電能計(jì)量技術(shù)1第一章電能計(jì)量技術(shù)的基本概念·本章主要介紹電能計(jì)量技術(shù)的基本概念、電能計(jì)量的發(fā)展和特點(diǎn)以及電能計(jì)量裝置的組成分類和銘牌。這些內(nèi)容是供用電技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)掌握的常識性的知識，是學(xué)習(xí)本課程的預(yù)備知識?！け菊碌闹攸c(diǎn)應(yīng)放在連接基本概念上，了解遠(yuǎn)程抄表、電能計(jì)量系統(tǒng)以及電能計(jì)量技術(shù)的發(fā)展、新技術(shù)和新設(shè)備，靈活運(yùn)用，為搞好用電管理與檢查服務(wù)。2第一章電能計(jì)量技術(shù)的基本概念本章的主要內(nèi)容第一節(jié) 電能計(jì)量技術(shù)的基本概念第二節(jié) 電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀第三節(jié) 電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志3第一節(jié)電能計(jì)量技術(shù)的基本概念一、電能計(jì)量技術(shù)的有關(guān)概念·現(xiàn)電能單位的統(tǒng)一及其量值的準(zhǔn)確、可靠的一系列活動?！る娔苡?jì)量技術(shù)的重要性電能計(jì)量是電力生產(chǎn)、銷售以及電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，發(fā)電、輸電、配電和用電都需要對電能進(jìn)行準(zhǔn)確測量。電能計(jì)量技術(shù)的定義電能計(jì)量技術(shù)是由電能計(jì)量裝置來確定電能量值，為實(shí)4第一節(jié)電能計(jì)量技術(shù)的基本概念··電能計(jì)量裝置的定義5通常我們把電能表、與其配合的電能計(jì)量裝置包括電能表、計(jì)量用互感器及電能表到互感器的二次回路連接線統(tǒng)稱為電能計(jì)量裝置。電能計(jì)量裝置的作用電既是電力企業(yè)的產(chǎn)品，又是商品，其交易過程必須遵循市場規(guī)律，做到買賣公平。電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到各項(xiàng)電業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的準(zhǔn)確計(jì)算、營業(yè)計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)確性和公平性，關(guān)系到電力工業(yè)的發(fā)展、國家與電力用戶的合法權(quán)益。第一節(jié)電能計(jì)量技術(shù)的基本概念電能計(jì)量裝置的組成電能表是電能計(jì)量裝置的核心部分，它起著計(jì)量負(fù)載消耗或電源發(fā)出的電能的作用。在高電壓、大電流的系統(tǒng)中，必須通過電壓、電流互感器將高電壓、大電流變換成低電壓、小電流再接入電能表進(jìn)行測量。互感器的作用有兩點(diǎn)：1）降低儀表絕緣強(qiáng)度、保證人身安全；2）擴(kuò)大了電能表的量程、減小了儀表的制作規(guī)格。電能表二次回路的作用：通過導(dǎo)線將電能表和互感器連接，易于工作人員監(jiān)測。但二次回路會對電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。6第一節(jié)電能計(jì)量技術(shù)的基本概念7二、對電能計(jì)量裝置的要求電力系統(tǒng)具有跨區(qū)、跨省聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營的自然特性，要求整個系統(tǒng)內(nèi)的電能計(jì)量值準(zhǔn)確統(tǒng)一；電力生產(chǎn)具有發(fā)、供、用電同時完成的特性，要求電能計(jì)量裝置是在線的、不間斷的，又必須準(zhǔn)確可靠；電能計(jì)量工作要遵守電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行規(guī)則，要求電能計(jì)量裝置與其他電氣設(shè)備必須配套，并連接成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；電能計(jì)量是電力營銷的重要環(huán)節(jié)，要求應(yīng)當(dāng)公正、誠信；從發(fā)電廠到用戶，電的傳輸與測量是通過電能計(jì)量裝置來測量發(fā)電量、廠用電量、供電量以及售電量等，隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和電

力系統(tǒng)自動化水平的提高，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方抄表和電能計(jì)量管理系統(tǒng)，其

目的是更好地為生產(chǎn)調(diào)度和電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算服務(wù)。第二節(jié)電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀一、電能表的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀1、電能表在世界范圍內(nèi)的發(fā)展1880年，德國人愛迪生用電解原理制成的直流電能表是世界上最早的電能表；隨著交流電的產(chǎn)生和應(yīng)用，1888年意大利物理學(xué)教授費(fèi)拉里斯（Ferraris）和美國某電工技術(shù)學(xué)校的物理教師幾乎同時提出了利用旋轉(zhuǎn)磁場測量交流電能的原理，為制造感應(yīng)式電能表奠定了理論基礎(chǔ)；1889年，匈牙利崗茲公司的，其電壓鐵芯就重達(dá)6kg，且無單獨(dú)電流鐵芯感應(yīng)式電能表；1890年，出現(xiàn)了帶電流鐵芯的感應(yīng)式電能表，反作用力矩靠交流電磁鐵產(chǎn)生，轉(zhuǎn)動元件是一個銅環(huán)；直到19世紀(jì)末，人們利用交流電磁鐵代替直流電磁鐵，鋁盤代替銅制的轉(zhuǎn)盤，表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)幾經(jīng)改進(jìn)，生產(chǎn)了單相和三相的感應(yīng)式交流電能表；8第二節(jié)電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀9在20世紀(jì)的很長的時間內(nèi)，電能表的發(fā)展方向主要放在如何縮小體積和改善工作性能的研究上，隨著高導(dǎo)磁材料的出現(xiàn)，使電能表的重量和體積大大降低，每只表的質(zhì)量降到了1.5~2kg；30年代，由于采用用鉻鋼、鋁鎳合金磁鐵代替鎢銅使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速降低，降低了損耗，同時改善了電能表的負(fù)荷特性；由于感應(yīng)式電能表具有結(jié)構(gòu)簡單、操作安全、維修方便、造價(jià)低廉、經(jīng)久耐用等一系列優(yōu)點(diǎn)，一直被廣泛應(yīng)用，發(fā)展非常迅速，在以后的幾十年中，人們不斷對感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行改進(jìn)，使其合理、完善，陸續(xù)出現(xiàn)了各種無功電能表、脈沖電能表、分時電能計(jì)量表等，品種規(guī)格發(fā)展至幾十種，有的電能表每只還不到1kg重，準(zhǔn)確度可達(dá)到3.0~0.5級；電能表的質(zhì)量是以準(zhǔn)確度、過負(fù)載能力和延長一次使用壽命等幾項(xiàng)指標(biāo)為主要標(biāo)志的。目前，國外感應(yīng)式單相電能表過負(fù)荷能力達(dá)600%以上；采用雙寶石軸承和磁力軸承，使電能表壽命達(dá)到15~30年；由于感應(yīng)式電能表受制造和機(jī)理的限制，單相電能表準(zhǔn)確度可達(dá)1.0級，三相感應(yīng)式電能表可達(dá)0.5級。第二節(jié)電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀10隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對電能表產(chǎn)生了巨大的影響，20世紀(jì)60年代出線了電子式電能表，大大提高了電能表的計(jì)量準(zhǔn)確度，在次基礎(chǔ)上，研究不斷朝著提高準(zhǔn)確度和降低成本的方向發(fā)展。70年代初，為實(shí)用化，主要對電子式電能表的測量電能機(jī)理進(jìn)行研究，先后出限了熱電乘法器構(gòu)成的電子式電能表、時分割乘法器構(gòu)成的電

子式電能表和四象限模擬乘法器的技術(shù)方案。80年代，集成電路開始在計(jì)量裝置中應(yīng)用，使電子式電能表準(zhǔn)確度達(dá)0.5~0.05級。電能表出線了質(zhì)的變化，由功能簡單的感應(yīng)式電能表逐步過度到機(jī)電脈沖式電能表、全電子式電能表，直到智能型多功能電能表。進(jìn)入90年代，隨著危機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于先購電、再用電的管理思想，開發(fā)研制和使用智能型IC卡預(yù)付費(fèi)電能表。遠(yuǎn)程電能表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

