1、第一節(jié)第一節(jié) 感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理本章的主要內(nèi)容：本章的主要內(nèi)容：第二節(jié)第二節(jié) 感應(yīng)式電能表的誤差特性感應(yīng)式電能表的誤差特性第三節(jié)第三節(jié) 感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置第四節(jié)第四節(jié) 感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置v利用固定交流磁場與該磁場在可動部分的導(dǎo)體所感應(yīng)的利用固定交流磁場與該磁場在可動部分的導(dǎo)體所感應(yīng)的電流之間的作用力而工作的儀表，稱為電流之間的作用力而工作的儀表，稱為感應(yīng)式儀表感應(yīng)式儀表。v常用的單相電能表就是一種感應(yīng)式儀表。常用的單相電能表就是一種感應(yīng)式儀表。v盡管單相電能表的型號繁多，但其結(jié)構(gòu)基本相同，都是盡管單相電能

2、表的型號繁多，但其結(jié)構(gòu)基本相同，都是由測量機(jī)構(gòu)和輔助不見（基架、底座、外殼、端鈕盒和由測量機(jī)構(gòu)和輔助不見（基架、底座、外殼、端鈕盒和銘牌）組成。銘牌）組成。一、單相感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)1、測量機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)1）驅(qū)動元件：）驅(qū)動元件：包括電壓元件和電流元件，作用包括電壓元件和電流元件，作用 是在交變的電壓和電流產(chǎn)生的交是在交變的電壓和電流產(chǎn)生的交 變磁場穿過轉(zhuǎn)盤時(shí)，該磁通與其變磁場穿過轉(zhuǎn)盤時(shí)，該磁通與其 在轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)的電流相互作用，在轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)的電流相互作用， 產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。v電壓元件電壓元件：電壓元件由電壓鐵芯電：電壓元件由電壓鐵芯電1、電壓、電壓 線圈線圈

3、2和回磁極和回磁極12組成。繞在電壓鐵芯上的組成。繞在電壓鐵芯上的 電壓線圈與負(fù)載相并聯(lián)，不論有無負(fù)載電流，電壓線圈與負(fù)載相并聯(lián)，不論有無負(fù)載電流， 電壓線圈總是消耗功率的，一般其消耗功率電壓線圈總是消耗功率的，一般其消耗功率 控制在控制在0.5-1.5W之內(nèi)。之內(nèi)。v電流元件電流元件：電流元件由電流鐵芯：電流元件由電流鐵芯3和電流線圈和電流線圈4 組成。繞在電流鐵芯上的電流線圈與負(fù)載相串組成。繞在電流鐵芯上的電流線圈與負(fù)載相串 聯(lián)，因此通過電流線圈的電流就是負(fù)載電流。聯(lián)，因此通過電流線圈的電流就是負(fù)載電流。 電流線圈采用電流線圈采用0.35mm厚的厚的“U”形高硅鋼片疊形高硅鋼片疊 成，電流

4、線圈的特點(diǎn)是：匝數(shù)少，通常分為相成，電流線圈的特點(diǎn)是：匝數(shù)少，通常分為相 等匝數(shù)的兩部分，分別繞在等匝數(shù)的兩部分，分別繞在“U”形鐵芯上，其形鐵芯上，其 繞制方向應(yīng)使電流、磁通在鐵芯內(nèi)部的方向相繞制方向應(yīng)使電流、磁通在鐵芯內(nèi)部的方向相 同。它的安匝數(shù)一般在同。它的安匝數(shù)一般在60-150安匝范圍內(nèi)，線安匝范圍內(nèi)，線 圈線徑一般按電流密度為圈線徑一般按電流密度為3-5A/mm2考慮?？紤]。v切線式：切線式：電壓鐵芯垂直于轉(zhuǎn)盤半徑方向平面放置；電壓鐵芯垂直于轉(zhuǎn)盤半徑方向平面放置；v輻射式輻射式：電壓鐵芯平行于轉(zhuǎn)盤半徑方向放置；電壓鐵芯平行于轉(zhuǎn)盤半徑方向放置；v切線式驅(qū)動元件比輻射式的結(jié)構(gòu)簡單、體積

5、小、便于安裝切線式驅(qū)動元件比輻射式的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于安裝及大批量生產(chǎn)，并具有較好的技術(shù)性能，因此，得到了廣及大批量生產(chǎn)，并具有較好的技術(shù)性能，因此，得到了廣泛的采用。泛的采用。切線式驅(qū)動元件輻射式驅(qū)動元件電能表驅(qū)動元件電能表驅(qū)動元件的布置方式的布置方式分離式分離式封閉式封閉式組合式組合式v分離式：分離式：耗用硅鋼片較少，便于檢修。但是沿電壓、電流鐵芯的各個(gè)耗用硅鋼片較少，便于檢修。但是沿電壓、電流鐵芯的各個(gè)磁路氣隙和鐵芯本身的對稱性不易控制，往往造成同一類型電能表的磁路氣隙和鐵芯本身的對稱性不易控制，往往造成同一類型電能表的計(jì)量特性不一致，容易產(chǎn)生電壓、電流潛動，檢修時(shí)盡量避免拆卸。計(jì)量

