【教学课件】第二章交流感应式电能表的误差特性及误差调整装置.ppt

电能计量技术第二章,电能计量技术第二章,第二章 交流感应式电能表的误差特性 及误差调整装置,第一节 电能表误差的基本概念第二节 交流感应式电能表的附加力矩及附加误差 第三节 交流感应式电能表的负载特性曲线第四节 交流感应式电能表的误差调整装置,第一节 电能表误差的基本概念,一、绝对误差 二、相对误差三、电能表的误差,一、绝对误差,由于电能表自身结构上的原因和外界条件的影响，它所测得的电量与负载实际消耗的电量是有差别的，我们把这种差别称为误差。绝对误差是被测电量的测得值与实际值（也称真值）之差，可表示为 W为正值说明测得的电量大于实际电量；W为负值说明测得的电量小于实际电量。,二、相对误差,对于同一量来说，绝对误差值越小，测量的精度越高。但对不同的量就不能用绝对误差来判断测量的精度了。为了评价测量的精度，又提出了相对误差的概念。相对误差就是被测电量的绝对误差与其实际值之百分比，可表示为,三、电能表的误差,电能表的误差按其产生的原因又可分为基本误差和附加误差。1.基本误差基本误差是电能表在规定条件下测得的相对误差。电能表的准确等级就是根据基本误差确定的。基本误差是由电能表的内部结构决定的。2.附加误差,把由于外界条件变化引起的误差称为附加误差。产生附加误差的主要原因有：电压、频率、环境温度的变化，电压波形畸变的影响，运行不稳定，相序的改变，三相电压不对称，负载不平衡等。,第二节 交流感应式电能表的附加力矩及附加误差,一、电能表的附加力矩 二、感应式电能表的附加误差,一、电能表的附加力矩,1抑制力矩 转盘的转动还切割交变的电流和电压工作磁通，因而在转盘中产生相应的感应电流。此电流与交变的磁通相互作用，也能形成阻碍转盘转动的力矩，我们把这类力矩称为抑制力矩或自制动力矩 电流抑制力矩 电压抑制力矩抑制力矩阻碍转盘的转动，使电能表出现负误差电流抑制力矩MI比驱动力矩MQ随负载电流变化的速度要快得多,2摩擦力矩MM 主要包括以下几个方面：（1）下轴承与转轴间的摩擦力矩。（2）上轴承与转轴间的摩擦力矩。（3）计度器传动齿间的摩擦力矩。（4）转动元件与空气间的摩擦力矩。此摩擦力矩与转动元件的转动速度及其表面光滑程度有关。摩擦力矩的方向总是与驱动力矩的方向相反，它阻碍转盘的转动，使电能表出现负误差。,一、电能表的附加力矩,3电流铁芯曲线的非线性影响 实现电能表正确计量的条件之一是应保证电流工作磁通与负载电流成正比，也就是磁通与电流是线性关系，如图中直线2所示。但实际上，铁芯的磁化曲线是非线性的，如图中曲线1所示。,一、电能表的附加力矩,4补偿力矩MB 为了补偿电流抑制力矩、摩擦力矩 和电流铁芯非线性影响引起的负误差，在电能表结构中设置轻负载调整装置，用以产生和驱动力矩方向相同的附加力矩，以补偿上述因素引起的误差，称为补偿力矩。为获得补偿力矩，我们在电压磁极下面设置铜片A，如图2-2（）所示。,一、电能表的附加力矩,一、电能表的附加力矩,补偿力矩与外加电压有关，只要电能表接上电压，不论电能表是否有负载电流，补偿力矩总是存在。上述抑制力矩、摩擦力矩、电流铁芯曲线的非线性影响及补偿力矩，是使电能表产生基本误差的主要原因。,二、感应式电能表的附加误差,外界条件改变后，电能表的误差就会改变，其改变量叫作电能表的附加误差。1电压影响 当加在电压线圈两端的电压发生变化时，使电能表产生了电压附加误差，简称电压误差u。电压误差特性如图2-3所示。,2温度影响 一般把标准温度规定为20。当电能表所处的环境温度与标准温度不同时，从而产生附加误差，称它为温度误差t，温度误差特性如图2-4所示。