也開始實(shí)施應(yīng)用。目前，電子式電能表已發(fā)展到與電能的智能化計(jì)量管理不可分割的水平，電能表數(shù)據(jù)采集技術(shù)推動了遠(yuǎn)程抄表技術(shù)的發(fā)展，組成了智能型電能量采集與計(jì)費(fèi)管理自動化系統(tǒng)。第二節(jié)電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀2、電能表在我國的發(fā)展·

我國電能表的生產(chǎn)始于50年代初，記過幾十年的努力，電能測量技術(shù)和儀表的開發(fā)生產(chǎn)得到了飛速的發(fā)展。各種類

型電能表（感應(yīng)式、全電子式）在品種和質(zhì)量上得到了擴(kuò)

展與提高，為滿足推行峰谷電價(jià)制的需要，開發(fā)與生產(chǎn)了

各種付費(fèi)率電能表；為滿足一戶一表制的需要，開發(fā)了IC卡預(yù)付費(fèi)表；為防竊電，開發(fā)了防竊電電能表；為滿足用

電營業(yè)管理的需要，開發(fā)了多功能電能表、電能管理系統(tǒng)；為滿足負(fù)荷監(jiān)控的需要，開發(fā)了無線電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)；為實(shí)現(xiàn)抄表自動化、遠(yuǎn)程化，開發(fā)了遠(yuǎn)程自動化抄表系統(tǒng)。不僅給國內(nèi)，還遠(yuǎn)銷國外。11第二節(jié)電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀12二、互感器的發(fā)展與現(xiàn)狀自1876年，俄羅斯科學(xué)家布·洛其科夫研制了第一臺變壓器以來，人們就一直探索發(fā)明電壓互感器和電流互感器，其目的是為了測量高電壓和大電流。基于變壓器的原理，1881年就誕生了電壓互感器，1885年出現(xiàn)了電流互感器。從此，人們在縮小互感器的體積、提高測量準(zhǔn)確度上下功夫。到目前為止，電廠和大型樞紐變電站采用0.2級電壓互感器和電流互感器。為了減小誤差，提高測量準(zhǔn)確度，對電壓互感器和電流互感器的無源補(bǔ)償和有源補(bǔ)償裝置、對電壓互感器二次側(cè)導(dǎo)線壓降的有源補(bǔ)償裝置也應(yīng)運(yùn)而生。隨著新型材料的發(fā)展，近年來由于超高壓直流輸電網(wǎng)絡(luò)以及光電、半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，是新的電氣測量方法，如無線電的、光電的互感器已進(jìn)入試運(yùn)行階段。第二節(jié)電能計(jì)量的發(fā)展和現(xiàn)狀13三、電能表檢驗(yàn)裝置的發(fā)展概況電能表校驗(yàn)裝置主要是電能計(jì)量基準(zhǔn)與檢驗(yàn)裝置和便攜式電能表現(xiàn)場檢驗(yàn)儀兩方面。20世紀(jì)60、70年代以前，大部分采取的是利用實(shí)負(fù)荷與表計(jì)對比等原始檢驗(yàn)方法，如瓦秒法和比較法等，裝置方法速度慢、準(zhǔn)確度不高、工作效率低。80年代初期，出現(xiàn)了計(jì)量與微機(jī)接口的軟件操作平臺，通過光電傳感電路，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過模/數(shù)變換，傳給計(jì)算機(jī)，使準(zhǔn)確度和效率大大提高，這種電能表檢驗(yàn)裝置具備了準(zhǔn)確度高、自動化長度高，多表位、多功能等特點(diǎn)。使電能表檢驗(yàn)逐步向程序化、規(guī)?；较虬l(fā)展。目前，我國電能計(jì)量基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)產(chǎn)生了0.36-0.0015級的單相和三相檢驗(yàn)裝置，便攜式電能表現(xiàn)場檢驗(yàn)儀產(chǎn)生了0.3-0.1級的各類產(chǎn)品，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志一、電能表的分類及銘牌1、電能表的分類專門由于計(jì)量負(fù)荷在某一段時間內(nèi)所消耗的電能的儀表稱為電能表。它反應(yīng)的是這段時間內(nèi)平均功率與時間的乘積。根據(jù)其用途一般將電能表分為兩大類：測量電能表和標(biāo)準(zhǔn)電能表。測量電能表又可以分為以下不同的類別：按結(jié)構(gòu)和工作原理分：感應(yīng)式（機(jī)械式）、靜止式（電子式）和機(jī)電一體式（混合式）；按接入電源性質(zhì)分：交流電能表和直流電能表；按準(zhǔn)確度等級分：普通級和標(biāo)準(zhǔn)級。普通電能表一般用于測量電能表，常見的等級有0.5、1.0、2.0、3.0級；標(biāo)準(zhǔn)電能表一般用于檢驗(yàn)不同電能表，常見的等級有0.01、0.05、0.2、0.5級等；按安裝接線方式分：直接接入式和間接接入式，其中又有單相、三相三線和三相四線電能表之分；按用途分：工業(yè)與民用電能表、電子標(biāo)準(zhǔn)電能表和特殊用途電能表等。常見的電能表有脈沖電能表、最大需量電能表和復(fù)費(fèi)率電能表。14第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志2、電能表的銘牌·

電能表的名稱及型號：類別代號+組別代號+設(shè)計(jì)序號+派生號；例如：DTF-三相四線復(fù)費(fèi)率電能表，如DTF68、DTF9等。15第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志電能計(jì)量單位：有功電能表為kWh；無功電能表為kvarh；字輪式計(jì)度器的窗口：整數(shù)位和小數(shù)位用不同的顏色區(qū)分，中間有小數(shù)點(diǎn)；若無小數(shù)位，窗口各字輪均有被乘系數(shù)，如×100，×10，×1等；準(zhǔn)確度等級：以相對誤差來不是準(zhǔn)確度等級，如用0.5或CL.0.5表示；基本電流和額定最大電流：如DS8型三相電能表銘牌標(biāo)明“3×5（20）A”時，表明基本電流為5A，額定最大電流為20A；額定電壓；電能表常數(shù)：表示電能表記錄的電能表和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)或脈沖數(shù)之間的關(guān)系的比例常數(shù)，有功電能表以r/Wh或r/kWh表示；額定頻率：50Hz。16第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志二、互感器的分類及銘牌1、互感器的分類按互感器的功能分：電流互感器和電壓互感器；按互感器工作原理分：電磁式、電容式、光電式三種互感器；按測量對象分：單相、三相等；按用途分：計(jì)量用、測量用、保護(hù)用互感器；按互感器絕緣結(jié)構(gòu)分：干式、固體澆注式和油浸式，以及氣體絕緣式互感器。17第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志2、電流互感器的銘牌·

型號：例如：LFC-10型，即為10kV多匝式瓷絕緣電流互感器。18第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志19額定電流比：一次額定電流和二次額定電流之比；準(zhǔn)確度級別：測量用互感器的準(zhǔn)確度，用其在額定電流下所規(guī)定的最

大允許電流誤差的百分?jǐn)?shù)表示，一般有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0級，寬量限的S級的電流互感器的準(zhǔn)確度級別有0.2S和0.5S級的；額定容量：對于電流互感器二次側(cè)額定電流為5A時，額定容量有2.5、5、10、15、20、30、60kVA等；額定電壓：指一次繞組和二次繞組對地能夠承受的最大電壓，表明電流互感器一次繞組的絕緣強(qiáng)度，有10、35、110、220、330、500kV等。極性標(biāo)志：為了確保準(zhǔn)確接線，電流互感器一次和二次繞組的出線端都有極性標(biāo)志，一般按減極性相連接。第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志3、電壓互感器的銘牌·

型號：額定電壓及額定電壓比：一次額定電壓及二次額定電壓之比；準(zhǔn)確度級別：在規(guī)定的使用條件下，電壓互感器的誤差應(yīng)在規(guī)定的限度內(nèi)，常用的有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0級別；額定容量：即以額定二次電壓為基準(zhǔn)時規(guī)定二次回路允許接入的負(fù)荷，通常以視在規(guī)律VA值表示。20第三節(jié)電能計(jì)量裝置的分類及銘牌標(biāo)志三、電能計(jì)量裝置的分類21小