6、特性不一致，容易產(chǎn)生電壓、電流潛動，檢修時(shí)盡量避免拆卸。v封閉式：封閉式：可以利用電壓工作磁通磁化電流鐵芯，改善輕載時(shí)的特性，可以利用電壓工作磁通磁化電流鐵芯，改善輕載時(shí)的特性，同一類型電能表計(jì)量特性的重復(fù)性較好，不易產(chǎn)生電壓、電流潛動，同一類型電能表計(jì)量特性的重復(fù)性較好，不易產(chǎn)生電壓、電流潛動，但是沖制鐵芯耗用的鋼材較多，繞制和檢修電壓、電流線圈困難。但是沖制鐵芯耗用的鋼材較多，繞制和檢修電壓、電流線圈困難。v組合式：組合式：比封閉式較易裝配電壓、電流線圈。比封閉式較易裝配電壓、電流線圈。切切線線式式驅(qū)驅(qū)動動元元件件分分類類2）轉(zhuǎn)動元件：）轉(zhuǎn)動元件：由轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)盤5和轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸6組成，轉(zhuǎn)盤在驅(qū)

7、動元件所產(chǎn)生的組成，轉(zhuǎn)盤在驅(qū)動元件所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩下連續(xù)轉(zhuǎn)動。驅(qū)動力矩下連續(xù)轉(zhuǎn)動。3）制動元件：）制動元件：由永久磁鐵及其調(diào)整裝置組成，永久磁鐵產(chǎn)生的由永久磁鐵及其調(diào)整裝置組成，永久磁鐵產(chǎn)生的磁通被轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)盤切割時(shí)，與在轉(zhuǎn)盤中所產(chǎn)生磁通被轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)盤切割時(shí)，與在轉(zhuǎn)盤中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用形成轉(zhuǎn)動力矩，使轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)的感應(yīng)電流相互作用形成轉(zhuǎn)動力矩，使轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速與被測功率成正比變化。速與被測功率成正比變化。4）軸承：）軸承：電能表的軸承分為上軸承和下軸承下軸承電能表的軸承分為上軸承和下軸承下軸承8位于位于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸6下端，支撐轉(zhuǎn)動元件的全部重量，減小轉(zhuǎn)下端，支撐轉(zhuǎn)動元件的全部重量，減小轉(zhuǎn)動時(shí)的摩擦

8、，其質(zhì)量好壞對電能表的準(zhǔn)確度和動時(shí)的摩擦，其質(zhì)量好壞對電能表的準(zhǔn)確度和使用壽命有很大的影響。下軸承使用壽命有很大的影響。下軸承9位于轉(zhuǎn)軸位于轉(zhuǎn)軸6的的上端，不承受轉(zhuǎn)動元件的重量，只起導(dǎo)向作用。上端，不承受轉(zhuǎn)動元件的重量，只起導(dǎo)向作用。5）計(jì)度器：）計(jì)度器：計(jì)度器又稱積算機(jī)構(gòu)，用來累計(jì)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以計(jì)度器又稱積算機(jī)構(gòu)，用來累計(jì)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以顯示所測定的電能。常用的有字輪式和指針式。顯示所測定的電能。常用的有字輪式和指針式。2、輔助部件、輔助部件1）基架：）基架： 用于支撐和固定測量機(jī)構(gòu)，對電能表的性能有一定的影響，故基架應(yīng)用于支撐和固定測量機(jī)構(gòu)，對電能表的性能有一定的影響，故基架應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)

9、度。有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 2）外殼：）外殼： 由底座與表蓋等組合而成，底座用來組裝測量結(jié)構(gòu)，常用鋼板或塑料由底座與表蓋等組合而成，底座用來組裝測量結(jié)構(gòu)，常用鋼板或塑料壓制而成，表蓋有用鋁板沖壓成的，也有用玻璃、膠木或塑料壓制而成。壓制而成，表蓋有用鋁板沖壓成的，也有用玻璃、膠木或塑料壓制而成。3）端鈕盒：）端鈕盒： 用于連接電能表的電流、電壓線圈和被測電路，其中的銅質(zhì)端鈕盒表用于連接電能表的電流、電壓線圈和被測電路，其中的銅質(zhì)端鈕盒表面要有良好的鍍層，這個(gè)端鈕盒要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的絕緣。面要有良好的鍍層，這個(gè)端鈕盒要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的絕緣。4）銘牌：）銘牌： 銘牌附在表蓋上或固定在計(jì)

10、度器的框架上，它應(yīng)標(biāo)明制造廠、表型、銘牌附在表蓋上或固定在計(jì)度器的框架上，它應(yīng)標(biāo)明制造廠、表型、額定電壓、標(biāo)定電流、額定最大電流、頻率、相數(shù)、準(zhǔn)確度等級以及電能額定電壓、標(biāo)定電流、額定最大電流、頻率、相數(shù)、準(zhǔn)確度等級以及電能表常數(shù)等。表常數(shù)等。二、單相感應(yīng)式電能表的工作原理1、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動原理與驅(qū)動力矩表達(dá)式、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動原理與驅(qū)動力矩表達(dá)式v運(yùn)行中的電能表，其轉(zhuǎn)盤之所以轉(zhuǎn)動，就是因?yàn)槭艿诫姶胚\(yùn)行中的電能表，其轉(zhuǎn)盤之所以轉(zhuǎn)動，就是因?yàn)槭艿诫姶帕π纬傻牧π纬傻?驅(qū)動力矩的作用。即轉(zhuǎn)盤是個(gè)導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)盤上穿驅(qū)動力矩的作用。即轉(zhuǎn)盤是個(gè)導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)盤上穿過磁通，導(dǎo)體中便有電流通過，在磁場力作用下受到電磁過磁通，導(dǎo)