,二、感应式电能表的附加误差,3频率影响 当电网频率与电能表的额定频率不同时，将引起电流、电压工作磁通幅值以及它们之间的相位角差的改变，致使电能表产生频率误差f。频率误差特性如图2-7所示。,二、感应式电能表的附加误差,第三节 交流感应式电能表的负载特性曲线,电能表运行时，力矩平衡方程式为 MQMBMTMMMIMU 电能表的基本误差随着负载电流和负载功率因数而变化的关系曲线，称为电能表的负载特性曲线。感应式电能表负载特性曲线如图2-8所示。,对曲线分四个区域来分析1负载电流低于标定值的5时 2负载电流在基本电流的5%30时 3负载电流在基本电流的30100时 4负载电流大于基本电流的100以上时,第三节 交流感应式电能表的负载特性曲线,第四节 交流感应式电能表的误差调整装置,一、满负载调整装置 二、相位角调整装置 三、轻负载调整装置 四、灵敏度和防潜动装置,一、满负载调整装置,制动力矩的调整是在额定电压、基本电流、功率因数等于1的条件下进行，我们称之为满负载调整。转盘转速 1改变作用力臂的满负载调整装置 固定制动磁通量T，转动或平移制动磁铁的位置，以达到改变作用力臂hT。如图2-10所示。,2改变制动磁通的满负载调整装置常用的方法有：,一、满负载调整装置,（1）转动制动磁铁，使其逐渐离开转盘，以改变穿过转盘的制动磁通量。（2）用磁分路方法。固定制动磁铁的位置，在磁铁上设置可移动的分磁铁片，使制动磁通量T经分磁铁片形成分流，改变分磁铁片位置，就改变了磁通T的分磁量，也就是改变通过转盘的制动磁通量。,二、相位角调整装置,在感应式电能表的工作原理中讲述了电能表实现正确计量的第三个条件是：应满足正交条件，即士90，也称90相位角条件。当不能满足90相位角条件时，电能表就要产生计量误差。,在额定电压、基本电流和cos=0.5情况下，调节电流工作磁通和电压工作磁通间的相位角，使其满足=士90关系的调整装置，称为相位角调整装置。,改变I角的相位角调整装置 图2-11（）所示的相位角调整装置，由绝缘铜线在电流铁芯1上绕制的附加线圈2（35匝）和串接康铜线3组成。移动电阻线上的短路滑块4，可改变回路的有效长度（即回路的电阻），从而改变回路中的感应电流IK。,二、相位角调整装置,三、轻负载调整装置,用改善轻负载范围内的负载特性曲线来调整补偿力矩的机构，称为轻负载调整装置。所有轻负载调整装置的原理与产生补偿力矩的原理相同，即在电压铁芯磁极附近设置可移动的金属部件，以造成电压磁通对转动元件的对称轴成不对称分布，从而形成在空间上和时间上都有差异的两部分电压磁通，相互作用形成补偿力矩。根据上述原理制造的一种主要类型的轻负载调整装置如图2-13所示。,四、灵敏度和防潜动装置,1灵敏度在额定电压，额定频率，cos=1.0的条件下，当负载电流达到能使电能表转盘开始不停地转动的启动电流值时，此值与电能表基本电流Ib之比值，称为电能表的灵敏度，用字母S表示。即,2潜动及防潜装置 有时经过轻负载调整以后，可能出现这样一种现象，即电流回路没有接入负载，而电能表的转盘在缓慢地转动，这种现象称为电压潜动，简称潜动。潜动力矩是客观存在的，如果当负载电流为零时，外加电压为额定电压的80110时，电能表转盘的转动不超过1r，那么我们认为这种潜动是允许的。为此，在电能表中设置防潜装置。如图2-15所示，,四、灵敏度和防潜动装置,最后应指出：,在进行电能表轻负载误差调整时，同时满足无潜动的要求和提高灵敏度的要求是矛盾的。为了限制潜动需增加防潜力矩，则会降低灵敏度；为了提高灵敏度需增加补偿力矩，又可能产生潜动。