結(jié)22本章主要介紹了由電能表、與其配合使用的互感器以及電能表到互感器的二次回路連接線組成的電能計(jì)量裝置，電能計(jì)量的發(fā)展和特點(diǎn)以及電能計(jì)量裝置的分類和銘牌，這些內(nèi)容是供用電技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)掌握的常識性的知識。其目的是為了進(jìn)一步了解本課程所學(xué)的內(nèi)容，建立基本概念。在學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容時，應(yīng)重點(diǎn)放在理解基本概念上，要從理論和實(shí)踐上理解電能計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理、接線方式和誤差特性，學(xué)會電能測量校驗(yàn)技術(shù)，了解遠(yuǎn)程抄表及電能計(jì)量管理系統(tǒng)及電能計(jì)量技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)和新設(shè)備，靈活運(yùn)用，為搞好用電管理與檢查服務(wù)。復(fù)習(xí)思考題23什么是電能計(jì)量裝置？它的作用是什么？電能表產(chǎn)生的物理意義是什么？電能表額定最大電流和基本電流的物理意義是什么？電能表裝置是如何進(jìn)行分類的？第二章感應(yīng)式電能表本章的主要內(nèi)容：·第一節(jié) 感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理·第二節(jié) 感應(yīng)式電能表的誤差特性·第三節(jié) 感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置·第四節(jié) 感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置24第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理25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，稱為感應(yīng)式儀表。常用的單相電能表就是一種感應(yīng)式儀表。盡管單相電能表的型號繁多，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、端鈕盒和銘牌）組成。第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理一、單相感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)1、測量機(jī)構(gòu)1）驅(qū)動元件：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)生的交變磁場穿過轉(zhuǎn)盤時，該磁通與其在轉(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?！?/p>

電壓元件：電壓元件由電壓鐵芯電1、電壓

線圈2和回磁極12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，電壓線圈總是消耗功率的，一般其消耗功率

控制在0.5-1.5W之內(nèi)。26第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理27·電流元件：電流元件由電流鐵芯3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0.35mm厚的“U”形高硅鋼片疊成，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“U”形鐵芯上，其繞制方向應(yīng)使電流、磁通在鐵芯內(nèi)部的方向相同。它的安匝數(shù)一般在60-150安匝范圍內(nèi)，線圈線徑一般按電流密度為3-5A/mm2考慮。第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理電能表驅(qū)動元件的布置方式切線式驅(qū)動元件

輻射式驅(qū)動元件切線式：電壓鐵芯垂直于轉(zhuǎn)盤半徑方向平面放置；輻射式：電壓鐵芯平行于轉(zhuǎn)盤半徑方向放置；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，得到了廣泛的采用。28分離式 封閉式 組合式第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理分離式：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，檢修時盡量避免拆卸。封閉式：可以利用電壓工作磁通磁化電流鐵芯，改善輕載時的特性，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，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。組合式：比封閉式較易裝配電壓、電流線圈。切線式驅(qū)動元件分29類第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理30轉(zhuǎn)動元件：由轉(zhuǎn)盤5和轉(zhuǎn)軸6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。制動元件：由永久磁鐵及其調(diào)整裝置組成，永久磁鐵產(chǎn)生的磁通被轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)盤切割時，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)速與被測功率成正比變化。軸承：電能表的軸承分為上軸承和下軸承下軸承8位于轉(zhuǎn)軸6下端，支撐轉(zhuǎn)動元件的全部重量，減小轉(zhuǎn)動時的摩擦，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9位于轉(zhuǎn)軸6的上端，不承受轉(zhuǎn)動元件的重量，只起導(dǎo)向作用。第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理5）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)，以顯示所測定的電能。常用的有字輪式和指針式。31第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理2、輔助部件1）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)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。2）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：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)確度等級以及電能表常數(shù)等。32第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理二、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，根據(jù)左手定則電磁力的表達(dá)式為：·運(yùn)行中的電能表，其轉(zhuǎn)盤之所以轉(zhuǎn)動，就是因?yàn)槭艿诫姶帕π纬傻尿?qū)動力矩的作用。即轉(zhuǎn)盤是個導(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力所形成的驅(qū)動力矩的作用而轉(zhuǎn)動。33電能表各磁通的分布情況（1）穿過轉(zhuǎn)盤的磁通右圖所示為電能表各磁通的分布情況，電壓線圈2加上電壓U

時，線圈中有電流通過，產(chǎn)生了磁通 。它又可以分為兩部分：a.

磁通 ，它的通過路徑是：還有一部分是經(jīng)空氣隙而閉合的漏磁通。b.

磁通 ，它的通過路徑是：第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理34氣隙的磁阻大，鐵芯的磁阻小，因此，磁通 約大于磁通

3～6倍。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)盤的稱為電壓工作磁通；磁通 不穿過轉(zhuǎn)盤，稱為電壓非工作磁通。當(dāng)負(fù)載電流 通過電流線圈4時，產(chǎn)生了磁通 ，它也可以分為兩部分：a.

磁通 ，它通過的路徑一部分是沿電流鐵芯、回磁極到電流鐵芯另一邊柱構(gòu)成回路；另一部分是電流線圈的漏磁通。b.磁通，它通過的路徑是：稱為電流工作磁通；不穿過轉(zhuǎn)盤的磁通35，稱為電·

穿過轉(zhuǎn)盤的磁通流非工作磁通。第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）移進(jìn)磁場假設(shè)：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。忽略電流磁通回路中的損耗，則電流磁通 與負(fù)載電流 同相位。電壓線圈的感抗很大，電壓工作磁通 滯后電壓

約

。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)的電流間的相位關(guān)系如右圖所示，它們的瞬時值為：磁通和感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流相量圖36第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理各工作磁通隨時間的變化關(guān)系曲線如下所示：波形圖

移進(jìn)磁場·

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置移向相位之后的磁通位置。37第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理（3）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。形成形成驅(qū)動力矩瞬時值表達(dá)式38第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理·

由于轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動慣量較大，因此轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向決定于瞬時轉(zhuǎn)矩在一個周期的平均值，即39第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理·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)盤的兩個磁通以及它們之間的相位角的正弦的乘積成正比。40第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理（4）驅(qū)動力矩與負(fù)載功率的關(guān)系41第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理代入驅(qū)動力矩的表達(dá)式，得42第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理2、制動力矩·

當(dāng)電能表的負(fù)載功率不變時，轉(zhuǎn)盤就受到一個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

需要對轉(zhuǎn)盤施加一個與驅(qū)動力矩大小相等、方向相反的反作用力矩，這個反作用力矩

就是制動力矩。設(shè)置永久磁鐵就是對轉(zhuǎn)盤

產(chǎn)生一個制動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速保持和負(fù)

載功率成正比的關(guān)系。制動力矩表達(dá)式制動力矩的形成43第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理·

制動力矩總是與轉(zhuǎn)速n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主要條件。44第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理3、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速與負(fù)載消耗電能的關(guān)系45第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理46第一節(jié)感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理4、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47單相電能表理想相量圖第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性48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。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)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?；菊`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。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變化所產(chǎn)生的誤差。第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性一、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，通常稱為電能表的負(fù)載特性曲線或基本誤差特性曲線。影響負(fù)載特性曲線的因素有以下幾個方面：（1）抑制力矩的影響·

抑制力矩：轉(zhuǎn)盤在驅(qū)動力矩的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動時，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)

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。此力矩與所作用的磁通的平方成正比。49第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性50第（2）二摩節(jié)擦力矩感的影應(yīng)響式電能表的誤差特性·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，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間、計(jì)度器的傳動齒輪之間，必然產(chǎn)生一個與驅(qū)動力矩方向相反的力矩，即摩擦力矩?！つΣ亮乜偸亲璧K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)行時，摩擦力矩的相對影響較大。51第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性（3）電流鐵芯磁化曲線非線性的影響電流鐵芯的磁化曲線52第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性輕載補(bǔ)償裝置（4）補(bǔ)償力矩補(bǔ)償力矩：電能表在輕載時，除了電流抑制力矩、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)動力矩相同的附加力矩，該力矩稱為補(bǔ)償力矩。補(bǔ)償力矩的平均值為：·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)電能表在額定電壓下運(yùn)行時，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)。53第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性2、負(fù)載特性曲線（1）負(fù)載特性曲線因此，電能表在額定電壓、額定頻率、規(guī)定溫度以及 的正常條件下，也會產(chǎn)生誤差，這個誤差的相對值稱為電能表的基本誤差。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)載功率因數(shù)而變化的關(guān)系曲線。54第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性55第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性56第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性理想的負(fù)載特性曲線·