11、體中便有電流通過，在磁場力作用下受到電磁力所形成的驅(qū)動力矩的作用而轉(zhuǎn)動。力所形成的驅(qū)動力矩的作用而轉(zhuǎn)動。 由電工原理知，載流導(dǎo)體在磁場內(nèi)受到的電磁力由電工原理知，載流導(dǎo)體在磁場內(nèi)受到的電磁力 的作用，的作用，根據(jù)左手定則電磁力的表達(dá)式為：根據(jù)左手定則電磁力的表達(dá)式為：fC iU中心柱上磁軛兩邊柱下磁軛（1）穿過轉(zhuǎn)盤的磁通）穿過轉(zhuǎn)盤的磁通 右圖所示為電能表各磁通的右圖所示為電能表各磁通的分布情況，電壓線圈分布情況，電壓線圈2加上電壓加上電壓U時(shí)，線圈中有電流通過，產(chǎn)生了磁時(shí)，線圈中有電流通過，產(chǎn)生了磁通通 。它又可以分為兩部分：。它又可以分為兩部分：U電能表各磁通的分布情況電能表各磁通的分布情況

12、a. 磁通磁通 ，它的通過路徑是：，它的通過路徑是：還有一部分是經(jīng)空氣隙而閉合的還有一部分是經(jīng)空氣隙而閉合的漏磁通。漏磁通。UF中心柱上磁軛兩邊柱下磁軛b. 磁通磁通 ，它的通過路徑是：，它的通過路徑是：U中心柱上磁軛兩邊柱回磁極 氣隙轉(zhuǎn)盤氣隙a. 磁通磁通 ，它通過的路徑一部分是沿電流鐵芯、回磁極到電流鐵芯，它通過的路徑一部分是沿電流鐵芯、回磁極到電流鐵芯 另一邊柱構(gòu)成回路；另一部分是電流線圈的漏磁通。另一邊柱構(gòu)成回路；另一部分是電流線圈的漏磁通。IFUFUUUFIIv氣隙的磁阻大，鐵芯的磁阻小，因此，磁通氣隙的磁阻大，鐵芯的磁阻小，因此，磁通 約大于磁通約大于磁通 3 36 6倍。倍。v從

13、上面的磁通通過的路徑的分析中可以得出，磁通從上面的磁通通過的路徑的分析中可以得出，磁通 穿過轉(zhuǎn)盤的稱為穿過轉(zhuǎn)盤的稱為電壓工作磁通；磁通電壓工作磁通；磁通 不穿過轉(zhuǎn)盤，稱為電壓非工作磁通。不穿過轉(zhuǎn)盤，稱為電壓非工作磁通。v當(dāng)負(fù)載電流當(dāng)負(fù)載電流 通過電流線圈通過電流線圈4 4時(shí)，產(chǎn)生了磁通時(shí)，產(chǎn)生了磁通 ，它也可以分為兩部，它也可以分為兩部分：分：b. 磁通磁通 ，它通過的路徑是：，它通過的路徑是：I 電 流 鐵 芯氣 隙轉(zhuǎn) 盤氣 隙電 壓 鐵 芯氣 隙轉(zhuǎn) 盤氣 隙IIFv穿過轉(zhuǎn)盤的磁通穿過轉(zhuǎn)盤的磁通 稱為電流工作磁通；不穿過轉(zhuǎn)盤的磁通稱為電流工作磁通；不穿過轉(zhuǎn)盤的磁通 ，稱為電，稱為電流非工作磁

14、通。流非工作磁通。（2 2）移進(jìn)磁場）移進(jìn)磁場假設(shè)：假設(shè)：v電壓鐵芯和電流鐵芯工作在飽和狀態(tài)，則在正弦交流電壓和電流的作用下，電壓鐵芯和電流鐵芯工作在飽和狀態(tài)，則在正弦交流電壓和電流的作用下， 各工作磁通的波形按正弦規(guī)律變化。各工作磁通的波形按正弦規(guī)律變化。v忽略電流磁通回路中的損耗，則電流磁通忽略電流磁通回路中的損耗，則電流磁通 與負(fù)載電流與負(fù)載電流 同相位。同相位。v電壓線圈的感抗很大，電壓工作磁通電壓線圈的感抗很大，電壓工作磁通 滯后電壓滯后電壓 約約 。v負(fù)載為感性，其功率因數(shù)角為負(fù)載為感性，其功率因數(shù)角為 。 以電流工作磁通為參考軸，各工作磁通及其在轉(zhuǎn)盤內(nèi)的電流間的相以電流工作磁通為

15、參考軸，各工作磁通及其在轉(zhuǎn)盤內(nèi)的電流間的相位關(guān)系如右圖所示，它們的瞬時(shí)值為：位關(guān)系如右圖所示，它們的瞬時(shí)值為： IIUU90sinIIwt sin(180 )IIwt sin()UUwt 2sin(90 )PIPIiIwt2 sin(90 )PIPIiIwt2sin(90)PUPUiIwt磁通和感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流相量圖磁通和感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流相量圖各工作磁通隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線如下所示：各工作磁通隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線如下所示：波形圖移進(jìn)磁場v移進(jìn)磁場在轉(zhuǎn)盤內(nèi)感應(yīng)電流，產(chǎn)生驅(qū)動力矩來帶動轉(zhuǎn)盤向移進(jìn)磁場的移進(jìn)磁場在轉(zhuǎn)盤內(nèi)感應(yīng)電流，產(chǎn)生驅(qū)動力矩來帶動轉(zhuǎn)盤向移進(jìn)磁場的方向移動，即從相位超前的磁通位

16、置移向相位之后的磁通位置。方向移動，即從相位超前的磁通位置移向相位之后的磁通位置。（3 3）驅(qū)動力矩）驅(qū)動力矩v電磁力與作用力臂的乘積即為使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩。電磁力與作用力臂的乘積即為使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩。 pp pmciQM形成IfUf形成驅(qū)動力矩瞬時(shí)值驅(qū)動力矩瞬時(shí)值表達(dá)式表達(dá)式v由于轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動慣量較大，因此轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向決定于瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩由于轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動慣量較大，因此轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向決定于瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩在一個(gè)周期的平均值，即在一個(gè)周期的平均值，即 0(1/)TMTmdtsinsin()pptiIt pp若，則0(1/2 )sinsin()cosTppppMIttd tKI11U PI22I PUm =

