤差特性如圖2-4所示。 二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 3頻率影響 當(dāng)電網(wǎng)頻率與電能表的額定頻率不同時，將引起電流、電壓工作磁通幅值以及它們之間的相位角差的改變，致使電能表產(chǎn)生頻率誤差f。頻率誤差特性如圖2-7所示。 二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 第三節(jié)第三節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線 電能表運(yùn)行時，力矩平衡方程式為 MQMBMTMMMIMU 電能表的基本誤差隨著負(fù)載電流和負(fù)載功率因數(shù)而變化的電能表的基本誤差隨著負(fù)載電流和負(fù)載功率因數(shù)而變化的關(guān)系曲線，稱為電能表的

8、負(fù)載特性曲線。關(guān)系曲線，稱為電能表的負(fù)載特性曲線。感應(yīng)式電能表負(fù)載特性曲線如圖2-8所示。 對曲線分四個區(qū)域來分析1負(fù)載電流低于標(biāo)定值的5時 2負(fù)載電流在基本電流的5%30時 3負(fù)載電流在基本電流的30100時 4負(fù)載電流大于基本電流的100以上時 第三節(jié)第三節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線 第四節(jié)第四節(jié) 交流感應(yīng)式電能表的誤差調(diào)整裝置交流感應(yīng)式電能表的誤差調(diào)整裝置 一、滿負(fù)載調(diào)整裝置 二、相位角調(diào)整裝置 三、輕負(fù)載調(diào)整裝置 四、靈敏度和防潛動裝置 一、滿負(fù)載調(diào)整裝置一、滿負(fù)載調(diào)整裝置 制動力矩的調(diào)整是在額定電壓、基本電流、功率因數(shù)等于制動力矩的調(diào)整是在額定電壓

9、、基本電流、功率因數(shù)等于1 1的的條件下進(jìn)行，我們稱之為滿負(fù)載調(diào)整。條件下進(jìn)行，我們稱之為滿負(fù)載調(diào)整。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 1改變作用力臂的滿負(fù)載調(diào)整裝置 固定制動磁通量T，轉(zhuǎn)動或平移制動磁鐵的位置，以達(dá)到改變作用力臂hT。如圖2-10所示。TTThKKPn22改變制動磁通的滿負(fù)載調(diào)整裝置常用的方法有：一、滿負(fù)載調(diào)整裝置一、滿負(fù)載調(diào)整裝置 （1 1）轉(zhuǎn)動制動磁鐵，使其逐漸離開轉(zhuǎn)盤，）轉(zhuǎn)動制動磁鐵，使其逐漸離開轉(zhuǎn)盤，以改變穿過轉(zhuǎn)盤的制動磁通量。以改變穿過轉(zhuǎn)盤的制動磁通量。（2 2）用磁分路方法。固定制動磁鐵的位）用磁分路方法。固定制動磁鐵的位置，在磁鐵上設(shè)置可移動的分磁鐵片，置，在磁鐵上設(shè)置可移動的分磁鐵片

10、，使制動磁通量使制動磁通量TT經(jīng)分磁鐵片形成分流，經(jīng)分磁鐵片形成分流，改變分磁鐵片位置，就改變了磁通改變分磁鐵片位置，就改變了磁通TT的的分磁量，也就是改變通過轉(zhuǎn)盤的制動磁分磁量，也就是改變通過轉(zhuǎn)盤的制動磁通量通量。二、相位角調(diào)整裝置二、相位角調(diào)整裝置 在感應(yīng)式電能表的工作原理中講述了電能表實現(xiàn)正確計量的第三個條件是：應(yīng)滿足正交條件，即士90，也稱90相位角條件。 當(dāng)不能滿足90相位角條件時，電能表就要產(chǎn)生計量誤差。在額定電壓、基本電流和在額定電壓、基本電流和cos =0.5cos =0.5情況下，調(diào)節(jié)電流工情況下，調(diào)節(jié)電流工作磁通和電壓工作磁通間的相位角，使其滿足作磁通和電壓工作磁通間的相位

11、角，使其滿足 =士士9090關(guān)系的調(diào)整裝置，稱為相位角調(diào)整裝置。關(guān)系的調(diào)整裝置，稱為相位角調(diào)整裝置。 改變I角的相位角調(diào)整裝置 圖2-11（）所示的相位角調(diào)整裝置，由絕緣銅線在電流鐵芯1上繞制的附加線圈2（35匝）和串接康銅線3組成。移動電阻線上的短路滑塊4，可改變回路的有效長度（即回路的電阻），從而改變回路中的感應(yīng)電流IK。 二、相位角調(diào)整裝置二、相位角調(diào)整裝置 三、輕負(fù)載調(diào)整裝置 用改善輕負(fù)載范圍內(nèi)的負(fù)載特性曲線來調(diào)整補(bǔ)償力矩的機(jī)構(gòu)，稱為輕負(fù)載調(diào)整裝置。 所有輕負(fù)載調(diào)整裝置的原理與產(chǎn)生補(bǔ)償力矩的原理相同，即在電壓鐵芯磁極附近設(shè)置可移動的金屬部件，以造成電壓磁通對轉(zhuǎn)動元件的對稱軸成不對稱分布

12、，從而形成在空間上和時間上都有差異的兩部分電壓磁通，相互作用形成補(bǔ)償力矩。 根據(jù)上述原理制造的一種主要類型的輕負(fù)載調(diào)整裝置如圖2-13所示。 四、靈敏度和防潛動裝置 1靈敏度在額定電壓，額定頻率，cos=1.0的條件下，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到能使電能表轉(zhuǎn)盤開始不停地轉(zhuǎn)動的啟動電流值時，此值與電能表基本電流Ib之比值，稱為電能表的靈敏度，用字母S表示。即%100bIIS2潛動及防潛裝置 有時經(jīng)過輕負(fù)載調(diào)整以后，可能出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，即電流回路沒有接入負(fù)載，而電能表的轉(zhuǎn)盤在緩慢地轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電壓潛動，簡稱潛動。 潛動力矩是客觀存在的，如果當(dāng)負(fù)載電流為零時，外加電壓為額定電壓的80110時，電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動不超過1r，那么