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)各種用戶的需要。因此，希望負(fù)載特性曲線較為平直，且

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，使電能表在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)誤差不超過允許值。57第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性（1）改善負(fù)載特性曲線常用的方法·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，甚至是不夠穩(wěn)定的，因此可采用以下方法改善：電流鐵芯選用初始磁導(dǎo)率較高且比較穩(wěn)定的材料，如D41~D43等牌號的硅鋼片。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。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。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：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。增加電壓工作磁通。電流鐵芯增加磁分路。58第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性二、電能表的附加誤差電能表的附加誤差：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誤差。1、電壓影響電壓附加誤差：當(dāng)加于電壓線圈兩端的電壓發(fā)生變化時，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也有變化，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

差。電壓誤差特性曲線59第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性電壓誤差隨著電壓的升高向負(fù)的方向變化。輕載時由于補(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。為減小電壓變化對電能表誤差的影響，一般采取以下措施：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誤差。當(dāng)電壓升高時，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)償了由電壓升高時增加的電壓抑制誤差。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。60第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性2、溫度的影響·

制動磁通的變化：溫度對電流工作磁通的影響·

電壓、電流工作磁通的變化：溫度升高時，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)生負(fù)的溫度誤差。磁通隨著溫度的變化，電流抑制力矩也 要變化，但不顯著。61下圖DT8型有功電能表的溫度誤差特性第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性·

內(nèi)相角的變化62溫度補(bǔ)償方法之一溫度補(bǔ)償方法之二第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性·

為減小溫度變化對電能表誤差的影響，一般采取以下措施：制動電磁鐵上加裝補(bǔ)償片-磁性合金片。電壓、電流工作磁通的路徑上加裝補(bǔ)償片。63第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性3、頻率的影響·

電壓工作磁通的變化：·

電流工作磁通的變化：64第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性電壓抑制力矩的變化：輕負(fù)載補(bǔ)償力矩的變化：65第二節(jié)感應(yīng)式電能表的誤差特性4、其他附加影響自熱影響；電流、電壓波形畸變的影響；傾斜影響?？傊娔鼙淼母郊诱`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、三相電壓不對稱的影響、相序的影響等。66第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置67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。三相電能表還應(yīng)有平衡調(diào)整裝置。各種調(diào)整裝置應(yīng)滿足下列要求：應(yīng)該有足夠的調(diào)整范圍及調(diào)整精度；調(diào)整裝置之間的相互影響要?。粦?yīng)保證調(diào)整方便、操作簡單、固定牢靠和足夠穩(wěn)定等。第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置一、滿載調(diào)整裝置在額定電壓、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。原理：靠調(diào)整制動磁鐵來改變制動力矩，使電能表的負(fù)載特性曲線上下平行移動。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。因?yàn)?8第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置1、改變作用力臂的滿載調(diào)整裝置69第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置2、改變制動磁通的滿載調(diào)整裝置70第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(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71第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置二、相位角調(diào)整裝置·

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

工作磁通之間的相位角，使其滿足 的關(guān)系，稱為相位調(diào)整裝置?！?/p>

原理：一般通過調(diào)整實(shí)現(xiàn)相位角的改變。和 相位，來改變磁通路徑上的有功損耗，來aI72第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置1、改變電流工作磁通相位角的調(diào)整裝置73第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置742、改變電壓工作磁通相位角的調(diào)整裝置第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置3、改變電壓非工作磁通相位角的調(diào)整裝置75第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置76三、輕載調(diào)整裝置為了改變輕負(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)，稱為輕載調(diào)整裝置。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間和空間上不同，從而形成移進(jìn)磁場，產(chǎn)生補(bǔ)償力矩。常用的輕載調(diào)整裝置有下述兩種類型：第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置1、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77第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置四、靈敏度和防潛動裝置1、靈敏度78第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置2、潛動及防潛動裝置·

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：79第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置（1）電壓鐵芯傾斜形成潛動力矩80第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置（2）電流鐵芯傾斜形成潛動力矩81第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置（3）回磁極位移形成潛動力矩·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，即同回磁極的位移方向相同。82第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置83（4）電壓輔助磁路徑上的氣隙不相等形成潛動力矩第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置（1）防潛裝置84第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置（2）電能表的轉(zhuǎn)盤上鉆孔85第三節(jié)感應(yīng)式電能表的調(diào)整裝置五、平衡調(diào)整裝置86小

結(jié)87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。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。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。當(dāng)外界條件如：電壓、頻率、溫度等發(fā)生變化時，電能表產(chǎn)生的誤差時附加誤差。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。每只電能表的負(fù)載特性時不同的，都應(yīng)有備用裝置，以便將電能表的誤差調(diào)到滿足預(yù)定的負(fù)載特性曲線。單相電能表應(yīng)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，三相電能表還有平衡調(diào)整裝置。復(fù)習(xí)思考題88單相感應(yīng)式電能表的電壓元件和電流元件在結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)？

回磁極的作用是什么？正在運(yùn)行的電能表，若回磁極突然斷裂，電能表的轉(zhuǎn)速有何變化？為什么？移進(jìn)磁場是如何形成的？電能表的轉(zhuǎn)盤制動的條件是什么？轉(zhuǎn)動方向如何？

制動力矩是如何形成的？電能表在沒有接入負(fù)載時，制動力矩是否存在？制動力矩的方向與制動磁鐵的磁極性有何關(guān)系？為什么計(jì)度器的讀數(shù)能反映負(fù)載所消耗的電能？

繪出感應(yīng)式電能表的實(shí)際相量圖和理想相量圖，并說明電能表正確測量電能的條件。為什么各分量電能表每月要為總電能表要交1kWh的電費(fèi)？什么是電能表的基本誤差和附加誤差？電能表的附加力矩有那些？造成的誤差是基本誤差還是附加誤差？補(bǔ)償力矩時如何形成的？補(bǔ)償力矩與負(fù)載電流有何關(guān)系？復(fù)習(xí)思考題

什么是電能表的負(fù)載特性曲線？怎樣用負(fù)載特性曲線分析電能表的特性？電能表的附加誤差有那些？誤差方向時如何變化的？

大用戶電能表每3個月左右校表一次，若當(dāng)天校表夏天使用，那么調(diào)整時應(yīng)使電能表的誤差偏負(fù)些還是偏正些？為什么？（功率因數(shù)等于1.0的條件下）電能表的調(diào)整裝置有哪些？滿載調(diào)整裝置調(diào)那個力矩？為什么？為什么要設(shè)置相位角調(diào)整裝置？若電流鐵芯選用了更優(yōu)質(zhì)的硅鋼片，它的磁滯和渦流損耗很小，此時 應(yīng)該如何調(diào)整電壓鐵芯的 角，才能滿足

？

什么叫潛動？產(chǎn)生潛動的原因是什么？如何堅(jiān)持潛動是否存在？如何采取措施防潛？89第三章電子式電能表及特種電能表概述：電子式電能表開始出現(xiàn)于20世紀(jì)60代，由于受到當(dāng)時技術(shù)水平的限制，電子式電能表的價(jià)格很高，僅供標(biāo)準(zhǔn)表用。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，80年代出現(xiàn)了應(yīng)用微處理機(jī)的電能表，不僅用于標(biāo)準(zhǔn)表，且廣泛應(yīng)用于安裝式電能表。電子電能表因準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕、功能多，且性價(jià)比高，前景十分廣闊。90主要內(nèi)容第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表第四節(jié)多功能電子式電能表第五節(jié)電子式電能表的誤差特性及調(diào)整91第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理一、電子式電能表的工作原理電能的基本表達(dá)式電子式電能表中實(shí)現(xiàn)積分的方法是將功率轉(zhuǎn)換為脈沖頻率輸出，該脈沖稱為電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)脈沖fH