17、c im =c i作用在轉(zhuǎn)盤上的瞬時(shí)力矩有兩個(gè)，即11 PIU1 PIU22 PUI2 PUIM =K Icos=K Isin M =K Icos(90 +)=-K Is in一個(gè)周期內(nèi)的平均轉(zhuǎn)矩如下 12sinsinPIUPUIK IK I Q12QQQ1Q2作用在轉(zhuǎn)盤上的總M 為兩力矩之差，設(shè)驅(qū)動力矩M 使轉(zhuǎn)盤沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，則與M 方向一致的力矩M 取正值，與M 方向相反的力矩M 取負(fù)值M，得MMPIIPUUIU I, MsinI QK 因?yàn)楦袘?yīng)電流，所以驅(qū)動力矩為v上式式感應(yīng)電能表驅(qū)動力矩的基本公式，它表明：電能表的上式式感應(yīng)電能表驅(qū)動力矩的基本公式，它表明：電能表的驅(qū)動力矩與穿過轉(zhuǎn)

18、盤的兩個(gè)磁通以及它們之間的相位角的正驅(qū)動力矩與穿過轉(zhuǎn)盤的兩個(gè)磁通以及它們之間的相位角的正弦的乘積成正比。弦的乘積成正比。 （4 4）驅(qū)動力矩與負(fù)載功率的關(guān)系）驅(qū)動力矩與負(fù)載功率的關(guān)系 4.44UUUfUU ( 2)/IIMIR II 代入驅(qū)動力矩的表達(dá)式，得 sinQMKUIsincosnQMKUIKUIK P2、制動力矩、制動力矩v當(dāng)電能表的負(fù)載功率不變時(shí)，轉(zhuǎn)盤就受到當(dāng)電能表的負(fù)載功率不變時(shí)，轉(zhuǎn)盤就受到一個(gè)大小和方向不變的驅(qū)動力矩的作用。一個(gè)大小和方向不變的驅(qū)動力矩的作用。為使轉(zhuǎn)盤在恒定的功率下作等速旋轉(zhuǎn)，就為使轉(zhuǎn)盤在恒定的功率下作等速旋轉(zhuǎn)，就需要對轉(zhuǎn)盤施加一個(gè)與驅(qū)動力矩大小相等、需要對轉(zhuǎn)盤

19、施加一個(gè)與驅(qū)動力矩大小相等、方向相反的反作用力矩，這個(gè)反作用力矩方向相反的反作用力矩，這個(gè)反作用力矩就是就是制動力矩制動力矩。設(shè)置永久磁鐵就是對轉(zhuǎn)盤。設(shè)置永久磁鐵就是對轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生一個(gè)制動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速保持和負(fù)產(chǎn)生一個(gè)制動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速保持和負(fù)載功率成正比的關(guān)系。載功率成正比的關(guān)系。TTTMF h制動力矩表達(dá)式制動力矩表達(dá)式2TTTTMKnh制動力矩的形成制動力矩的形成v制動力矩總是與轉(zhuǎn)速制動力矩總是與轉(zhuǎn)速n n成正比變化，故能阻止轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動。這正是要成正比變化，故能阻止轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動。這正是要保證電能表正確工作必須滿足的另一個(gè)主要條件。保證電能表正確工作必須滿足的另一個(gè)主要條件。2TTTTM

20、Knh3、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速與負(fù)載消耗電能的關(guān)系、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速與負(fù)載消耗電能的關(guān)系4、單相感應(yīng)式電能表的相量圖、單相感應(yīng)式電能表的相量圖單相感應(yīng)式電能表相量圖單相感應(yīng)式電能表相量圖單相電能表理想相量圖單相電能表理想相量圖v由電能表的工作原理可知，在任何負(fù)載條件下，只有與負(fù)載功率成正由電能表的工作原理可知，在任何負(fù)載條件下，只有與負(fù)載功率成正比的驅(qū)動力矩和制動力矩作用在轉(zhuǎn)盤上，電能表才能正確計(jì)量電能。比的驅(qū)動力矩和制動力矩作用在轉(zhuǎn)盤上，電能表才能正確計(jì)量電能。v但實(shí)際除了這兩種基本力矩，還有抑制力矩、摩擦力矩和補(bǔ)償力矩等但實(shí)際除了這兩種基本力矩，還有抑制力矩、摩擦力矩和補(bǔ)償力矩等附加力矩的作用，這樣就破壞了轉(zhuǎn)

21、盤的轉(zhuǎn)速和負(fù)載功率成正比的關(guān)系，附加力矩的作用，這樣就破壞了轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和負(fù)載功率成正比的關(guān)系，引起了電能表的誤差。引起了電能表的誤差。v基本誤差：基本誤差：電能表在規(guī)定電壓、頻率和溫度條件下，測得的相對誤差電能表在規(guī)定電壓、頻率和溫度條件下，測得的相對誤差值。值。v附加誤差：附加誤差：電能表在運(yùn)行過程中，由于電壓、頻率和溫度等外界條件電能表在運(yùn)行過程中，由于電壓、頻率和溫度等外界條件變化所產(chǎn)生的誤差。變化所產(chǎn)生的誤差。一、電能表的負(fù)載特性曲線1、影響負(fù)載特性曲線的因素、影響負(fù)載特性曲線的因素v電能表的基本誤差隨著負(fù)載電流和負(fù)載功率因數(shù)的變化的曲線，通常電能表的基本誤差隨著負(fù)載電流和負(fù)載功率因數(shù)

