《感应式电能表》PPT课件.ppt

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1、感应式电能表,第一节 感应式电能表的结构和工作原理,重点,1）单相交流感应式有功电能表的测量机构。2）转数与负载消耗电能的关系、单相感应式电能表的相量图3）感应式电能表的负载特性曲线,1）转盘转动原理。2）感应式电能表的误差特性,难点,感应式电能表的优点：结构简单、工作可靠、维护方便、调整容易。缺点体积大、制造精度不容易提高。电能表的分类：1、按使用电源性质分：交流电能表和直流电能表2、按结构和原理分：感应式电能表和电子式电能表3、按准确度等级分类：普通式安装式电能表(0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级)和携带式精密级电能表(0.01、0.02、0.05、0.1、0.2 级)4、按用途分

2、类：工业与民用电能表及特殊用途电能表,1.1 单相交流感应式电能表的结构,感应式仪表：,利用固定的交变磁场 与 由该磁场在可动部分的导体（转盘）所产生的感生电流之间的相互作用，产生一驱动力矩，使转盘以正比于负载功率的转速转动的仪表。,单相感应式电能表的结构：,测量机构：,驱动元件 1-4,转动元件 5、6（8、9、10、11）,制动元件 7 永久磁铁及其调整装置,轴承 钢珠宝石轴承、磁力轴承 磁悬式,计度器 积算机构 字轮式和指针式,辅助部件：,基架,外壳,端钮盒,铭牌,底座,磁推式,利用固定的交变磁场与由该磁场在可动部分的导体中所感应的电流之间的作用力而工作的仪表，称为感应式仪表。常用的单相

3、电能表就是一种感应式仪表，它是,1驱动元件(电磁元件)包括电压元件和电流元件,二、电能表的结构（测量机构）,它的作用是接受被测电路的电压和电流，并产生交变磁通，此交变磁通通过转盘时，在转盘内产生感应电流，交变磁通和感应电流相互作用，产生驱动力矩，使转盘转动。,（1）电压元件由电压铁芯1、电压线圈2和回磁极12组成。电压铁芯采用0.350.5mm厚的硅钢片叠成。电压线圈的特点是匝数多、线径细。电压线圈接到被测电路的电压回路，与负载是并联连接。电能表接入被测电路后，不论有无负载电流，电压线圈总是带电，成年累月地消耗电能，一般要求功率消耗不超过1.5W。回磁极固定在电压铁芯上，它的作用是构成电压工作

4、磁通回路。,（2）电流元件由电流元件由电流铁芯3和电流线圈4组成。电流铁芯是由0.350.5mm厚优质硅钢片叠成“U”形，电流线圈通常分为匝数相等的两部分，分别绕在“U”形铁芯的两柱上，其绕向相反，以保证电流磁通在铁芯内的方向相同，如图所示。电流线圈的特点是匝数少、线径粗。电流线圈接到被测电路后，与负载是串联连接。,驱动元件的布置形式 驱动元件相对于转盘的位置，可分为切线式和辐射式两种。切线式驱动元件垂直于转盘半径方向放置；辐射式驱动元件平行于转盘半径方向放置。,切线式驱动元件分为分离式、封闭式和组合式三种基本结构,2转动元件由转盘5和转轴6组成，转盘用纯铝板制成，转盘边缘涂以计算转数的标记。

5、转轴一般用铝或铜合金棒制成，转轴上装有蜗杆，蜗杆与计度器上的蜗轮10相啮合，转轴上还装有钢丝制成的防潜针，用以防止潜动。转动元件的作用是在电能表工作时，把转盘转动的转数传递给计度器。,导电率大重量轻一定的机械强度,3制动元件 由永久磁铁及其调整装置组成。它的作用是产生与驱动力矩方向相反的制动力矩，以便使转盘的转动速度与 被测电路的功率成正比。制动元件按永久磁铁的 结构形式及其在转盘上 的布置方式，可分为 如图所示的几种。,材料：铝镍合金或铝镍钴合金压铸而成。性能：磁性稳定，受外界磁场和温度影响要小。调整装置是为了改变制动力矩的大小,它由上、下轴承组成。上轴承位于转轴上端，起定位和导向作用。图所

6、示为一种常见的上轴承结构。下轴承位于转轴下端，用以支撑转动元件的全部重量。,4轴承,其质量的好坏对电能表的准确度和使用寿命有很大的影响,4轴承 现代电能表的轴承结构主要有两种：（1）钢珠宝石轴承。它又可分为单宝石和双宝石轴承，其结构的基本类型有三种，如图所示。（2）磁力轴承。它的类型主要有两种，如图所示。磁推轴承利用下轴承采用的磁铁之间的排斥力支撑转动元件，而磁悬轴承利用上轴承采用的磁铁之间的吸引力，将转动元件悬浮于空间。,又分为正宝石轴承和倒宝石轴承,硬度较大的宝石为主动态，其磨损较a要小,工艺复杂，成本高，磨损均匀，使用寿命延长,5计度器 计度器的作用是累计电能表转盘的转数，并通过齿轮比换