(或fL),其頻率正比于負(fù)荷功率92第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成圖3-1電子式電能表的基本組成輸入級乘法器P/f變換器計(jì)數(shù)顯示控制電路直流電源93二、電子式電能表的組成1.輸入級輸入級的作用是將被測的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換成電子電路能處理的低電壓和小電流輸入到乘法器中，并使乘法器和電網(wǎng)隔離，減小干擾。精密電阻輸入變換電路電壓互感器、電流互感器輸入電路第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理94第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成2.乘法器乘法器是實(shí)現(xiàn)被測電壓、電流相乘，輸出為功率的器件，它是電能表的關(guān)鍵電路。時分割乘法器模擬乘法器霍爾乘法器乘法器硬件乘法器（由移位寄存器和加法器組成）數(shù)字乘法器軟件乘法器（利用乘法指令實(shí)現(xiàn)）95第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成2.乘法器（1）模擬乘法器

1）時分割乘法器工作原理負(fù)載在一個周期內(nèi)消耗的電能近似等于m個電壓、電流相乘再求和。m取值越大，上述近似計(jì)算產(chǎn)生的誤差越小。由此，時分割乘法器的基本思想有兩個，即分割和相乘。電壓型：由于尖峰電壓干擾，現(xiàn)在基本不用時分割乘法器電流型：被測電壓、電流以及功率都以電流形式表示96第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成2.乘法器（1）模擬乘法器

1）時分割乘法器（a）原理電路（b）電路工作波形輸入電流I

u

為反映被測電壓U的電流信號，C1為積分電容，S為施密特電路，它有兩個轉(zhuǎn)換電平UH

和UL，I0為正、負(fù)恒流源，開關(guān)SA受施密特輸出電壓控制。時分割乘法器原理先進(jìn)，制造技術(shù)比較成熟，線性度較好，準(zhǔn)確度最高可做到0.01級97二、電子式電能表的組成第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2.乘法器（1）霍爾乘法器由被測電壓u產(chǎn)生磁場，被測電流i通過霍爾元件，則霍爾電動勢就能反映被測電壓、電流的相乘積。

霍爾乘法器是一個四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可達(dá)0.3%左右。工作頻率在10kHz以內(nèi)。?優(yōu)點(diǎn)：頻率響應(yīng)寬，準(zhǔn)確度能長期保證；抗干擾能力強(qiáng)；可以不需要電流互感器，不存在互感器引入的誤差。?缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，準(zhǔn)確度也不容易達(dá)到很高。圖3-3霍爾效應(yīng)示意圖KH

為霍爾元件的靈敏度UH為霍爾電動勢H

HU

=

K

I

B98二、電子式電能表的組成第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2.乘法器（2）數(shù)字乘法器數(shù)字乘法器是將數(shù)字量相乘，首先將被測電壓、電流的模擬量變?yōu)閿?shù)字量，然后相乘。圖3-4數(shù)字乘法器采用硬件乘法電路：由移位寄存器、加法器和時序控制電路組成運(yùn)算速度高，但需提供硬件電路采用軟件乘法器：利用計(jì)算機(jī)的乘法指令實(shí)現(xiàn)數(shù)字量相乘，這實(shí)際是利用一系列的累加和移位完成運(yùn)算的。運(yùn)算速度較慢，但可節(jié)約硬件99第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理100二、電子式電能表的組成3.P/f

變換器P/f變換器是把乘法器輸出的代表有功功率的信號變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖，并且用脈沖頻率的高低來代表功率大小的電路。它和計(jì)數(shù)器一起實(shí)現(xiàn)電能測量中的積分運(yùn)算。二、電子式電能表的組成4.計(jì)數(shù)、顯示、控制電路計(jì)數(shù)器對P/f變換器的輸出脈沖計(jì)數(shù)，累計(jì)電能，從而完成積分運(yùn)算；顯示器顯示電能表所測量的電能，有字輪計(jì)度器、液晶顯示器和發(fā)光二極管顯示器幾種類型；控制電路用于實(shí)現(xiàn)電子式電能表的各種功能。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理101二、電子式電能表的組成直流電源作用：為各部分電子電路的工作提供合適的直流電壓。結(jié)構(gòu)：由降壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等幾部分組成。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理102三、電能計(jì)量模塊專用電能計(jì)量模塊不僅集成了乘法器、

P/f變換電路，還包含相位調(diào)整電路、電源監(jiān)測電路、接口電路等其它電路。采用這些模塊只需配以少量的外圍電路就能制造出滿足各種需要的電子式電能表。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理103三、電能計(jì)量模塊電子式電能表的核心計(jì)量芯片按工作原理可分為：數(shù)字式計(jì)量芯片。采用DSP技術(shù)、以數(shù)字乘法器為核

心。它運(yùn)用高準(zhǔn)確度的、快速A/D轉(zhuǎn)換器,可編程增益控制等最新技術(shù)。模擬計(jì)量芯片。以模擬乘法器為核心。這兩種芯片的基本工作原理有根本的不同：數(shù)字式芯片在計(jì)量準(zhǔn)確度、線性度、穩(wěn)定性、抗干擾、溫度漂移和時間漂移等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬式芯片。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理104第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表一、脈沖電能表脈沖電能表是一種將電能參數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖輸出的表計(jì)。將感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖送至電子電路進(jìn)行處理，構(gòu)成機(jī)電一體式預(yù)付費(fèi)電能表、多功能電能表等表計(jì)。圖3-5脈沖電能表組框圖105一、脈沖電能表感應(yīng)式測量機(jī)構(gòu)的主要功能是將電能量轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。光電轉(zhuǎn)換器的功能是將正比于電能的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，此脈沖數(shù)也正比于被測電能。光電轉(zhuǎn)換器是機(jī)電脈沖式電子電能表的關(guān)鍵部分分頻器和計(jì)數(shù)器的主要功能是將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的脈沖信號進(jìn)行分頻、計(jì)數(shù)、從而得到所用電能量。第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表106發(fā)光器件采用發(fā)光二極管光敏器件采用光敏三極管第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表一、脈沖電能表光電轉(zhuǎn)換器（又稱光電頭）由發(fā)光器件和光敏器件組成。圖3-6光電頭安裝結(jié)構(gòu)圖（a）穿透式光電頭（b）反射式光電頭107二、最大需量電能表1.最大需量的概念。在一定結(jié)算期內(nèi)（如一個月），所有用戶需量中的最大值，即為該用戶的當(dāng)月最大需量，可用MD表示。每次抄表后，最大需量應(yīng)復(fù)位（清零）。第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表108國家對大工業(yè)用戶實(shí)行“兩部制電價(jià)”。兩部制電價(jià)包括：電度電價(jià)。按用戶用電度數(shù)（kWh）計(jì)算的電價(jià)；基本電價(jià)。按用戶最大需量或變壓器容量（kVA

）計(jì)算 的電價(jià)。第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表計(jì)量最大需量的意義

大工業(yè)用戶申請接電時，必須申報(bào)其變壓器裝機(jī)容量及最大需量，供電部門根據(jù)容量或最大需量設(shè)計(jì)、敷設(shè)新線路及配置供電設(shè)備。若申請需量大，實(shí)際負(fù)荷小若申請需量小，實(shí)際負(fù)荷大供電容量占空，投資浪費(fèi)設(shè)備線路過負(fù)荷，影響供電質(zhì)量，甚至使設(shè)備損壞109第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表最大需量測量方法

區(qū)間式：每隔15min依次測量平均功率，然后對每個平均值進(jìn)行比較取得最大值?；钍剑好扛?min計(jì)算一次15min的平均功率。圖3-8最大需量的測量方法（a）區(qū)間式求MD

（b）滑差式求MD110間使軸間第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表4、感應(yīng)式最大需量表最大需量指示器利用時機(jī)構(gòu)，在一定的時間間隔內(nèi)指示器通過齒輪與電能表轉(zhuǎn)螺桿相連接，從而記錄了此隔內(nèi)平均功率。圖3-9需量表推動指示針運(yùn)行曲線1115、多功能電能表測量最大需量第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表P2>(PM)