所以进行电能表调整时，一定要注意电能表内部各元件之间的相互关系才能收到良好的调整效果。,第二章 交流感应式电能表的误差特性 及误差调整装置,第一节 电能表误差的基本概念第二节 交流感应式电能表的附加力矩及附加误差 第三节 交流感应式电能表的负载特性曲线第四节 交流感应式电能表的误差调整装置,第一节 电能表误差的基本概念,一、绝对误差 二、相对误差三、电能表的误差,一、绝对误差,由于电能表自身结构上的原因和外界条件的影响，它所测得的电量与负载实际消耗的电量是有差别的，我们把这种差别称为误差。绝对误差是被测电量的测得值与实际值（也称真值）之差，可表示为 W为正值说明测得的电量大于实际电量；W为负值说明测得的电量小于实际电量。,二、相对误差,对于同一量来说，绝对误差值越小，测量的精度越高。但对不同的量就不能用绝对误差来判断测量的精度了。为了评价测量的精度，又提出了相对误差的概念。相对误差就是被测电量的绝对误差与其实际值之百分比，可表示为,三、电能表的误差,电能表的误差按其产生的原因又可分为基本误差和附加误差。1.基本误差基本误差是电能表在规定条件下测得的相对误差。电能表的准确等级就是根据基本误差确定的。基本误差是由电能表的内部结构决定的。2.附加误差,把由于外界条件变化引起的误差称为附加误差。产生附加误差的主要原因有：电压、频率、环境温度的变化，电压波形畸变的影响，运行不稳定，相序的改变，三相电压不对称，负载不平衡等。,第二节 交流感应式电能表的附加力矩及附加误差,一、电能表的附加力矩 二、感应式电能表的附加误差,一、电能表的附加力矩,1抑制力矩 转盘的转动还切割交变的电流和电压工作磁通，因而在转盘中产生相应的感应电流。此电流与交变的磁通相互作用，也能形成阻碍转盘转动的力矩，我们把这类力矩称为抑制力矩或自制动力矩 电流抑制力矩 电压抑制力矩抑制力矩阻碍转盘的转动，使电能表出现负误差电流抑制力矩MI比驱动力矩MQ随负载电流变化的速度要快得多,2摩擦力矩MM 主要包括以下几个方面：（1）下轴承与转轴间的摩擦力矩。（2）上轴承与转轴间的摩擦力矩。（3）计度器传动齿间的摩擦力矩。（4）转动元件与空气间的摩擦力矩。此摩擦力矩与转动元件的转动速度及其表面光滑程度有关。摩擦力矩的方向总是与驱动力矩的方向相反，它阻碍转盘的转动，使电能表出现负误差。,一、电能表的附加力矩,3电流铁芯曲线的非线性影响 实现电能表正确计量的条件之一是应保证电流工作磁通与负载电流成正比，也就是磁通与电流是线性关系，如图中直线2所示。但实际上，铁芯的磁化曲线是非线性的，如图中曲线1所示。,一、电能表的附加力矩,4补偿力矩MB 为了补偿电流抑制力矩、摩擦力矩 和电流铁芯非线性影响引起的负误差，在电能表结构中设置轻负载调整装置，用以产生和驱动力矩方向相同的附加力矩，以补偿上述因素引起的误差，称为补偿力矩。为获得补偿力矩，我们在电压磁极下面设置铜片A，如图2-2（）所示。,一、电能表的附加力矩,一、电能表的附加力矩,补偿力矩与外加电压有关，只要电能表接上电压，不论电能表是否有负载电流，补偿力矩总是存在。上述抑制力矩、摩擦力矩、电流铁芯曲线的非线性影响及补偿力矩，是使电能表产生基本误差的主要原因。,二、感应式电能表的附加误差,外界条件改变后，电能表的误差就会改变，其改变量叫作电能表的附加误差。1电压影响 当加在电压线圈两端的电压发生变化时，使电能表产生了电压附加误差，简称电压误差u。电压误差特性如图2-3所示。,2温度影响 一般把标准温度规定为20。当电能表所处的环境温度与标准温度不同时，从而产生附加误差，称它为温度误差t，温度误差特性如图2-4所示。