7、算为电能单位的指示值。目前，计度器主要有两种形式：指针式和字轮式。较常见的为字轮式计度器，其结构如图所示。字轮式计度器有一个重要的参数即传动比。,计度器的传动比是指其末位字轮转一圈时转盘的转数。,（二）辅助部件 它包括底座、表盖、基架、端钮盒和铭牌。1底座 底座的作用是将电能表基架、端钮盒及表盖固定在它的上面，并供电能表安装固定用。2表盖 表盖起密封和保护作用，通过透明部分可以看到转盘转动和计度器的示数。,3基架基架的作用是用来支撑和固定测量机构及调整装置。4端钮盒端钮盒的作用是用来将测量机构的电流、电压线圈与被测电路相连接。5铭牌 铭牌可以固定在计度器框架上，也可附在表盖上，铭牌上标志的含义

8、分别说明如下：,三、电能表的铭牌标志,1.名称,3.精度（准确 度等级）,4.电能计量单位：kW.h、(kvar h),5.额定频率：Hz,7.电能表常数,2.型号,8.计量检定合格标志（许可证标志）,一、转盘转动原理及驱动力矩表达式,当电能表接入被测电路并接通负载后，则转盘便开始不停地转动，转盘所以能转动，就是因为受到某种电磁力形成的驱动力矩作用，即转盘是个导体，其上有电流通过(形成了载流导体)，在磁场作用下受力矩作用而转动。1 通过转盘的磁通,当电能表的电压线圈和电流线圈接到被测电路后，相应地在电压铁芯和电流铁芯中产生了磁通，按右手螺旋法则可以分别确定出磁通的方向，如图所示。,回磁极,电压

9、铁芯,电流线圈,电流铁芯,电压线圈,转盘,电能表内磁通的分布情况,电压线圈等效电路及相量图：,电压线圈2通以电压u时，线圈中有iU通过，按图 所示的电压、电流正方向，根据右手螺旋法则，确定出磁通U的正方向。磁通所通过的路径是一个闭合回路，据此分析出磁通U的路径分成两部分：,（2）磁通U。它通过的路径是,（1）磁通UF。它通过的路径是由中心柱出发经上磁轭，再沿两边柱到下磁轭，然后回到中心柱形成闭合回路，即,还有一部分是经过空气隙而闭合的漏磁通,磁通U路径穿过转盘，称为电压工作磁通，磁通UF路径不穿过转盘，称为电压非工作磁通。当负载电流i通过电流线圈4时，产生了磁通I，它也分为两部分。气隙的磁阻大

10、，铁心的磁阻小，因此UF大于U36倍（1）磁通I，它通过的路经是（2）磁通IF 它通过的路径一部分是沿电流铁芯、回磁极到电流铁芯另一边柱构成回路；另一部分是电流线圈的漏磁通，沿气隙而闭合。同理，穿过转盘的磁通I称为电流工作磁通。,电压工作磁通U一次穿过转盘，电流工作磁通I从不同位置两次穿过转盘构成回路，对转盘而言，相当于有大小相等方向相反的两个电流工作磁通I和I通过转盘，如图所示。,现规定：磁通从下往上通过转盘为N极，以“”表示，磁通从上往下通过转盘为S极，以“”表示，所以转盘上三个磁极的位置分别为A1（N极）、A2（N极）、A3（S极）。,交变的工作磁通I、I和U穿过转盘时，各工作磁通产生相

11、应迟后90o的感应电动势ePI、ePI和ePU以及感应电流iPI、iPI和iPU，这就是转盘上电流产生的原因。,2移近磁场（旋转磁场）由于磁通I、I和U随时间按正弦规律变化，可画出各工作磁通随时间变化的关系曲线，如图所示。当磁通穿过转盘时，在转盘上呈现的磁极极性及磁通量的大小也在变化，对时间t1至t4各瞬时来说，它们的变化情况如下图所示。,从图中得到，穿过转盘磁通最大值从磁极A1向磁极A3逐渐移动，在一个周期内，它经过了所有3个磁极，我们可看作有个磁场不断重复地从磁极A1移向A3，这就是旋转磁场。,工作磁通波形图及移进磁场的形成,穿过转盘的磁通最大值,移进磁场移进方向：由相位超前的,相位滞后的

