第二章交流感應(yīng)式電能表的誤差特性及誤差調(diào)整裝置

1、第二章第二章第二章 交流感應(yīng)式電能表的誤差特性及誤差調(diào)整裝置交流感應(yīng)式電能表的誤差特性及誤差調(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(xiàn)交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線(xiàn)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)第一節(jié) 電能表誤差的基本概念電能表誤差的基本概念一、絕對(duì)誤差 二、相對(duì)誤差三、電能表的誤差 一、絕對(duì)誤差一、絕對(duì)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(cè)得的電量與負(fù)載實(shí)際消耗的電量是有差別的，我們把這種差別稱(chēng)為誤差

2、。 絕對(duì)誤差是被測(cè)電量的測(cè)得值與實(shí)際值（也稱(chēng)真值）絕對(duì)誤差是被測(cè)電量的測(cè)得值與實(shí)際值（也稱(chēng)真值）之差，之差，可表示為 真值示值0WWW W為正值說(shuō)明測(cè)得的電量大于實(shí)際電量；W為負(fù)值說(shuō)明測(cè)得的電量小于實(shí)際電量。二、相對(duì)誤差二、相對(duì)誤差 對(duì)于同一量來(lái)說(shuō)，絕對(duì)誤差值越小，測(cè)量的精度越高。但對(duì)不同的量就不能用絕對(duì)誤差來(lái)判斷測(cè)量的精度了。為了評(píng)價(jià)測(cè)量的精度，又提出了相對(duì)誤差的概念。 相對(duì)誤差就是被測(cè)電量的絕對(duì)誤差與其實(shí)際值之百相對(duì)誤差就是被測(cè)電量的絕對(duì)誤差與其實(shí)際值之百分比，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。電能表的

3、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(cè)得的相對(duì)誤差?；菊`差是電能表在規(guī)定條件下測(cè)得的相對(duì)誤差。 電能表的準(zhǔn)確等級(jí)就是根據(jù)基本誤差確定的。電能表的準(zhǔn)確等級(jí)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。基本誤差是由電能表的內(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(chēng)為附加誤差。把由于外界條件變化引起的誤差稱(chēng)為附加誤差。產(chǎn)生附加誤差的主要原因有：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、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)電壓波形畸變的影響，運(yùn)行不穩(wěn)定，相

4、序的改變，三相電壓不對(duì)定，相序的改變，三相電壓不對(duì)稱(chēng)，負(fù)載不平衡等。稱(chēng)，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附加誤差交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及附加誤差 一、電能表的附加力矩 二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 一、電能表的附加力矩一、電能表的附加力矩 1抑制力矩抑制力矩 轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)還切割交變的電流和電壓工作磁通，因轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)還切割交變的電流和電壓工作磁通，因而在轉(zhuǎn)盤(pán)中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流。此電流與交變的磁通而在轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，我們把這類(lèi)相互作用，也能形成阻礙轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，我們把這類(lèi)力矩稱(chēng)為抑制力矩或自制動(dòng)力矩。力矩

5、稱(chēng)為抑制力矩或自制動(dòng)力矩。 電流抑制力矩 電壓抑制力矩 抑制力矩阻礙轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。抑制力矩阻礙轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。 電流抑制力矩MI比驅(qū)動(dòng)力矩MQ隨負(fù)載電流變化的速度要快得多。 nKMIII2nKMUUU2一、電能表的附加力矩一、電能表的附加力矩 摩擦力矩的方向總是與驅(qū)動(dòng)摩擦力矩的方向總是與驅(qū)動(dòng)力矩的方向相反，它阻礙轉(zhuǎn)盤(pán)的力矩的方向相反，它阻礙轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。轉(zhuǎn)動(dòng)，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。 2 2摩擦力矩摩擦力矩MMMM 2 2摩擦力矩摩擦力矩M MM M 主要包括以下幾個(gè)方面：主要包括以下幾個(gè)方面： （1）下軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩。 （2）上軸承與轉(zhuǎn)

6、軸間的摩擦力矩。 （3）計(jì)度器傳動(dòng)齒間的摩擦力矩。 （4）轉(zhuǎn)動(dòng)元件與空氣間的摩擦力矩。此摩擦力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及其表面光滑程度有關(guān)。一、電能表的附加力矩一、電能表的附加力矩 3 3電流鐵芯曲線(xiàn)的非線(xiàn)性影響電流鐵芯曲線(xiàn)的非線(xiàn)性影響 實(shí)現(xiàn)電能表正確計(jì)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(xiàn)性關(guān)系，如圖中直線(xiàn)2所示。但實(shí)際上，鐵芯的磁化曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，如圖中曲線(xiàn)1所示。 一、電能表的附加力矩一、電能表的附加力矩 一、電能表的附加力矩一、電能表的附加力矩 4 4補(bǔ)償力矩補(bǔ)償力矩M MB B 為了補(bǔ)償電流抑制力矩、摩擦力矩為了補(bǔ)償電流抑制力矩、摩擦力矩 和電流鐵芯非線(xiàn)