？P2取代PM中的值計(jì)算1~15min的平均功率P1,并保存到最大需量的單元PM計(jì)算2~16min的平均功率P2是依次類推……PM中始終保持15min平均功率的最大值—最大需量。表3-2每分鐘采集的脈沖數(shù)112第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表預(yù)付費(fèi)電能表又叫購電式電能表，是一種用戶必須先付電費(fèi)，然后才可用電的電能表。用電戶通過介質(zhì)將所購電能數(shù)預(yù)置到該電能表中，電能表據(jù)此數(shù)據(jù)經(jīng)處理、識別而提供用戶用電。按使用介質(zhì)的不同，預(yù)付費(fèi)電能表的發(fā)展大抵經(jīng)歷了投幣式、磁卡式、電卡式、IC卡式等幾個階段。113第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表兩個主要功能模塊：電能計(jì)量部分微處理器控制圖3-10預(yù)付費(fèi)電能表組成框圖114第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表115一、預(yù)付費(fèi)電能表電能計(jì)量部分電能計(jì)量部分使用單相電能測量專用集成電路。工作原理：由分壓器完成電壓取樣，由取樣電阻完成電流取樣，取樣后的電壓電流信號由乘法器轉(zhuǎn)換為功率信號，經(jīng)U/f

變換后,產(chǎn)生表示用電多少的脈沖序列。P(fH)經(jīng)光偶隔離后輸出,用作校驗(yàn)脈沖,與光偶相串的發(fā)光二極管可作電能計(jì)量指示。P(fH)經(jīng)16分頻和驅(qū)動后成為低頻電能脈沖P(fL)，累計(jì)此脈沖即可計(jì)算有功電能，所以此脈沖經(jīng)光偶隔離后送給單片機(jī)，進(jìn)行電能計(jì)量。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表116一、預(yù)付費(fèi)電能表單片微處理器微處理器（即單片機(jī)）作IC卡及顯示器接口，同時兼作竊電檢測和超負(fù)荷控制。有竊電或超負(fù)荷時，蜂鳴器鳴叫；超負(fù)荷時，輸出控制信號給斷電機(jī)構(gòu)，使預(yù)付費(fèi)電能表除具有計(jì)量電能的基本功能外，還可控制負(fù)荷，并防止竊電。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表117一、預(yù)付費(fèi)電能表3.非易失存儲器為了在交流斷電時，能永久保存重要數(shù)據(jù)，并且上電時能恢復(fù)數(shù)據(jù)，微處理器經(jīng)串行外圍接口外擴(kuò)非易失數(shù)據(jù)存貯器。非易失數(shù)據(jù)存貯器采用串行EEPROM，它具有在線快速讀/寫功能，可擦寫100萬次以上，數(shù)據(jù)可保持20年。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表118一、預(yù)付費(fèi)電能表液晶顯示器顯示器采用液晶顯示器，液晶顯示器分通用型和專用型。通用型一般除有液晶顯示屏外，還帶有自己的控制器和驅(qū)動器，使用簡便，價(jià)格較高。專用型一般僅有液晶顯示屏，顯示屏是根據(jù)應(yīng)用場合，自己設(shè)計(jì)顯示的字符與符號，它本身不帶控制器和驅(qū)動器，專用型價(jià)格便宜，編程較麻煩，需另配控制器和驅(qū)動器。電能表的液晶顯示器大部分是專用型。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表119一、預(yù)付費(fèi)電能表5.超負(fù)荷斷電和防竊電功能超負(fù)荷斷電：微處理器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對電能計(jì)量部分送入的電能計(jì)量脈沖計(jì)數(shù)、計(jì)算功率和電能。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超負(fù)荷（電流過大）時，就輸出超負(fù)荷控制脈沖信號，控制斷電機(jī)構(gòu)切斷供電，單片機(jī)累計(jì)超負(fù)荷次數(shù)，若在三次以內(nèi)，則延遲一段時間后就可自動恢復(fù)供電。防竊電二、分時計(jì)量電能表分時計(jì)量電能表又稱為復(fù)費(fèi)率電能表，是一種按不同時段分別計(jì)量用戶用電情況的電能表。按照電力負(fù)荷的大小，一天24h分為用電的頂、平、峰、谷等不同時段，供電部門對不同時段的用電實(shí)行不同電價(jià)，用經(jīng)濟(jì)手段鼓勵用戶主動采取避峰填谷的措施，從而使電力負(fù)荷曲線變緩，以提高發(fā)電設(shè)備的利用率，同時減小由于負(fù)荷曲線變化太大而引起的不安全因素。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表120第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表二、分時計(jì)量電能表圖3-11分時計(jì)量電能表框圖121第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表122二、分時計(jì)量電能表電能計(jì)量電路

電能計(jì)量電路的工作情況與預(yù)付費(fèi)電能表的電能計(jì)量部分相同。單片機(jī)系統(tǒng)

單片機(jī)是分時計(jì)量電能表的核心，其主要功能是接收電能計(jì)量電路送來的用電量信息，根據(jù)設(shè)定的時段，由存儲器中內(nèi)設(shè)的程序控制對電能脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并換算成相應(yīng)的電能量，分別計(jì)入峰、平、谷時段相應(yīng)的用電量和總用電量的存儲單元中，完成電能量的分時計(jì)量，然后將處理過的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送至存貯器!顯示器!通信部分等設(shè)備。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表123二、分時計(jì)量電能表看門狗電路

看門狗電路（Watch

Dog

Timer，WDT）用于監(jiān)測單片

機(jī)的程序運(yùn)行。為防止在工作過程中單片機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行發(fā)生錯誤，出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，加入了WDT。一旦發(fā)現(xiàn)

死機(jī)，WDT立即向單片機(jī)復(fù)位端發(fā)出復(fù)位信號，使單

片機(jī)從死機(jī)狀態(tài)中解脫出來，恢復(fù)程序的正常運(yùn)行。實(shí)時時鐘電路

實(shí)行時鐘電路是分時計(jì)量電能表的重要組成部分。它為電能表分時計(jì)量電能提供標(biāo)準(zhǔn)時間。實(shí)時時鐘分為硬時鐘和軟時鐘兩種。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表124二、分時計(jì)量電能表顯示器

目前，用于分時計(jì)量電能表的顯示器有3種，較常用的是LED數(shù)碼管、LCD液晶顯示板、FIP熒光數(shù)碼管。兩個通信接口

復(fù)費(fèi)率表是一種需要設(shè)定運(yùn)行參數(shù)（底度、時段、費(fèi)率等），并需定期觀測和抄表的儀表，為方便用戶使用，現(xiàn)備有兩種通信接口，一種為接觸式RS485接口，一種為非接觸式紅外接口。第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時計(jì)量電能表125二、分時計(jì)量電能表時段切換信號

為了便于校驗(yàn)電能表的投切時段是否準(zhǔn)確，電能表可在規(guī)定的時間輸出投切時段信號。校表時，可通過通信口，要求電能表輸出一投切時段信號，校驗(yàn)其是否準(zhǔn)確。軟件功能

單片機(jī)系統(tǒng)所做的任何工作都是在程序控制下完成的?？刂瞥绦蚴且粋€循環(huán)執(zhí)行程序，由兩部分組成：一部分是系統(tǒng)主程序，包括被它調(diào)用的各類子程序；另一部分是中斷服務(wù)程序，它由單片機(jī)內(nèi)部或外部中斷信號啟動執(zhí)行。。第四節(jié)多功能電子式電能表多功能電能表計(jì)量有功（無功）分時、測量需量顯示、存貯和輸出數(shù)據(jù)圖3-13三相電子式多功能電能表的組成框圖126第四節(jié)多功能電子式電能表分壓器、電流互感器

電壓輸入電路。采用電阻分壓器。電阻分壓器具有非常好的線性度，可最大限度地減小在大動態(tài)范圍內(nèi)的相移，從而減小電壓輸入電路所產(chǎn)生的誤差。電阻分壓器將電

壓輸入按比例減小到適合電能計(jì)量模塊。

電流輸入電路。采用高精度繞組電流互感器。電流互感器按比例減小線路電流，以適合電能計(jì)量模塊。127第四節(jié)多功能電子式電能表電能計(jì)量模塊

電能計(jì)量模塊采用專用電能計(jì)量芯片（IC），該芯片內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）和數(shù)字信號處理器（DSP）。電能計(jì)量芯片按一定的速率對電壓、電流進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。采樣速率決定電能表的準(zhǔn)確度，速率越高，準(zhǔn)確度也就越高。DSP對電壓、電流進(jìn)行乘積和其他各種運(yùn)算。