12、,从磁极A1向磁极A3逐渐移进，在一个周,期里,经过所有三个磁极并回到A1，不断重复，形成移进磁场。,移近磁场假设（1）电压铁心和电流铁心工作在不饱和状态，则在正弦交流电压和电流作用下，各工作磁通的波形按正弦规律变化。（2）忽略电流磁通回路中的损耗，则电流工作磁通I与负载电流I同相位。（3）电压线圈的感抗很大，电压工作磁通U滞后电压U约90。（4）负载为感性，其功率因数角为。,驱动力矩MQ,U,与,电压工作磁通,ipi、ipi,相互作用,I、I产生的感应电流,产生逆时针转矩 m1,m1 U ipi,与,ipu,相互作用,电流工作磁通,I I,U 产生的感应电流,产生顺时针转矩 m2,m2 I

13、ipu,驱动力矩的瞬时值m的一般表达式为,由于转盘的转动惯量较大，因此转盘的转动方向决定于瞬时转矩在一个周期的平均值，即,从向量图中可知，感应电流IPI与电压工作磁通U之间的相位角为，感应电流IPU与电流工作磁通I之间的相位角为（90+）。因此，一个周期内的平均转矩，可得到，,作用在转盘上总的驱动力矩MQ为两个力矩之差,IPI I，IPU U 所以驱动力矩为,3驱动力矩MQ 它表明：电能表的驱动力矩和穿过转盘的两个工作磁通以及它们之间相位差的正弦值乘积成正比。怎样做会改变电能表的转动方向？,从以上讨论中我们得到电能表转盘的旋转方向决定于旋转磁场方向，若改变旋转磁场方向，电能表的转向也随之改变。

14、因此，若电流磁通方向改变（即电流线圈中电流方向改变）或电压磁通方向改变（即电压线圈中电流方向改变），都将改变电能表的转动方向。,4驱动力矩和负载功率的关系 若忽略电能表电压线圈中的阻抗压降，则加在电压线圈上的电压U与电压线圈中的感应电动势E相平衡，即 又根据磁路欧姆定律，流经电流线圈的负载电流I和电流工作磁通I的关系为 要使电能表能正确地测量有功电能，就要求驱动力矩 MQ必须正比于被测负载的有功功率,由此可见，单相有功电能表正确计量的条件应满足：（1）电流工作磁通I正比于负载电流I。（2）电压工作磁通U正比于电压 U。（3）90o，这一条件称为正交条件。,从上面的讨论中，可以得出以下结论：,（

15、1）两个交变的磁通彼此在时间上有不同的相位，在空间上有不同的位置，才能产生驱动力矩。（2）转盘的转动方向是由时间上超前的磁通指向迟后的磁通。,二、制动力矩,为了使转盘在恒定的负载功率下做等速旋转，就需对转盘施加一个与驱动力矩大小相等、方向相反的反作用力矩，称为制动力矩，为此设置永久磁铁。,当电能表的负载功率不变时，转盘就受到一个大小和方向不变的驱动力矩的作用。如果仅有此力矩且略大于转盘的固有阻力矩，转盘就开始等加速运动，因此就不能有一个稳定的转速来正确反映一定的负载功率。,图中表示出永久磁铁和转盘的相对位置，永久磁铁1中的磁通T从N极出发经过气隙转盘气隙永久磁铁的S极，然后再沿永久磁铁的磁轭回

16、到N极构成回路，此磁通是不随时间变化的。,制动力矩MT。它等于因为制动力FTTIT，而感应电流ITTn，所以,制动力矩总是和转盘转速n成正比变化，故能阻止转盘加速转动。,公式表明,转盘稳速转动时，驱动力矩等于制动力矩，即MQMT 设在某段时间T内，负载功率不变，又设在T时间内转盘转过的转数为N，则NnT 在一定时间内，负载所消耗的电能和电能表的转数成正比，因此，通过记录转盘转数的计度器，可以显示出负载在一定时间内所消耗的电能。,式中 W-负载在T时间内消耗的电能，kWh;C-电能表常数,单相电能表的相量图，实际上就是驱动元件的相量图，它由并联电路和串联电路的相量图组成。通过相量图表明电压、负载

17、电流与电能表内各磁通之间的相位关系，以便从中找到满足90o的条件。以电压线圈中的电流为参考相量，画出相量图如图所示。,四.单相感应式电能表的相量图,I 与U相位差,I 与I 相位差I515,U 与I相位差,I U与 U相位差U 2025,+=-I,要求,-I=90,理想相量图,要适当调整电压线圈参数及磁路参数，调整I、U，以满足 90,I 实际中不可避免的存在，原因：电流铁芯的磁滞、涡流损耗及转盘中的感应电流损耗,理想相量图,（理想：I=U=0,U=90）,要求-I=90,即 90,U实际中不可避免的存在，原因：电压铁芯的磁滞、涡流损耗及转盘中的感应电流损耗,三相交流感应式电能表的结构,三相电

