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1、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,第一节,电能表误差的基本概念,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,。,被测电能量的测,量读数与实际值,(,也称真值,),之差,?,W,?,W,?,W,0,测量的绝对误差与,其实际值之比的百,分数,W,?,W,O,?,
2、?,?,100,%,W,O,第一节,电能表误差的基本概念,绝对误差和相对误差区别：,对于同一量来说，绝对误差值越小，测量的精度越高。,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，提出了相对误差的概念。,相对误差的表示方法：,W,?,W,0,?,?,?,100,%,W,0,M,?,M,0,?,?,?,100,%,M,0,P,?,P,0,?,?,?,100,%,P,0,n,?,n,0,?,?,?,100,%,n,0,第一节,电能表误差的基本概念,是由电能表内部结构决定,的，在规定条件下测得的,相对误差。,电能表的准确度等级是根,据基本误差来确定的。,基本,误差,（按产生,原
3、因分）,误差,附加,误差,由于供电电压、频率、环,境温度的变化，或电压波,形畸变、运行不稳定、相,序改变、三相电压不对称、,负载不平衡等外界条件变,化引起的误差。,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,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,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,M,I,?,K,I,?,I,n,正比于,I,3,，过负
4、载时，影响较大,电压抑制力矩,M,U,?,K,U,?,U,n,正比于,U,3,，影响不大,?,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,M,I,比驱动力矩,M,Q,随负载电流变化的速度,要快得多,2,2,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,2,摩擦力矩,M,M,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
5、的,转动，使电能表出现负误差。,大负载运行时，所占比例较小；轻载运行时，相对影响较大,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,3,电流铁芯曲线的非线性影响,b,?,轻负载时（,oa,段）实际获得的,电流工作磁通比理论值小，实,际的驱动力矩比理论值小，误,差为,负,?,负载电流增大时（,ab,段）实际,获得的电流工作磁通比理论值,大，实际的驱动力矩比理论值,大，误差为,正,?,当负载电流增大到超出额定最,大电流时又将引起较大,负误差,a,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,4,补偿力矩,M,B,轻载时，电流抑制力矩、摩擦力矩、,电流
6、铁芯非线性影响均引起负误差,因此，感应式电能表在电压铁芯中,心柱下侧设置了轻载误差补偿调整,装置，用以产生和驱动力矩方向相,同的附加力矩,M,B,。,?,?,?,?,?,M,B,?,K,B,?,U,U,sin,a,B,M,B,?,K,B,U,sin,a,B,2,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。,补偿力矩的方向：铜片,A,置于哪一侧，补偿力矩就指向哪一侧,第二节,交流感应式电能表的附加力矩及,附加误差,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。,第二节,交流感应式电能表的附加力矩及
7、,附加误差,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,减小电压误差的措施：,增加永久磁铁的制动力矩，,降低电压自抑制力矩在总制,动力矩中的比例,在电压非工作磁路中设置饱和段，如打孔或减小下磁轭截面积,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,第二节,交流感应式电能表的附加力矩及,附加误差,二、感应式电能表的附加误差,2,温度影响,温度升高，永久磁铁磁性下降，制动磁通减小，制动力矩减,小，出现正误差。,减小温度误差的措施：,制动磁铁上加装补偿片磁性合金片,电压、电流工作磁通的路径上加装补偿片,第二节,交流感
8、应式电能表的附加力矩及,附加误差,二、感应式电能表的附加误差,3,频率影响,频率升高，磁路中的磁滞、涡流损耗加剧，出现负误差。,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：,M,Q,M,B,M,T,M,M,M,I,M,U,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下图所示：,第三节,交流感应式电能表的负载特性曲线,对曲线分四个区域来分析,1,负载电流低于标定值的,5,时，,补偿力矩,M,B,引起的正误差起,主要作用,2,负载电流在基本电流的,5%,30,时，,电流铁芯的非线性影,响引起的负误差
9、起主要作用,3,负载电流在基本电流的,30,100,时，,电流铁芯的非线性,影响引起的正误差起主要作用,4,负载电流大于基本电流的,100,以上时，,电流抑制力矩,M,I,引,起的负误差起主要作用,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,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,电能表在额定负载下运行时，制动力矩是影响误差的主要因素。,在额定电压、基本电流、功率因数等于,1,的条件下对制动力矩进,行调整，我们称之为满负载调整。,转盘转速,KP,n,?,K,T,?,?,h,T,2,T,1
10、,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,h,T,。,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,2,改变制动磁通的满负载调整装置,（,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,。,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,二、相位角调整装置,U,?,I,?,?,?,?,I,I,?,?,U,在额定电压、基本电流和,co
11、s,=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，,U,?,U,?,称为相位角调整装置。,一般采用调整,I,和,U,的方法，来实现相位角的改变,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,二、相位角调整装置,1.,改变,I,角的相位角调整装置,?,电流铁芯上绕制附加线圈,2.,改变,U,角的相位角调整装置,?,电压铁芯上绕制附加线圈,?,电压铁芯磁极下面加一个铜环,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,二、相位角调整装置,不同情况下的调整方式：,电能表种类,负荷性质,有功电能表,短路块往外端头调,记为“,+,”，表走快,无功
12、电能表,短路块往外端头调,记为“,一,”，表走慢,用户为感性负荷,用户为容性负荷,短路块往外端头调,记为“,一,”，表走慢,短路块往外端头调,记为“,+,”，表走快,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,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。,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。,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,三、轻负载调整装置,图示为单相表调整装
13、置的示,意图，其中,2,为一铜质短路,方框，有二条棱位于电压铁,芯中心柱的左右两侧，可依,靠一颗与铜质方框连在一起,的螺钉左右移动。下端面短,路框移向哪侧，补偿力矩就,指向哪侧。,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,三、轻负载调整装置,右图为三相表调整装置,的示意图，其中,3,为贴在,电压回磁极下方的一块,铁条，较窄的一端伸入,电压铁芯中心柱的下侧，,铁条可用螺丝刀左右扳,动。铁条窄端扳向哪一,方补偿力矩就指向哪一,方。,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,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,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
14、的启动电流值,时，此值与电能表基本电流,I,b,之比值，称为电能表的,灵敏度，用字母,S,表示。即,I,S,?,?,100,%,I,b,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,四、灵敏度和防潜动装置,2,潜动及防潜装置,?,感应式电能表在负载电流为零时，铝盘若会连续向前或向后,蠕动，并且在计度器窗口两次看见黑色标记，判定为“电压,潜动”,，简称潜动。,?,电压潜动的原因是电磁元件装配不对称；或轻载补偿过当。,?,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,80,110,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。,第四节,交流感应式电能表的误差调
15、整装置,防潜装置示意图：,图中,1,为电压线圈，,2,、,3,为,防潜铁片，只要电压线圈带电，,产生,，定片,2,就被磁化，当,潜动着的铝盘带动动片,3,靠近定片,2,时，定片,3,被吸引，可能导致转,盘停转，因为此时转盘受到的电,磁驱动力矩是很小的。改变定片,2,与动片,3,之间的距离，改变两者间,重叠的面积可增减防潜力矩的大,小。,第四节,交流感应式电能表的误差调整装置,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。,