三相三線電子式多功能電能表采用兩表法來測三相三線電路的有功及無功的電能，三相四線電子式多功能電能表采用三表法來測三相四線電路的有功及無功的電能。128第四節(jié)多功能電子式電能表非易失存儲器

非易失存儲器采用EEPROM用于保存所有與需量運(yùn)算!分時運(yùn)算有關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。單片微處理器

單片機(jī)定時從電能計(jì)量模塊取出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過修正運(yùn)算以后送入電量累加單元，同時根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)計(jì)算出功率、電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)，并計(jì)算出統(tǒng)計(jì)量，如斷相欠壓累計(jì)時間、累計(jì)次數(shù)、電能表累計(jì)工作時間等，并將這些數(shù)據(jù)存入非易失存儲器EEPROM，以供顯示和查詢“同時，單片機(jī)檢測電源電壓告警信號，如發(fā)現(xiàn)電壓低至門檻以下，立即進(jìn)行現(xiàn)場保護(hù)，將運(yùn)行數(shù)據(jù)存入EEPROM，并進(jìn)入低功耗工作模式，直到電壓恢復(fù)正常。若檢測到電池電壓不足，就發(fā)出告警提示，以便及時更換新電池。129第四節(jié)多功能電子式電能表紅外通信

電表具有紅外通信接口，可使用掌上電腦對其編程和抄錄數(shù)據(jù)，抄錄的數(shù)據(jù)可送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。電源

電源即直流穩(wěn)壓電源，由三相變壓器降壓、全波整流、電容濾波、三端集成穩(wěn)壓器組成，如圖：圖3-14電源組成框圖130第五節(jié)

電子式電能表的誤差特性及調(diào)整一、分流器引起的誤差

目前大多數(shù)電子式表的分流器由錳銅合金板制成，其溫度系數(shù)小，對銅的熱電動勢小。常用型號有F1和F2兩種，

F1型用于準(zhǔn)確度非常高的分流器上，電子式電能表用F2

型即可以達(dá)到要求錳銅分流器的電阻隨著溫度的變化而發(fā)生非線性變化，這會引起電子式表誤差對溫度變化發(fā)生非線性變化。圖3-15錳銅電阻對溫度關(guān)系曲線131二、電流互感器TA引起的誤差勵磁電流I0的存在造成了電流互感器的誤差電流互感器的誤差主要與一次回路電流、二次負(fù)載和工作頻率有關(guān)。?一次回路電流與誤差絕對值及相位差誤差成反比?二次負(fù)載與誤差絕對值成正比、與相位差誤差成正比?頻率（25~100Hz）對誤差影響很小第五節(jié)

電子式電能表的誤差特性及調(diào)整132圖3-16電流互感器的等效電路第五節(jié)

電子式電能表的誤差特性及調(diào)整133三、分壓器引起的誤差溫度誤差電子式表內(nèi)分壓器一般選1%準(zhǔn)確度的金屬膜電阻，對于

0.5級以下準(zhǔn)確度的表，其誤差隨溫度變化可以忽略不計(jì)。一次電壓誤差因?yàn)槠錇殡娮璺謮?，一次電壓變化對誤差影響幾乎為零。負(fù)載影響乘法器電壓回路輸入電路的電阻相對于幾十千歐的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)為無窮大,故而負(fù)載引起的誤差幾乎為零?頻率影響因?yàn)槠錇殡娮璺謮?又采用金屬膜電阻,頻率變化(0~1kHz)對誤差影響幾乎為零的大小和相位均不等于,這就造成電壓互感器TV的誤差四、電壓互感器TV引起的誤差第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整勵磁電流通過一次繞組,產(chǎn)生一次繞組阻抗壓降負(fù)載電流通過一次和二次繞組,產(chǎn)生一次和二次繞組阻抗壓降圖3-17電壓互感器的等效電路134五、乘法器引起的誤差模擬乘法器引起的誤差

輸入電壓特性：模擬乘法器是由運(yùn)算放大器和其他電路實(shí)現(xiàn)的，故其誤差隨輸入電壓的變化有非線性變化的特性輸入頻率特性：模擬乘法器在很寬的頻率范圍（25~1kHz）內(nèi)特性穩(wěn)定，幾乎不受頻率影響

溫度特性：模擬乘法器采用先進(jìn)的大規(guī)模集成電路技術(shù)，這使其溫度特性很好，溫度變化在(-40~850C)范圍內(nèi)2.數(shù)字乘法器引起的誤差數(shù)字乘法器采用高準(zhǔn)確度A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)字化,然后進(jìn)行數(shù)字信號乘法運(yùn)算。除A/D轉(zhuǎn)換引起誤差外，線性范圍很寬，溫度和頻率特性很好，誤差的變化可忽略不計(jì)。因而可以做到10倍以上過載的寬量程電能表.第五節(jié)

電子式電能表的誤差特性及調(diào)整135六、電子式電能表誤差的調(diào)整調(diào)整分壓器中的可調(diào)整電阻電子式電能表在電能計(jì)量模塊的輸入端對被測電壓取樣的分壓器設(shè)有可以調(diào)整的電阻，用于在出廠前調(diào)整電能表的準(zhǔn)確度和線性。采用軟件調(diào)整軟件調(diào)試的原理是單片機(jī)將從電能計(jì)量模塊讀出的原始數(shù)據(jù)乘一個修正系數(shù)，使測量值與真實(shí)值基本一致。第五節(jié)

電子式電能表的誤差特性及調(diào)整136小結(jié)電子式電能表和感應(yīng)式電能表具有相同的計(jì)量電能的功能，但兩者的結(jié)構(gòu)和工作原理卻截然不同。電子式電能表包括安裝式電子電能表和標(biāo)準(zhǔn)電子電能表。137復(fù)習(xí)思考題簡述電子式電能表的工作原理。畫出電子式電能表的組成框圖。電子式電能表是由哪幾部分組成的？各部分的作用是什么？3.1節(jié)介紹了哪幾種乘法器？數(shù)字式電能計(jì)量專用芯片與模擬式電能計(jì)量專用芯片，工 作原理是否相同？哪種芯片的性能更優(yōu)越？為什么？脈沖電能表由哪幾部分構(gòu)成？畫出脈沖電能表的構(gòu)成框圖。什么是最大需量表？我國規(guī)定需量周期是多少？計(jì)量最大 需量的意義是什么？138復(fù)習(xí)思考題測量最大需量的方法有哪幾種？哪一種更準(zhǔn)確、合理？多 功能電能表采用哪種方法測量最大需量？電子式IC卡預(yù)付費(fèi)電能表由哪幾個主要功能模塊組成？各 組成部分的功能是什么？畫出電子式IC卡預(yù)付費(fèi)電能表組成框圖。用戶攜帶IC卡到供電部門指定的售電系統(tǒng)購電后，使用時應(yīng)注意什么？預(yù)付費(fèi)電能表可防止哪幾種竊電方式？非易失存儲器采用哪種類型的存儲器？其作用是什么？分時計(jì)量電能的意義是什么？一天24h分為用電的哪幾個不同時段？139復(fù)習(xí)思考題140

為電能表分時計(jì)量電能提供標(biāo)準(zhǔn)時間的實(shí)時時鐘分為哪幾種？特點(diǎn)？分時計(jì)量電能表有哪兩個通信接口？電子式單相分時預(yù)付費(fèi)電能表是一種什么樣的電能表？其主要功能？電子式多功能電能表主要由哪兩部分組成？電子式多功能電能表中通過軟件可實(shí)現(xiàn)哪些功能？電子式多功能電能表中的非易失存儲器EPROM可保存哪些數(shù)據(jù)？電子式電能表的誤差主要是由哪幾部分引起的？電子式電能表誤差的調(diào)整有哪幾種方式？概述本章重點(diǎn)講述測量用互感器，即電流互感器和電壓互感器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及誤差特性，并介紹了電流互感器和電壓互感器的接線方式以及在使用中的注意事項(xiàng)等。對二次導(dǎo)線有源壓降補(bǔ)償?shù)脑砗褪褂靡约半妷簲嘞嘤?jì)時儀的接線和使用作為選修內(nèi)容進(jìn)行了講述。第四章