18、能表是由单相电能表发展而成的，同样由驱动元件、转动元件、制动元件和计度器等部件组成。三相电能表的结构与单相电能表的结构主要区别在于：,每只三相电能表都有两组或三组电磁元件，它们产生的驱动力矩是共同作用在一个转动元件上，并由一个计度器指示三相电路消耗的总电能。,一、转盘转动原理及驱动力矩表达式,MQ=K I Usin,二、制动力矩,三、转盘的转数与负载消耗电能的关系,四、单相感应式电能表的相量图,MT=KT T 2 n hT,N=AW,515,2025,7580,课堂练习：,某低压动力用户，有24KW功率因数为0.8的电动机一台，若供电电压380V，问应安装一只多少安培的电能表？,解答：,故应安

19、装50安培的电能表,总结,1）测量机构：电压线圈、电流线圈、永久磁铁、轴承、计度器2）转盘转动原理（驱动力矩、制动力矩）3）单相感应式电能表的相量图4）转盘的转数与负载消耗电能的关系,作业,1、单相感应式电能表测量机构由哪几部分组成？分析驱动元件的组成和特点。2、单相电能表正确计量应满足哪些条件？画出理想相量图。3、某电能表常数C1500r/kWh，当电能表转300r时，用户消耗多少电能？,第二节 感应式电能表的误差特性,重点,1）单相交流感应式有功电能表的测量机构。2）转数与负载消耗电能的关系、单相感应式电能表的相量图3）感应式电能表的负载特性曲线,1）转盘转动原理。2）感应式电能表的误差特

20、性,难点,重点,1、电能表的基本误差及附加误差产生原因（特别是结合窃电行为分析）,2、误差调整及潜动分析,难点,附加误差及潜动分析,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。,基本误差,规定的条件包括：电压 UN（1 1%）频率 50Hz（1 0.5%）环境温度 20（

21、1 3%）波形畸变系数 不超过 5%垂直倾斜不超过 1无外磁场影响预热时间：电压加额定值不少于60min 电流通以Ib不少于15min,它是由电能表内部结构决定。,电能表在规定的条件下测得的相对误差。,附加误差,它与电压、频率、温度、波形畸变、外部磁场、倾斜度及运行不稳定、相序改变、三相电压不对称、负载不平衡等有关。,因外界因素造成电能表不在规定的条件下运行所形成的相对误差。,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

22、说明测得的电量小于实际电量。,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,2.1 误差的基本概念,误差：表示测量值与真实值之间的差别,绝对误差：W=W-W,相对误差：,一、感应式电能表中除MQ和MT外，还存在其他转矩：,2.2.感应式电能表的附加力矩,1.电压抑制力矩 MU 与电流抑制力矩 MI,与MT性质相同，分别由U 与 ipu 相互作用、I 和 I与 ipi 和 ipi 相互作用产生,MU=KU U 2 n,MI=KI I 2 n,产

23、生负误差,产生电流抑制误差,不会引起明显的附加误差,2.摩擦力矩MM,轻载运行条件下，相对影响较大,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。,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。,3.电流铁芯非线性的影响,用等效力矩M表示轻载时电流铁心非线性的影响,产生负误差,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

24、曲线是非线性的，如图中曲线1所示。,标定电流Ib：,标于电能表上作为计算负载的基数电流,额定最大电流Imax:,电能表长期正常工作，而误差、温升完全满足规定要求的最大电流,轻载时，MU、MI、MM、M 阻碍转盘转动，产生负误差。,谁来帮帮MQ？,不设法补偿，电能表就不能准确工作。因此，在电能表的结构中设置轻载调整装置，使其产生和驱动力矩方向相同的附加力矩，以补偿所引起的负误差，该附加力矩称为补偿力矩。,补偿力矩MB,4.补偿力矩MB,补偿力矩产生的原理与MQ相同,空间位置不同、相位不同的几个交变磁通，在转盘上产 生方向由相位超前的磁通所在位置指向相位滞后的磁通 所在位置的力矩。,铜片,磁通超前

25、“的相位角,补偿力矩与加在电能表上的电压和铜片A的位置有关。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。补偿力矩的方向是由相位超前的磁通移向相位滞后的磁通”,U及U”u u U/f,当负载电流变化时，各部分转矩也发生变化，但变化规律不同，因而基本误差不同。,MQ+MB=MT+MU+MI+MM+M,感应式电能表中各转矩间的平衡关系：,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,当外界条件（如电压、频率、温度）发生变化（偏离规定值）时，安装时相序、垂直度不符合规定等。MQ、MT、MU、MI、MM、M