,二、感应式电能表的附加误差,3频率影响 当电网频率与电能表的额定频率不同时，将引起电流、电压工作磁通幅值以及它们之间的相位角差的改变，致使电能表产生频率误差f。频率误差特性如图2-7所示。,二、感应式电能表的附加误差,第三节 交流感应式电能表的负载特性曲线,电能表运行时，力矩平衡方程式为 MQMBMTMMMIMU 电能表的基本误差随着负载电流和负载功率因数而变化的关系曲线，称为电能表的负载特性曲线。感应式电能表负载特性曲线如图2-8所示。,对曲线分四个区域来分析1负载电流低于标定值的5时 2负载电流在基本电流的5%30时 3负载电流在基本电流的30100时 4负载电流大于基本电流的100以上时,第三节 交流感应式电能表的负载特性曲线,第四节 交流感应式电能表的误差调整装置,一、满负载调整装置 二、相位角调整装置 三、轻负载调整装置 四、灵敏度和防潜动装置,一、满负载调整装置,制动力矩的调整是在额定电压、基本电流、功率因数等于1的条件下进行，我们称之为满负载调整。转盘转速 1改变作用力臂的满负载调整装置 固定制动磁通量T，转动或平移制动磁铁的位置，以达到改变作用力臂hT。如图2-10所示。,2改变制动磁通的满负载调整装置常用的方法有：,一、满负载调整装置,（1）转动制动磁铁，使其逐渐离开转盘，以改变穿过转盘的制动磁通量。（2）用磁分路方法。固定制动磁铁的位置，在磁铁上设置可移动的分磁铁片，使制动磁通量T经分磁铁片形成分流，改变分磁铁片位置，就改变了磁通T的分磁量，也就是改变通过转盘的制动磁通量。,二、相位角调整装置,在感应式电能表的工作原理中讲述了电能表实现正确计量的第三个条件是：应满足正交条件，即士90，也称90相位角条件。当不能满足90相位角条件时，电能表就要产生计量误差。,在额定电压、基本电流和cos=0.5情况下，调节电流工作磁通和电压工作磁通间的相位角，使其满足=士90关系的调整装置，称为相位角调整装置。,改变I角的相位角调整装置 图2-11（）所示的相位角调整装置，由绝缘铜线在电流铁芯1上绕制的附加线圈2（35匝）和串接康铜线3组成。移动电阻线上的短路滑块4，可改变回路的有效长度（即回路的电阻），从而改变回路中的感应电流IK。,二、相位角调整装置,三、轻负载调整装置,用改善轻负载范围内的负载特性曲线来调整补偿力矩的机构，称为轻负载调整装置。所有轻负载调整装置的原理与产生补偿力矩的原理相同，即在电压铁芯磁极附近设置可移动的金属部件，以造成电压磁通对转动元件的对称轴成不对称分布，从而形成在空间上和时间上都有差异的两部分电压磁通，相互作用形成补偿力矩。根据上述原理制造的一种主要类型的轻负载调整装置如图2-13所示。,四、灵敏度和防潜动装置,1灵敏度在额定电压，额定频率，cos=1.0的条件下，当负载电流达到能使电能表转盘开始不停地转动的启动电流值时，此值与电能表基本电流Ib之比值，称为电能表的灵敏度，用字母S表示。即,2潜动及防潜装置 有时经过轻负载调整以后，可能出现这样一种现象，即电流回路没有接入负载，而电能表的转盘在缓慢地转动，这种现象称为电压潜动，简称潜动。潜动力矩是客观存在的，如果当负载电流为零时，外加电压为额定电压的80110时，电能表转盘的转动不超过1r，那么我们认为这种潜动是允许的。为此，在电能表中设置防潜装置。如图2-15所示，,四、灵敏度和防潜动装置,最后应指出：,在进行电能表轻负载误差调整时，同时满足无潜动的要求和提高灵敏度的要求是矛盾的。为了限制潜动需增加防潜力矩，则会降低灵敏度；为了提高灵敏度需增加补偿力矩，又可能产生潜动。所以进行电能表调整时，一定要注意电能表内部各元件之间的相互关系才能收到良好的调整效果。,