測量用互感器141第四章

測量用互感器第一節(jié)電流互感器第二節(jié)電壓互感器第三節(jié)二次導(dǎo)線有源壓降補(bǔ)償?shù)脑砗蛻?yīng)用電壓斷相計(jì)時儀的界限和使用142第一節(jié)

電流互感器。電流互感器由兩個繞制在閉合鐵芯上、彼此絕緣的繞組所組成。工作時，一次繞組與被測電路串聯(lián)，二次繞組與儀表、繼電器的電流線圈相串聯(lián)，形成一個回路。由于這些電流線圈的內(nèi)阻很小，因此電流互感器的二次側(cè)接近于短路狀態(tài)。二次繞組的額定電

流一般為5A,也有1A和5A的。圖4-1電流互感器原理結(jié)構(gòu)圖和接線圖（a）原理結(jié)構(gòu)圖（b）接線圖143一、電流互感器的工作原理·電流互感器的工作原理與普通變壓器的工作原理基本相同。根據(jù)磁勢平衡原理可以得到：忽略鐵芯中的能量損耗理想電流互感器的一次電流I1等于儀表測得的二次電流I2乘以電流互感器的額定變比。第一節(jié)

電流互感器144一、電流互感器的工作原理正常工作時,電流互感器的工作狀態(tài)和普通變壓器的區(qū)別：最主要的區(qū)別是電流互感器的一次電流不隨二次的負(fù)載變化,它僅取決于一次電路的電壓和阻抗；電流互感器二次電路所消耗的功率隨二次電路阻抗的增加而增加；因?yàn)榻拥蕉坞娐范际切﹥?nèi)阻很小的儀表,如電流表以及電能表的電流線圈等,所以其工作狀態(tài)接近于短路狀態(tài)。第一節(jié)

電流互感器145勢通。。次為第一節(jié)

電流互感器二、電流互感器的誤差特性（一）電流互感器的比差和角差勵磁安匝 不為零，一次磁勢安匝數(shù)不等于二次磁勢安匝數(shù)。電流互感器存在著誤差。電流互感器二次繞組的感應(yīng)電動滯后鐵芯中磁約900

。忽略二次繞組的漏阻抗壓降，認(rèn)為

次回路負(fù)

載的功率因數(shù)角圖4-2電流互感器的簡化相量圖146二、電流互感器的誤差特性二次安匝數(shù) 旋轉(zhuǎn)1800后

（即 ）與一次安匝數(shù)相比較，大小不等，相位也不同，存在著兩種誤差，分別稱之為比值誤差和相角誤差。比值誤差簡稱比差，用公式表示為：第一節(jié)

電流互感器147二、電流互感器的誤差特性·

相角誤差簡稱角差，即二次安匝數(shù)旋轉(zhuǎn)1800后（））之之即 與一次安匝數(shù) 間的相位差，用表表示，通常用“‘”(分)作為計(jì)量單位。電流互感器的比差和角差不僅與勵磁電流

有關(guān)，還與負(fù)載功率因數(shù)

損耗角

有關(guān)第一節(jié)

電流互感器148磁。，第一節(jié)

電流互感器二、電流互感器的誤差特性（二）電流互感器誤差受工作條件的影響：1.一次電流的影響·當(dāng)電流互感器工作在小電流時，由于硅鋼片磁化曲線的非線性影響，其初始的磁通密度較低，因而導(dǎo)率小，引起的誤差增大所以在選擇電流互感器容量時，不能選得過大，以避免在小電流下運(yùn)行?！る娏骰ジ衅髡`差與一次電流百分?jǐn)?shù)的關(guān)系稱為電流特性。電流特性149第一節(jié)

電流互感器二次負(fù)載特性負(fù)載功率因數(shù)特性二、電流互感器的誤差特性2.二次負(fù)載Zb的影響二次負(fù)載阻抗Zb增加時，由于一次電流I1不變，并假設(shè)負(fù)載功率因數(shù)不變，則二次電流I2減小。故比差及角差增大150減小，影3.電源頻率的影響·

頻率降低時，將使響誤差?！?/p>

電流互感器誤差與頻率的關(guān)系如圖。第一節(jié)

電流互感器頻率特性151二、電流互感器的誤差特性第一節(jié)

電流互感器152二、電流互感器的誤差特性表4-1 電流互感器的誤差特性相對與額定值的變化變比誤差相角誤差電流特性一次電流減小時-+負(fù)載特性負(fù)載減小時+-負(fù)載功率因數(shù)特性負(fù)載功率因數(shù)向遲后變化--電源頻率變化頻率降低時-+剩磁影響去磁時+-注:表中“+”號表示向正的方向變化;“-”號表示向負(fù)的方向變化。三、電流互感器誤差的補(bǔ)償方法為了減小誤差，提高電流互感器測量的準(zhǔn)確度，最有效的方法是盡可能的減小勵磁電流I10

。I10的大小取決于鐵芯的材質(zhì)、尺寸、線圈匝數(shù)以及二次負(fù)載的特性和大小。鐵芯的導(dǎo)磁率越高，鐵芯損耗越小，則勵磁電流越小?？s短導(dǎo)磁體的長度，并增大鐵芯的截面積，使磁阻減小，也能減小勵磁電流。三種人工調(diào)節(jié)誤差的方法：匝數(shù)補(bǔ)償法二次繞組并聯(lián)附加阻抗元件附加磁場第一節(jié)

電流互感器153第一節(jié)

電流互感器三、電流互感器誤差的補(bǔ)償方法1.匝數(shù)補(bǔ)償法改變二次繞組匝數(shù)，就可以改變電流互感器的電流變比。如將二次繞組匝數(shù)減少，使二次電流相應(yīng)增大，補(bǔ)償了勵磁電流引起的負(fù)的比差?！び捎陔娏骰ジ衅魍笱a(bǔ)償?shù)谋炔畈淮?，增加一匝時，比差調(diào)整范圍太大，可采用分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。圖4-4分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償法154三、電流互感器誤差的補(bǔ)償方法2.二次繞組并聯(lián)附加阻抗元件·改變電流互感器的負(fù)載，就改變了二次電流I2

的大小和相位的關(guān)系，就可以改變電流互感器的誤差。第一節(jié)

電流互感器（a）接線原理圖155圖4-5電流互感器二次并聯(lián)附加阻抗（b）并聯(lián)一般阻抗（c）并聯(lián)電容元件（d）并聯(lián)電感元件三、電流互感器誤差的補(bǔ)償方法3.附加磁場采用附加磁場法，人為地使鐵芯磁化到相當(dāng)于最大導(dǎo)磁率的程度。這時若要產(chǎn)生一定的磁通，勵磁安匝數(shù)就可以相對減小，從而使誤差降低。第一節(jié)

電流互感器圖4-6圓環(huán)磁分路補(bǔ)償原理線路156四、電流互感器的接線方式第一節(jié)

電流互感器二相星形（V形）接線三相星形（Y形）接線157第一節(jié)

電流互感器158五、電流互感器的選擇和正確使用一、電流互感器的選擇額定電壓選擇Ux

≤

UNUx—電流互感器安裝處的工作電壓UN

—電流互感器的額定電壓額定變比的選擇長期通過電流互感器的最大工作電流應(yīng)小于或等于互感器一次額定電流，最好使電流互感器在額定電流附近運(yùn)行。五、電流互感器的選擇和正確使用準(zhǔn)確度等級的選擇依據(jù)電流互感器在額定工作條件下所產(chǎn)生的比值誤差，規(guī)定了準(zhǔn)確度等級。裝設(shè)在線路、變壓器、發(fā)電廠的電能表、用戶計(jì)費(fèi)電能表及所有測量儀表，一般均應(yīng)選擇準(zhǔn)確度等級不低于0.5級的電流互感器。對于計(jì)量發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能及用電量大的用戶，應(yīng)采用準(zhǔn)確度不低于0.2級的電流互感器。0.1級以上的電流互感器，主要用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精密的測量或者作為標(biāo)準(zhǔn)互感器，用來校驗(yàn)低準(zhǔn)確度等級的電流互感器。第一