26、、MB等会有不同的变化从而破坏了总驱动与总制动的平衡，引起误差。称为电能表的附加误差。,电压 UN（1 1%）频率 50Hz（1 0.5%）环境温度 20（1 3%）波形畸变系数 不超过 5%垂直倾斜不超过 1,电压误差U,（一）电压影响,MU=KU U 2 n,MQ=K I UsinU,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。电压误差特性如图所示。,当加在电压线圈两端的电压发生变化时，将引起电压铁芯中磁通的变化，并且在这些磁通的路径上，其涡流损耗和磁滞损耗也有变化，致使电压工作磁通的相位关系发生变化，因而引起驱动力矩、电压抑制力矩、补偿力矩等的变化，于

27、是破坏了电压抑制力矩、补偿力矩与驱动力矩间的比例关系，而使电能表产生了电压附加误差,曲线分析：m=I/Ib越小，则0就越小，即电压影响越小。,减小措施：,(1)增加永久磁铁的制动力矩，使电压抑制力矩在总制动力矩中所占比例下降。(2)在电压非工作磁通路径中设置饱和段。如在电压铁芯的下部磁路上打孔或减小下部磁路截面积，以有意增加电压铁芯的非线性误差。当电压升高时，电压工作磁通比电压非工作磁通增加得更快，其结果使驱动力矩增大，补偿了电压升高时增加的电压抑制力矩产生的电压抑制负误差。(3)减小轻负载补偿力矩，可以减小在轻负载下电压变化对误差的影响。实际上就是要求改善电能表的轻负载特性。轻负载特性较好的

28、电能表，就无需较大的补偿力矩去补偿摩擦误差和电流铁芯的非线性误差。补偿力矩减小了也就减小了电压变化所造成的补偿力矩变化而引起的附加误差。,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，温度误差特性如图所示。,温度升高，转盘加快。,1）制动磁铁加装补偿片（磁性合金片）加强制动,原理温度升高，补偿片导磁率下降，通过磁通减少，最终使通过转盘制动磁通增加。,解决办法：,2）电压、电流工作磁通的路径上加装补偿片。减小驱动,补偿片,原理当温度升高时，补偿片导磁率降低，使电流工作磁通路径上的磁阻增大，故电流工作磁通减少，驱动力矩减小，电能表

29、转速减慢,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。频率误差特性如图所示。,4.其他附加影响,自热情况的影响、电压、电流波形畸变的影响、倾斜影响、不稳定运行的影响、负载功率因数的影响、三相电压不对称的影响、相序的影响都会引起附加误差。,电能表从通电开始到热稳定需要一定的时间，电能表误差在这段时间内也不断发生变化，这一过程称为自热。,小于5%，误差为正,5%-30%，误差为负,30%-100%，误差为正,大于100%，误差为负,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

30、曲线。,理想负荷特性曲线,运行时负载特性曲线尽可能平坦些，且cos=0.5线和cos=1线尽量靠近，这样可使电能表在较宽负载范围内运行。,现代电能表的发展，要求电能表在较宽的负载范围内使用，以适用于各种用户的需要。,目的将电能表的误差调整到满足规定的误差范围内,单相电能表误差调整装置包括：1）满载调整装置2）相位角调整装置3）轻载调整装置4）防潜动装置。三相电能表还应有平衡调整装置。,第三节 感应式电能表的调整装置,各种调整装置应满足下列要求：1）应有足够的调整范围及调整精度。2）调整装置之间的相互影响要小。3）应保证调整方便、操作简单、固定牢靠 和足够稳定。,第三节 感应式电能表的调整装置,

31、一、满载调整装置,电能表在额定负载下运行时，影响基本误差的主要因素是制动力矩。对制动力矩的调整主要是利用永久磁铁进行，即调整永久磁铁的位置或磁通量，就改变制动力矩。,在 UN、Ib、cos=1的条件下，调整制动力矩MT，称为满负载调整,由,得,制动力矩的调整是在额定电压、基本电流、功率因数等于1.0的条件下进行调整以改变转盘转速，我们称之为满负载调整。,在一定的负载功率P下，改变制动力臂hT或制动磁通T，就能改变转盘的转速n。,1、改变作用力臂hT,2、改变制动磁通T,移动永久磁铁位置2 10hT减小n增大,2、改变制动磁通T,（1）转动制动磁铁：使制动磁铁逐渐离开转盘，以改变穿过转盘的制动磁

32、通量。（2）用磁分路方法：固定制动磁铁位置，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。,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=90士 关系的调整装置，称为相位角调整装置。,二、相位角调整装置,由相量图：,I=90,相位角调整的目的，就是使上式成立。,途径：调整I 或（U）,根据电