7、性和電流鐵芯非線(xiàn)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，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(dòng)力矩方向相同的附加力矩，以補(bǔ)償上述因用以產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)力矩方向相同的附加力矩，以補(bǔ)償上述因素引起的誤差，稱(chēng)為補(bǔ)償素引起的誤差，稱(chēng)為補(bǔ)償 力矩。力矩。為獲得補(bǔ)償力矩， 我們?cè)陔妷捍艠O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)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。

8、償力矩總是存在。 上述抑制力矩、摩擦力矩、電流鐵芯曲上述抑制力矩、摩擦力矩、電流鐵芯曲線(xiàn)的非線(xiàn)性影響及補(bǔ)償力矩，是使電能表產(chǎn)線(xiàn)的非線(xiàn)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。生基本誤差的主要原因。二、感應(yīng)式電能表的附加誤差二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 外界條件改變后，電能表的誤差就外界條件改變后，電能表的誤差就會(huì)改變，其改變量叫作電能表的附加誤會(huì)改變，其改變量叫作電能表的附加誤差。差。 二、感應(yīng)式電能表的附加誤差二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 1 1電壓影響電壓影響 當(dāng)加在電壓線(xiàn)圈兩端的電壓發(fā)生變化時(shí)，使電能表產(chǎn)生了電壓附加誤差，簡(jiǎn)稱(chēng)電壓誤差u。電壓誤差特性如圖2-3所示。 2 2溫度影響

9、溫度影響 一般把標(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(shí)，從而產(chǎn)生附加誤差，稱(chēng)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二、感應(yīng)式電能表的附加誤差 3 3頻率影響頻率影響 當(dāng)電網(wǎng)頻率與電能表的額定頻率不同時(shí)，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(xiàn)交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線(xiàn) 電能表運(yùn)行時(shí)，力矩平衡方程式為電能表運(yùn)行時(shí)，力矩平衡方程式為 M MQ QM MB BM MT TM

10、 MM MM MI IM MU U 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(xiàn)，稱(chēng)為電能表的負(fù)載特性曲線(xiàn)。變化的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為電能表的負(fù)載特性曲線(xiàn)。感應(yīng)式電能表負(fù)載特性曲線(xiàn)如圖2-8所示。 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(xiàn)交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線(xiàn) 對(duì)曲線(xiàn)分四個(gè)區(qū)域來(lái)分析1負(fù)載電流低于標(biāo)定值的5時(shí) MBMM 2負(fù)載電流在基本電流的5%30時(shí) 電流鐵芯非線(xiàn)性影響 3負(fù)載電流在基本電流的30100時(shí) 電流鐵芯非線(xiàn)性影響4負(fù)載電流大于基本電流的100以上時(shí) 電流抑制力矩 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

11、電能表的誤差調(diào)整裝置 一、滿(mǎn)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(dòng)裝置 感應(yīng)式單相有功電能表的調(diào)整感應(yīng)式單相有功電能表的調(diào)整感應(yīng)式三相有功電能表的調(diào)整感應(yīng)式三相有功電能表的調(diào)整一、滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置一、滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置 制動(dòng)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(dòng)力矩的調(diào)整是在額定電壓、基本電流、功率因數(shù)等于1 1的的條件下進(jìn)行，我們稱(chēng)之為滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整。條件下進(jìn)行，我們稱(chēng)之為滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整。 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速 1 1改變作用力臂的滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置改變作用力臂的滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置 固定制動(dòng)磁通量T，轉(zhuǎn)動(dòng)或移制動(dòng)磁鐵的位置，以達(dá)到改變作用力臂hT，如圖2-10所示。TTThKKP

12、n2 2 2改變制動(dòng)磁通的滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置改變制動(dòng)磁通的滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置常用方法：一、滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置一、滿(mǎn)負(fù)載調(diào)整裝置 （1 1）轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)磁鐵方法。）轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)磁鐵方法。使制動(dòng)磁鐵逐漸離開(kāi)轉(zhuǎn)盤(pán)，以改使制動(dòng)磁鐵逐漸離開(kāi)轉(zhuǎn)盤(pán)，以改變穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的制動(dòng)磁通量。變穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的制動(dòng)磁通量。（2 2）用磁分路方法。）用磁分路方法。固定制動(dòng)磁鐵位置，在磁鐵上設(shè)置可固定制動(dòng)磁鐵位置，在磁鐵上設(shè)置可移動(dòng)的分磁鐵片，使制動(dòng)磁通量移動(dòng)的分磁鐵片，使制動(dòng)磁通量 T T經(jīng)分磁鐵片形成分流，改經(jīng)分磁鐵片形成分流，改變分磁鐵片位置，就改變了磁通變分磁鐵片位置，就改變了磁通 T T的分磁量，也就是改變通的分磁量，也就是改變通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的制動(dòng)