22、的變化的曲線，通常稱為電能表的稱為電能表的負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線或或基本誤差特性曲線基本誤差特性曲線。v影響負(fù)載特性曲線的因素有以下幾個(gè)方面：影響負(fù)載特性曲線的因素有以下幾個(gè)方面：（1 1）抑制力矩的影響）抑制力矩的影響v抑制力矩抑制力矩：轉(zhuǎn)盤在驅(qū)動力矩的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，除了切割制動磁通：轉(zhuǎn)盤在驅(qū)動力矩的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，除了切割制動磁通而形成的制動力矩外，還切割交流電流、電壓工作磁通，在轉(zhuǎn)盤中產(chǎn)而形成的制動力矩外，還切割交流電流、電壓工作磁通，在轉(zhuǎn)盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，與交變的磁通相互作用，也會形成阻礙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的力矩。生感應(yīng)電流，與交變的磁通相互作用，也會形成阻礙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的力矩。此力矩與所作

23、用的磁通的平方成正比。此力矩與所作用的磁通的平方成正比。（2 2）摩擦力矩的影響）摩擦力矩的影響v抑制力矩抑制力矩：電能表的制動元件在驅(qū)動力矩作用下，要靠上、下軸承的：電能表的制動元件在驅(qū)動力矩作用下，要靠上、下軸承的支撐轉(zhuǎn)動，并通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動計(jì)度器記錄所測得的電能值。因支撐轉(zhuǎn)動，并通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動計(jì)度器記錄所測得的電能值。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間、計(jì)度器的傳動齒輪之間，此，當(dāng)轉(zhuǎn)動元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間、計(jì)度器的傳動齒輪之間，必然產(chǎn)生一個(gè)與驅(qū)動力矩方向相反的力矩，即摩擦力矩。必然產(chǎn)生一個(gè)與驅(qū)動力矩方向相反的力矩，即摩擦力矩。v摩擦力矩總是阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，使電能表出現(xiàn)

24、負(fù)誤差。隨著驅(qū)動力矩摩擦力矩總是阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。隨著驅(qū)動力矩的增大，由摩擦力矩引起的誤差比例將減小。反之，當(dāng)電能表輕載運(yùn)的增大，由摩擦力矩引起的誤差比例將減小。反之，當(dāng)電能表輕載運(yùn)行時(shí)，摩擦力矩的相對影響較大。行時(shí)，摩擦力矩的相對影響較大。（3 3）電流鐵芯磁化曲線非線性的影響）電流鐵芯磁化曲線非線性的影響電流鐵芯的磁化曲線電流鐵芯的磁化曲線（4 4）補(bǔ)償力矩）補(bǔ)償力矩輕載補(bǔ)償裝置輕載補(bǔ)償裝置v補(bǔ)償力矩補(bǔ)償力矩：電能表在輕載時(shí)，除了電流：電能表在輕載時(shí)，除了電流抑制力矩、摩擦力矩引起的負(fù)誤差外，抑制力矩、摩擦力矩引起的負(fù)誤差外，還有電流鐵芯磁化曲線的非線性影響所還有電流鐵芯

25、磁化曲線的非線性影響所引起的負(fù)誤差。因此，在電能表的結(jié)構(gòu)引起的負(fù)誤差。因此，在電能表的結(jié)構(gòu)中設(shè)置輕載調(diào)整裝置，使其產(chǎn)生和驅(qū)動中設(shè)置輕載調(diào)整裝置，使其產(chǎn)生和驅(qū)動力矩相同的附加力矩，該力矩稱為補(bǔ)償力矩相同的附加力矩，該力矩稱為補(bǔ)償力矩。力矩。v補(bǔ)償力矩的平均值為：補(bǔ)償力矩的平均值為：v補(bǔ)償力矩與加在電能表上的電壓和銅片補(bǔ)償力矩與加在電能表上的電壓和銅片A的位置有關(guān)。當(dāng)電能表在額定電的位置有關(guān)。當(dāng)電能表在額定電壓下運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)償力矩只決定于銅片壓下運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)償力矩只決定于銅片A的位置。所以不管電能表是否接有的位置。所以不管電能表是否接有負(fù)載，補(bǔ)償力矩都是存在的，與負(fù)載電流的大小無關(guān)。負(fù)載，補(bǔ)償力矩都是

26、存在的，與負(fù)載電流的大小無關(guān)。2、負(fù)載特性曲線、負(fù)載特性曲線（1 1）負(fù)載特性曲線）負(fù)載特性曲線v因此，電能表在額定電壓、額定頻率、規(guī)定溫度以及因此，電能表在額定電壓、額定頻率、規(guī)定溫度以及 的正常的正常條件下，也會產(chǎn)生誤差，這個(gè)誤差的相對值稱為電能表的條件下，也會產(chǎn)生誤差，這個(gè)誤差的相對值稱為電能表的基本誤差基本誤差。v電能表的負(fù)載特性曲線：電能表的負(fù)載特性曲線：電能表的基本誤差隨著負(fù)載電流和負(fù)載功率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。因數(shù)而變化的關(guān)系曲線。cos1理想的負(fù)載特性曲線理想的負(fù)載特性曲線v現(xiàn)代電能表的發(fā)展，要求電能表在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)使用，以適應(yīng)各現(xiàn)代電