33、能表正确测量有功电能的条件：+=90,I=+,1.改变I 的相位角调整装置（电流工作磁通相位角）,短路滑块,产生：“+”误差,电流铁心,附加线圈,康铜线(R),2.改变U 的相位角调整装置(电压工作磁通相位角),方法一：是改变图中附加线圈中的电阻,方法二：是在电压磁铁磁极下面加一个铜环，铜环上下移动（上移，交链磁通多，涡流损耗大，相位角U增大，致使增大，所以驱动力矩增大，转盘转速加快。铜环下移，转盘转慢）,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

34、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所示。,三、轻载调整装置改变MB,电压铁心,短路框片,1、移动短路框（片）的轻载调整装置,回磁极,调整板,2、转动调整板,四、灵敏度和防潜动装置,1、灵敏度，符号S,指在额定电压、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与电能表基本电流的百分数。,电能表精度等级越高越灵敏，即灵敏度值越小,电能表灵敏度规定见表21,但灵敏度越高，电能表并不一定更加精确,2、潜动及防潜动装置,（3）原因,（1）定义潜动即电压

35、潜动，指电流回路没有接入负载，而电能表的转盘在缓慢地转动的现象,1）测量机构制造和装配不准确、不对称，如电压铁芯倾斜、电流铁芯倾斜、回磁极位移等；,（2）分类正潜动与铭牌上的箭头方向一致 反潜动与铭牌上的箭头方向相反,2）轻负载补偿力矩过大产生潜动。,由于电网电压在一定的范围内波动，而补偿力矩和电压的平方成正比。所以，当电压升高时，就会引起轻载补偿力矩增大，使误差偏正，此时将会产生正潜动。相反，当轻载补偿力矩减小时，会使误差偏负，此时将会产生反潜动。,（4）客观存在允许值0、U=0.81.1Ue时，转盘转动不超过1r,（5）防潜动装置加设钩片,转轴上固定一钢丝防潜钩，在电压线圈下固定一钢片。,

36、原理：转盘转动时，带动防潜钩靠近钢片时，由于钢片被电压铁芯的漏磁通磁化，当防潜钩靠近钢片时，其间产生磁力矩M，使转盘加速转动；当完全靠近180时，相当于没有附加力矩，此时吸引力指向转盘中心，不产生力矩，转盘继续转动。当回转角大于180 时，产生一个方向相反的附加力矩阻碍转盘转动，转盘就减速转动。转盘继续转动，回转角继续增加，转盘转速恢复正常。,（5）防潜动装置转盘打孔,原理：使转盘上涡流受到影响，在小孔到达电磁铁下端时，力矩减小而停止转动,在转盘上转轴两侧对称地打两个小孔。,三相电能表除了有单相电能表的满载调整装置、相位角调整装置、轻载调整装置以及防潜动装置外，各组驱动元件还配有平衡调整装置，

37、将各组驱动元件在相同负载功率下的驱动力矩调到相等，在不对称的三相负载或电压下运行时，使三相电能表的误差不致超过允许误差。,五、平衡调整装置,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。,总结,1）误差、基本误差及附加误差的概念2）转矩平衡3）感应式电能表的附加误差4）感应式电能表的负载特性曲线5）感应式电能表的误差调整装置 本章重点：窃电实例分析,满负载调整问题课后思考？,

38、问题1：感应式电能表满负载时，正误差大而且无法调整 的处理。,问题2、感应式电能表满负载误差调整时，正误差调不到负误差或负误差调不到正误差 的原因及调整。,轻负载调整问题 课后思考？,问题4、感应式电能表轻负载误差调整时,潜动问题 课后思考？,问题5：感应式电能表做潜动试验时，为什么要在80和110额定电压下进行?,问题6：如何处理感应式电能表潜动调整时存在的问题?,问题7：家庭用电如何对电能表潜动进行分析和处理？,问题8：如何正确判断和处理电能表的潜动？,满负载问题1：感应式电能表满负载时，正误差大而且无法调整 的处理。,答：1）在调整装置没有失灵的情况下，这主要是由制动磁铁的磁性减退造成的

39、。只要将制动磁铁进行充磁或更换一个同型号的新制动磁铁，就可排除此故障。2）制动磁铁的间隙偏大或电压铁芯与电流铁芯的间隙偏小，也会出现此问题,课后思考解答和分析,不法分子反向使用产生此误差的原因，可进行窃电。,(1)正误差调不到负误差,转动磁铁的磁性太弱。应充磁或更换。永久磁铁的间隙偏大。应适当减小。电压铁芯与电流铁芯的间隙偏小。应调整间隙。电压线圈匝间短路或电流线圈多匝。应更换。,满负载问题2、感应式电能表满负载误差调整时，正误差调不到负误差或负误差调不到正误差 的原因及调整。,实际上，正误差调不到负误差产生原因的反向使用，也是不法分子进行窃电的手段,(2)负误差调不到正误差,永久磁铁的磁性太