13、磁通量過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的制動(dòng)磁通量。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(shí)現(xiàn)正確計(jì)量的第三個(gè)條件是：應(yīng)滿(mǎn)足正交條件，即士90，也稱(chēng)90相位角條件。 當(dāng)不能滿(mǎn)足90相位角條件時(shí)，電能表就要產(chǎn)生計(jì)量誤差。 在額定電壓、基本電流和在額定電壓、基本電流和coscos =0.5=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(mǎn)足作磁通和電壓工作磁通間的相位角，使其滿(mǎn)足 = =士士9090關(guān)關(guān)系的調(diào)整裝置，稱(chēng)為相位角調(diào)整裝置。系的調(diào)整裝置，稱(chēng)為相位角調(diào)整裝置。 u改變改變I I角的相位角調(diào)整裝置角的相位角調(diào)整裝置 圖2-11（a）所示的相位角調(diào)

14、整裝置，由絕緣銅線(xiàn)在電流鐵芯1上繞制的附加線(xiàn)圈2（35匝）和串接康銅線(xiàn)3組成。移動(dòng)電阻線(xiàn)上的短路滑塊4，可改變回路的有效長(zhǎng)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(xiàn)來(lái)調(diào)整補(bǔ)償用改善輕負(fù)載范圍內(nèi)的負(fù)載特性曲線(xiàn)來(lái)調(diào)整補(bǔ)償力矩的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為輕負(fù)載調(diào)整裝置。力矩的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)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(dòng)的金屬部件，以造成電壓磁通對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的對(duì)稱(chēng)軸成不對(duì)稱(chēng)分布，從而形成在空間上和時(shí)間上都有差異的兩部分電壓磁通，相互作用形成

15、補(bǔ)償力矩。 根據(jù)上述原理制造的一種主要類(lèi)型的輕負(fù)載調(diào)整裝置如圖2-13所示。 三、輕負(fù)載調(diào)整裝置三、輕負(fù)載調(diào)整裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置 1 1靈敏度靈敏度 在額定電壓，額定頻率，在額定電壓，額定頻率，coscos=1.0=1.0的條件下，的條件下，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到能使電能表轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)始不停地轉(zhuǎn)動(dòng)的當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到能使電能表轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)始不停地轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)電流值時(shí)，此值與電能表基本電流啟動(dòng)電流值時(shí)，此值與電能表基本電流I Ib b之比值，之比值，稱(chēng)為電能表的靈敏度，用字母稱(chēng)為電能表的靈敏度，用字母S S表示。即表示。即%100bIIS 2 2潛動(dòng)及防潛裝置潛動(dòng)及防潛裝置 有時(shí)經(jīng)過(guò)輕負(fù)載調(diào)

16、整以后，可能出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，有時(shí)經(jīng)過(guò)輕負(fù)載調(diào)整以后，可能出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，電流回路沒(méi)有接入負(fù)載，而電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)在緩慢地轉(zhuǎn)電流回路沒(méi)有接入負(fù)載，而電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)在緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電壓潛動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)潛動(dòng)。動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電壓潛動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)潛動(dòng)。 潛動(dòng)力矩是客觀(guān)存在的，如果當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，外加電壓為額定電壓的80110時(shí)，電能表轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)不超過(guò)1r，那么我們認(rèn)為這種潛動(dòng)是允許的。 為此，在電能表中設(shè)置防潛裝置。如圖2-15所示， 四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置 四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置 最后應(yīng)指出：最后應(yīng)指出： 在進(jìn)行電能表輕負(fù)載誤差調(diào)整時(shí)，同時(shí)滿(mǎn)在進(jìn)行電能表輕負(fù)載誤差調(diào)整時(shí)，同時(shí)滿(mǎn)足無(wú)潛動(dòng)的要求和提高靈敏度的要求是矛盾的。足無(wú)潛動(dòng)的要求和提高靈敏度的要求是矛盾的。為了限制潛動(dòng)需增加防潛力矩，則會(huì)降低靈敏為了限制潛動(dòng)需增加防潛力矩，則會(huì)降低靈敏度；為了提高靈敏度需增加補(bǔ)償力矩，又可能度；為了提高靈敏度需增加補(bǔ)償力矩，又可能產(chǎn)生潛動(dòng)。所以進(jìn)行電能表調(diào)整時(shí)，一定要注產(chǎn)生潛動(dòng)。所以進(jìn)行電能表調(diào)整時(shí)，一定要注意電能表內(nèi)部各元件之間的相互關(guān)系才能收到意電能表內(nèi)部各元件之間的相互關(guān)系才能收到良好的調(diào)整效果。良好的調(diào)整效果。感應(yīng)式電能表誤差調(diào)整的項(xiàng)目與條件項(xiàng)項(xiàng)目方式調(diào)調(diào)整