27、能表的發(fā)展，要求電能表在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)使用，以適應(yīng)各種用戶的需要。因此，希望負(fù)載特性曲線較為平直，且種用戶的需要。因此，希望負(fù)載特性曲線較為平直，且 和和 的兩條曲線能盡量靠近，這就需要采取改善負(fù)載特性曲線，的兩條曲線能盡量靠近，這就需要采取改善負(fù)載特性曲線，使電能表在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)誤差不超過允許值。使電能表在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)誤差不超過允許值。 cos0.5cos1.0（1 1）改善負(fù)載特性曲線常用的方法）改善負(fù)載特性曲線常用的方法v輕負(fù)載電流范圍內(nèi)，電能表的負(fù)載特性主要取決于電流鐵芯非線性影輕負(fù)載電流范圍內(nèi)，電能表的負(fù)載特性主要取決于電流鐵芯非線性影響引起的負(fù)誤差，所得的特性是不夠理想的

28、，甚至是不夠穩(wěn)定的，因響引起的負(fù)誤差，所得的特性是不夠理想的，甚至是不夠穩(wěn)定的，因此可采用以下方法改善：此可采用以下方法改善：a.電流鐵芯選用初始磁導(dǎo)率較高且比較穩(wěn)定的材料，如電流鐵芯選用初始磁導(dǎo)率較高且比較穩(wěn)定的材料，如D41D43等牌等牌號的硅鋼片。號的硅鋼片。b.增大電流鐵芯的截面，縮短鐵芯長度，從而在同樣的負(fù)載電流下，增大電流鐵芯的截面，縮短鐵芯長度，從而在同樣的負(fù)載電流下，最大電流鐵芯的磁通。最大電流鐵芯的磁通。c.用一部分電壓工作磁通磁化電流鐵芯，以提高電流鐵芯的初始磁通，用一部分電壓工作磁通磁化電流鐵芯，以提高電流鐵芯的初始磁通，從而避開了磁化曲線起始的彎曲部分，減小了非線性誤差

29、。從而避開了磁化曲線起始的彎曲部分，減小了非線性誤差。v在大負(fù)載電流范圍內(nèi)，電能表的負(fù)載特性主要取決于電流抑制力矩引在大負(fù)載電流范圍內(nèi)，電能表的負(fù)載特性主要取決于電流抑制力矩引起的負(fù)誤差，因此可采用以下方法改善：起的負(fù)誤差，因此可采用以下方法改善：a.增加永久磁鐵的制動力矩，降低轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，這樣就能相對的減小增加永久磁鐵的制動力矩，降低轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，這樣就能相對的減小電流抑制力矩在總制動力矩中所占的比例。電流抑制力矩在總制動力矩中所占的比例。b.增加電壓工作磁通。增加電壓工作磁通。c.電流鐵芯增加磁分路。電流鐵芯增加磁分路。二、電能表的附加誤差1、電壓影響、電壓影響v電能表的附加誤差：電能表所在

30、的外界條件與規(guī)定的工作條件是不同電能表的附加誤差：電能表所在的外界條件與規(guī)定的工作條件是不同的，例如電壓、溫度、頻率可能偏離規(guī)定值，安裝時(shí)相序、垂直度不的，例如電壓、溫度、頻率可能偏離規(guī)定值，安裝時(shí)相序、垂直度不符合規(guī)定等。外界條件改變后，電能表產(chǎn)生的誤差稱為電能表的附加符合規(guī)定等。外界條件改變后，電能表產(chǎn)生的誤差稱為電能表的附加誤差。誤差。v電壓附加誤差電壓附加誤差：當(dāng)加于電壓線圈兩端的電壓發(fā)生變化時(shí)，將引起電壓：當(dāng)加于電壓線圈兩端的電壓發(fā)生變化時(shí)，將引起電壓鐵芯中磁通的變化，而在磁通路徑上，渦流損耗和磁滯損耗鐵芯中磁通的變化，而在磁通路徑上，渦流損耗和磁滯損耗 也有變化，也有變化，致使電壓

31、磁通大小以及工作磁通之間的相位關(guān)系發(fā)生變化，因而引起致使電壓磁通大小以及工作磁通之間的相位關(guān)系發(fā)生變化，因而引起驅(qū)動力矩、電壓抑制力矩、補(bǔ)償力矩等的變化，從而產(chǎn)生電壓附加誤驅(qū)動力矩、電壓抑制力矩、補(bǔ)償力矩等的變化，從而產(chǎn)生電壓附加誤差。差。電壓誤差電壓誤差特性曲線特性曲線v電壓誤差隨著電壓的升高向負(fù)的方向變化。輕載時(shí)由于補(bǔ)償力矩的影電壓誤差隨著電壓的升高向負(fù)的方向變化。輕載時(shí)由于補(bǔ)償力矩的影響，同樣的電壓變化值，電能表呈現(xiàn)的正負(fù)誤差值比額定負(fù)載下要小。響，同樣的電壓變化值，電能表呈現(xiàn)的正負(fù)誤差值比額定負(fù)載下要小。v為減小電壓變化對電能表誤差的影響，一般采取以下措施：為減小電壓變化對電能表誤差的

32、影響，一般采取以下措施：a.在非工作磁通路徑中甚至飽和段，例如在電壓鐵芯的下部磁軛打孔在非工作磁通路徑中甚至飽和段，例如在電壓鐵芯的下部磁軛打孔或減小下部磁軛截面積，其作用是有一是地增加電壓鐵芯的非線性或減小下部磁軛截面積，其作用是有一是地增加電壓鐵芯的非線性誤差。當(dāng)電壓升高時(shí)，電壓工作磁通比非工作磁通增加得更快，其誤差。當(dāng)電壓升高時(shí)，電壓工作磁通比非工作磁通增加得更快，其結(jié)果使驅(qū)動力矩增大，補(bǔ)償了由電壓升高時(shí)增加的電壓抑制誤差。結(jié)果使驅(qū)動力矩增大，補(bǔ)償了由電壓升高時(shí)增加的電壓抑制誤差。b.增加制動力矩，使電壓抑制力矩在總的制動力矩中所占的比例下降。增加制動力矩，使電壓抑制力矩在總的制動力矩中