40、强。当铝盘在永久磁铁中旋转时，将切割永久磁铁中的磁通，在铝盘中产生感应电势和涡流。然后，磁通与铝盘中的涡流相互作用产生一个与转动力矩方向相反，大小相等的力矩。这个力矩就是制动力矩。如果永久磁铁的磁性太强，将使表调不到位。处理方法是退磁或更新。另外，当永久磁铁的间隙偏小时，相对磁通会增加，制动力矩会增大。此时，应适当增加永久磁铁的间隙。,电压铁芯与电流铁芯的间隙偏大，会使电压、电流工作磁通减小，转动力矩减小，铝盘转速减慢。此时，应松开固定螺钉，适当减小间隙。,永久磁铁调整装置失灵。调整永久磁铁的制动力矩有两种方法，一种是在磁通不变的条件下，改变铝盘切割磁通的线速度；另一种是利用分磁的办法改变永久

41、磁铁的磁通大小，达到调整制动力矩的目的。,电流线圈匝间短路或少匝，使转动力矩减小，转速变慢。此时，应更换电流线圈。,负误差调不到正误差 的产生原因，实际上也是不法分子进行窃电的手段。,答：(1)负误差调不到正误差 功率因数为0.5(L),电压铁芯磁路上的短路框片太薄，使电压工作磁通如损耗角偏小，电流工作磁通南与电压工作磁通之间的夹角也偏小。由于转动力矩与角成正比，因此力矩也偏小，从而使铝盘转速变慢。处理的办法是适当地增加短路框片的厚度。电流铁芯上绕的短路匝偏多，使电流工作磁通的损耗角增大，则角减小，铝盘转速变慢。此时。应当减小短路匝数。电压铁芯中柱接缝有锈，使磁阻增加，电压线圈中的电感L减小，

42、电压U与电压线圈中电流I之间的夹角减小，从而使角减小，铝盘转速变慢。此时，应清除生锈部分或更换铁芯。,相角误差调整课后思考问题3、感应式电能表相角误差调整时存在的问题。,电压线圈匝数少或匝间短路。由于电压线圈中的电感与匝数的平方成正比，所以匝数减小时，电感减小，电压与电压线圈中的电流之间的夹角减小，使角减小，铝盘的转速变慢。此时，应更换线圈。环境温度偏高。环境温度变化引起电压线圈的电阻发生变化。由于铜的电阻温度系数较大，所以温度升高，电阻增加。角减小，铝盘转速变慢。此时，应调节环境温度。相位角调整器失灵。一般通过改变电流与电流工作磁通之间的相位角来调整相位。通过左右移动电阻丝上的回线卡位置，就

43、可以改变短路线圈的电阻值，从而改变短路线圈的感应电流和有功损耗的大小，使电流铁芯中的工作磁通与电流之间的相位角差大小发生变化，达到=90(为电压与电压工作磁通之间的夹角)。如果调整器回线卡上的固定螺钉滑扣，将使调整器失灵，导致无法改变短路线圈的电阻值，失去调节功能。此时，应检修或更换有关零件,(2)正误差调不到负误差,电压铁芯磁路框片太厚。应调换较薄的短路框片或将原短路框片剪去或锉去一小角。电流铁芯上绕的短路匝偏少。应适当增加。回线卡子生锈或氧化，致使回线电阻增大，电流工作磁通的损耗角减小，角增大，铝盘转速变快。应清除生锈部分并打磨干净。回线焊头断路。应检修。,(1)负误差调不到正误差,计度器

44、啮合太紧，使摩擦力矩增大。表盘转速变慢。应重新调整。铁芯间隙或铝盘与永久磁铁之间有杂物，摩擦铝盘。应清除杂物。上下轴承损坏、有灰尘或缺油，从而使摩擦力矩加大。应更换或清洗并适当加油。电压铁芯工作间隙不均匀，右边间隙太小。需松开固定螺钉，放大右边间隙。轻载调整器失灵。应检修。回磁板相对于电压主板和电流铁芯均不对称，若产生的附加力矩过大，将使轻载调整余度不够。应正确安装，使其对称。,轻负载调整课后思考问题4、感应式电能表轻负载误差调整时，正误差调不到负误差或负误差调不到正误差 的原因及调整。,(2)正误差调不到负误差,电压铁芯右边间隙太大或轻载调整失灵。应重新调整和检修,(3)忽快忽慢,上轴承孔眼