33、所占的比例下降。2、溫度的影響、溫度的影響v制動磁通的變化：制動磁通的變化：溫度對電流工作磁通的影響溫度對電流工作磁通的影響v電壓、電流工作磁通的變化：電壓、電流工作磁通的變化：a.溫度升高時(shí)，電能表轉(zhuǎn)速加快，產(chǎn)生正溫度升高時(shí)，電能表轉(zhuǎn)速加快，產(chǎn)生正的溫度誤差。反之，溫度降低，則產(chǎn)生的溫度誤差。反之，溫度降低，則產(chǎn)生負(fù)的溫度誤差。負(fù)的溫度誤差。b.磁通隨著溫度的變化，電流抑制力矩也磁通隨著溫度的變化，電流抑制力矩也要變化，但不顯著。要變化，但不顯著。下圖下圖DT8型有功電能表的溫度誤差特性型有功電能表的溫度誤差特性v內(nèi)相角的變化內(nèi)相角的變化溫度補(bǔ)償方法之一溫度補(bǔ)償方法之一溫度補(bǔ)償方法之二溫度補(bǔ)

34、償方法之二v為減小溫度變化對電能表誤差的影響，一般采取以下措施：為減小溫度變化對電能表誤差的影響，一般采取以下措施：a.制動電磁鐵上加裝補(bǔ)償片制動電磁鐵上加裝補(bǔ)償片-磁性合金片。磁性合金片。b.電壓、電流工作磁通的路徑上加裝補(bǔ)償片。電壓、電流工作磁通的路徑上加裝補(bǔ)償片。3、頻率的影響、頻率的影響v電壓工作磁通的變化：電壓工作磁通的變化：v電流工作磁通的變化：電流工作磁通的變化：v電壓抑制力矩的變化：電壓抑制力矩的變化：v輕負(fù)載補(bǔ)償力矩的變化：輕負(fù)載補(bǔ)償力矩的變化：4、其他附加影響、其他附加影響v自熱影響；自熱影響；v電流、電壓波形畸變的影響；電流、電壓波形畸變的影響；v傾斜影響。傾斜影響。v總

35、之，電能表的附加誤差除了上述因素的影響外，總之，電能表的附加誤差除了上述因素的影響外，還有不穩(wěn)定運(yùn)行的影響、負(fù)載功率因數(shù)的影響、三還有不穩(wěn)定運(yùn)行的影響、負(fù)載功率因數(shù)的影響、三相電壓不對稱的影響、相序的影響等。相電壓不對稱的影響、相序的影響等。v每只單相電能表應(yīng)該有滿載調(diào)整裝置、相位角調(diào)整裝置、每只單相電能表應(yīng)該有滿載調(diào)整裝置、相位角調(diào)整裝置、輕載調(diào)整裝置及防潛裝置。輕載調(diào)整裝置及防潛裝置。v三相電能表還應(yīng)有平衡調(diào)整裝置。三相電能表還應(yīng)有平衡調(diào)整裝置。v各種調(diào)整裝置應(yīng)滿足下列要求：各種調(diào)整裝置應(yīng)滿足下列要求： 1）應(yīng)該有足夠的調(diào)整范圍及調(diào)整精度；）應(yīng)該有足夠的調(diào)整范圍及調(diào)整精度； 2）調(diào)整裝置之

36、間的相互影響要小；）調(diào)整裝置之間的相互影響要小； 3）應(yīng)保證調(diào)整方便、操作簡單、固定牢靠和足夠穩(wěn)定等。）應(yīng)保證調(diào)整方便、操作簡單、固定牢靠和足夠穩(wěn)定等。一、滿載調(diào)整裝置v在額定電壓、額定頻率、標(biāo)定電流和在額定電壓、額定頻率、標(biāo)定電流和 的條件下，調(diào)整電能表的的條件下，調(diào)整電能表的制動力矩，改變轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)，稱為制動力矩，改變轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)，稱為滿載調(diào)整裝置滿載調(diào)整裝置。v原理：原理：靠調(diào)整制動磁鐵來改變制動力矩，使電能表的負(fù)載特性曲線上靠調(diào)整制動磁鐵來改變制動力矩，使電能表的負(fù)載特性曲線上下平行移動。下平行移動。v欲使電能表的轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動，必須使驅(qū)動力矩等與制動力矩。欲使電能表的轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動

37、，必須使驅(qū)動力矩等與制動力矩。v因?yàn)橐驗(yàn)?cos1.02(/)TTTnKKnhP1、改變作用力臂的滿載調(diào)整裝置、改變作用力臂的滿載調(diào)整裝置2、改變制動磁通的滿載調(diào)整裝置、改變制動磁通的滿載調(diào)整裝置3、改變制動磁鐵的磁通在轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)電流大小的滿載調(diào)整裝置、改變制動磁鐵的磁通在轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)電流大小的滿載調(diào)整裝置二、相位角調(diào)整裝置v在額定電壓、標(biāo)定電流和在額定電壓、標(biāo)定電流和 的條件下，調(diào)節(jié)電流工作磁通與電壓的條件下，調(diào)節(jié)電流工作磁通與電壓工作磁通之間的相位角，使其滿足工作磁通之間的相位角，使其滿足 的關(guān)系，稱為的關(guān)系，稱為相位調(diào)整裝置相位調(diào)整裝置。v原理：原理：一般通過調(diào)整一般通過調(diào)整 和和 相位，