45、太大，导针松动或轴帽松动；再者就是下轴承宝石、钢珠松动。应检修或更换,负误差调不到正误差 或忽快忽慢的产生原因，实际上也是不法分子进行窃电的手段。,答：感应电能表潜动的主要原因，是它本身工作电压的不断变化。1）由于电能表的轻载补偿力矩和工作电压的平方成正比。当电压升高时，轻载补偿力矩就会成平方关系地增大，从而引起电能表的潜动。2）由于电能表防潜动装置的力矩是利用电压铁芯所散播的磁通来完成的，而防潜动力矩的大小同样也和工作电压成正比。进行潜动力矩调整时，如果防潜动力矩比较大，当工作电压降低时，防潜动力矩也会随之减小，就可能会引起潜动现象发生。因此，潜动试验要在80和110额定电压两种情况下进行。

46、,潜动课后思考问题5：感应式电能表做潜动试验时，为什么要在80和110额定电压下进行?,潜动课后思考问题6：如何处理感应式电能表潜动调整时存在的问题?,(1)表正潜动,补偿力矩太大，而防潜动力矩偏小。应重新调整摩擦补偿。电压铁芯和电流铁芯左边间隙太小。应适当放大间隙。电流铁芯右边的线圈短路。应更换电流线圈。,(2)表反潜动,电压铁芯和电流铁芯右边间隙太小或轻载调整不正确。应重新调整。电流铁芯左边的线圈短路。应更换电流线圈,表反潜动的产生原因，也为不法分子进行窃电的提供技术参考。,潜动课后思考问题7：家庭用电如何对电能表潜动进行分析和处理？,(1)故障表现：一用户家的电能表在没有负荷的情况下，铝

47、盘还在缓慢转动。将此表取下，接在试验室校验台上进行潜动试验，结果未发现任何潜动现象，此表的其他技术指标也都正常。,(2)分析处理分析表明，故障原因就在用户的家用电器上，如电视机。在用户家试验时，虽然所有负荷已经被关闭，但电视机是通过遥控器关闭的。从表面上看电视机已被关闭，但实际上电视机电源变压器的一次绕组并没有被切断，只是切断了电源变压器二次绕组以后的部分电路。由于电源变压器的一次绕组还在通电的状态下，因此它本身也要消耗一定的电能，从而造成电能表的缓慢转动，使人们误认为此表有潜动。,原因分析及故障排除，为计量人员与用户用电的良好关系的建立创造条件。,潜动课后思考问题8：如何正确判断和处理电能表

48、的潜动？,(1)内部导线漏电,由于种种原因，如，当室内布线年久失修或因装修不慎将导线的绝缘损坏时，会使导线对地漏电，这个漏电电流通过大地与电能表的电流线圈形成一个回路。此时，电能表电流线圈内就会有电流通过，铝盘也将会不停地转动下去。但这种现象不属于电能表潜动。因为从表面上看线路上虽然没有接任何负载(这会使人们很容易误认为电能表发生了潜动)，但是电能表的电流线圈内已有电流通过，所以不应属于潜动。,处理方法首先将电源断开，用摇表测量一下每根导线对地的绝缘电阻，把破损的导线换掉。,(3)线圈短路,由于过载或其他原因使电流线圈部分短路，电压工作磁通将分裂成不同空间不同时间的两部分磁通，从而造成潜动现象

49、的发生,处理方法当发现电能表有潜动时，要从外观观察电能表是否有线圈烧焦的迹象，如玻璃窗内有烟雾熏过的痕迹，或闻到有烧焦的气味等，如果有应及时更换同型号、同规格的线圈。,(2)相序接反,在安装有功三相电能表时，一般是按正相序接线(也可按说明书的要求进行接线)。如果在实际接线时把相序接反或没有按具体要求接线，有时也会发生潜动现象。这是因为由电磁相互干扰而产生的一个附加力矩会使铝盘连续地转动下去。,处理方法在接表前首先验明三相电源的相序是否正确，然后再按说明书的要求进行接线。,对电能表潜动的正确分析与处理，不仅提高了计量人员的业务水平，更可密切供电、用电两方关系，营造电力和谐供用环境。,其他故障现场

50、反映的窃电问题,(1)故障表现,某单位宿舍的电能表在周期检定时，发现有一块电能表在相同负荷下，与正常表计的转速相比转速慢了将近一半左右。从表的外观检查，无论是铅封还是表尾接线均未发现异常现象。,(2)故障分析,经检查发现铅封被动。经分析，此表在铅封时用封钳夹的不到位，窃电者可用改锥撬开铅块的开口处，将丝线抽出来，将此表进行改动后再将丝线串入铅块，然后再用普通钳子夹紧。因此要求计量人员对本职工作一定要认真到位，决不可马马虎虎，给窃电者以可乘之机。,问题1:感应式电能表转速变慢的原因。,将铅封去掉，然后打开表壳进行仔细检查，电压线圈与计度器的齿轮部分都未发现问题。但在检查电流线圈时，发现其两端有一