38、來改變磁通路徑上的有功損耗，來相位，來改變磁通路徑上的有功損耗，來實(shí)現(xiàn)相位角的改變。實(shí)現(xiàn)相位角的改變。cos0.5U90I1、改變電流工作磁通相位角的調(diào)整裝置、改變電流工作磁通相位角的調(diào)整裝置2、改變電壓工作磁通相位角的調(diào)整裝置、改變電壓工作磁通相位角的調(diào)整裝置3、改變電壓非工作磁通相位角的調(diào)整裝置、改變電壓非工作磁通相位角的調(diào)整裝置三、輕載調(diào)整裝置v為了改變輕負(fù)載范圍內(nèi)的負(fù)載特性曲線而調(diào)整補(bǔ)償力矩的機(jī)構(gòu)，稱為為了改變輕負(fù)載范圍內(nèi)的負(fù)載特性曲線而調(diào)整補(bǔ)償力矩的機(jī)構(gòu)，稱為輕輕載調(diào)整裝置載調(diào)整裝置。v原理：原理：與產(chǎn)生補(bǔ)償力矩的原理相同，即在電壓鐵芯的磁極附近設(shè)置可移與產(chǎn)生補(bǔ)償力矩的原理相同，即在

39、電壓鐵芯的磁極附近設(shè)置可移動的導(dǎo)磁或不導(dǎo)磁金屬部件，以使電壓磁通對轉(zhuǎn)動元件的對稱軸成不對動的導(dǎo)磁或不導(dǎo)磁金屬部件，以使電壓磁通對轉(zhuǎn)動元件的對稱軸成不對稱分布，導(dǎo)致兩部分電壓工作磁通在時(shí)間和空間上不同，從而形成移進(jìn)稱分布，導(dǎo)致兩部分電壓工作磁通在時(shí)間和空間上不同，從而形成移進(jìn)磁場，產(chǎn)生補(bǔ)償力矩。磁場，產(chǎn)生補(bǔ)償力矩。v常用的輕載調(diào)整裝置有下述兩種類型：常用的輕載調(diào)整裝置有下述兩種類型：1、移動金屬框（片）的輕載調(diào)整裝置、移動金屬框（片）的輕載調(diào)整裝置2、移動鐵磁部件的輕載調(diào)整裝置、移動鐵磁部件的輕載調(diào)整裝置四、靈敏度和防潛動裝置1、靈敏度、靈敏度2、潛動及防潛動裝置、潛動及防潛動裝置v以下列舉分離

40、式驅(qū)動元件電能表產(chǎn)生潛動力矩的四種基本情況，圖紙箭以下列舉分離式驅(qū)動元件電能表產(chǎn)生潛動力矩的四種基本情況，圖紙箭頭表示潛動力矩的方向：頭表示潛動力矩的方向：（1）電壓鐵芯傾斜形成潛動力矩）電壓鐵芯傾斜形成潛動力矩（2）電流鐵芯傾斜形成潛動力矩）電流鐵芯傾斜形成潛動力矩（3）回磁極位移形成潛動力矩）回磁極位移形成潛動力矩v回磁極驅(qū)動元件的對稱軸向右位移。電回磁極驅(qū)動元件的對稱軸向右位移。電壓工作磁通在轉(zhuǎn)盤的右邊范圍內(nèi)，引起壓工作磁通在轉(zhuǎn)盤的右邊范圍內(nèi)，引起較大的感應(yīng)電流和有功損耗，所以形成較大的感應(yīng)電流和有功損耗，所以形成的潛動力矩由左邊指向右邊，即同回磁的潛動力矩由左邊指向右邊，即同回磁極的位

41、移方向相同。極的位移方向相同。（4）電壓輔助磁路徑上的氣隙不相等形成潛動力矩）電壓輔助磁路徑上的氣隙不相等形成潛動力矩（1）防潛裝置）防潛裝置（2）電能表的轉(zhuǎn)盤上鉆孔）電能表的轉(zhuǎn)盤上鉆孔五、平衡調(diào)整裝置v電能表是用來測量電能輸出量和負(fù)載所消耗電能量的一種儀表裝置。電能表是用來測量電能輸出量和負(fù)載所消耗電能量的一種儀表裝置。v它由驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、軸承和計(jì)度器等組成。它由驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、軸承和計(jì)度器等組成。v實(shí)際運(yùn)行中，電能表在驅(qū)動力矩和制動力矩的共同作用下轉(zhuǎn)動；另外還實(shí)際運(yùn)行中，電能表在驅(qū)動力矩和制動力矩的共同作用下轉(zhuǎn)動；另外還有抑制力矩、摩擦力矩和補(bǔ)償力矩等附加力矩的作用，還會受到電流鐵有抑制力矩、摩擦力矩和補(bǔ)償力矩等附加力矩的作用，還會受到電流鐵芯非線性的影響，使得電能表的轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，從而產(chǎn)生了電能表的芯非線性的影響，使得電能表的轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，從而產(chǎn)生了電能表的基本誤差?；菊`差。v當(dāng)外界條件如：電壓、頻率、溫度等發(fā)生變化時(shí)，電能表產(chǎn)生的誤差時(shí)當(dāng)外界條件如：電壓、頻率、溫度等發(fā)生變化時(shí)，電能表產(chǎn)生的誤差時(shí)附加誤差。附加誤差。v電能表的負(fù)載特性曲線說明了電能表的基本誤差隨負(fù)載電流和負(fù)載功率電能表的負(fù)載特性曲線說明了電能表的基本誤差隨負(fù)載電流和負(fù)載功率因數(shù)變化的關(guān)系。因數(shù)變化的關(guān)系。v每只電能表的負(fù)