第二章 感應(yīng)式電能表

1、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2 感應(yīng)式電能表的優(yōu)點(diǎn)：感應(yīng)式電能表的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護(hù)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護(hù)方便、調(diào)整容易。方便、調(diào)整容易。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)體積大、制造精度不容易提高。體積大、制造精度不容易提高。電能表的分類：電能表的分類：1 1、按使用電源性質(zhì)分：交流電能表和直流電能表、按使用電源性質(zhì)分：交流電能表和直流電能表2 2、按結(jié)構(gòu)和原理分：感應(yīng)式電能表和電子式電能表、按結(jié)構(gòu)和原理分：感應(yīng)

2、式電能表和電子式電能表3 3、按準(zhǔn)確度等級分類：普通式安裝式電能表、按準(zhǔn)確度等級分類：普通式安裝式電能表 (0.2(0.2、0.50.5、1.01.0、2.02.0、3.03.0級級 ) )和攜帶式精密級電能表和攜帶式精密級電能表(0.01(0.01、0.020.02、0.050.05、0.10.1、0.2 0.2 級級) )4 4、按用途分類：工業(yè)與民用電能表及特殊用途電能、按用途分類：工業(yè)與民用電能表及特殊用途電能表表31. .1 單相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)單相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)感應(yīng)式儀表：感應(yīng)式儀表：利用利用固定的交變磁場固定的交變磁場 與與 由該磁場在可動部分的由該磁場在可動部分的

3、導(dǎo)體（轉(zhuǎn)盤）所產(chǎn)生的導(dǎo)體（轉(zhuǎn)盤）所產(chǎn)生的感生電流感生電流之間的相互作用，之間的相互作用，產(chǎn)生一驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)盤以正比于負(fù)載功率的轉(zhuǎn)產(chǎn)生一驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)盤以正比于負(fù)載功率的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的儀表。速轉(zhuǎn)動的儀表。單相感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)：單相感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)：測量機(jī)構(gòu)測量機(jī)構(gòu)：驅(qū)驅(qū)動元件動元件 1-4轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動元件動元件 5、6（8、9、10、11）制制動元件動元件 7 永久磁鐵及其調(diào)整裝置永久磁鐵及其調(diào)整裝置軸軸承承 鋼珠寶石軸承、磁力軸承鋼珠寶石軸承、磁力軸承 磁懸式磁懸式計計度器度器 積算機(jī)構(gòu)積算機(jī)構(gòu) 字輪式和指針式字輪式和指針式輔助部件輔助部件：基架基架外殼外殼端鈕盒端鈕盒銘牌銘牌底座底座磁推式磁推式

4、利用利用固定的交變磁場固定的交變磁場與由該磁場在可動部分的導(dǎo)體中所感與由該磁場在可動部分的導(dǎo)體中所感應(yīng)的應(yīng)的電流電流之間的作用力而工作的儀表，稱為感應(yīng)式儀表。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，它是常用的單相電能表就是一種感應(yīng)式儀表，它是4v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

5、相電能表的型號繁多，但其結(jié)構(gòu)基本相同，都是由由測量機(jī)構(gòu)測量機(jī)構(gòu)和和輔助部件輔助部件（基架、底座、外殼、端鈕盒和（基架、底座、外殼、端鈕盒和銘牌）組成。銘牌）組成。v測量機(jī)構(gòu)是電能表實(shí)現(xiàn)電能測量的核心。由以下部件組測量機(jī)構(gòu)是電能表實(shí)現(xiàn)電能測量的核心。由以下部件組成：成：驅(qū)動元件驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、上軸承、下軸承、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、上軸承、下軸承、計度器組成。計度器組成。5一、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，該磁通與

6、其變磁場穿過轉(zhuǎn)盤時，該磁通與其 在轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)的電流相互作用，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：電壓元件由電壓鐵芯電壓鐵芯1、電壓電壓 線圈線圈2和和回磁極回磁極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)。電壓線圈的特點(diǎn)：之內(nèi)。電壓線圈的特點(diǎn)： 匝數(shù)多，線徑細(xì)匝數(shù)多，線徑細(xì)。6v電流元件電流元件：電流元件由：電流元件由電

7、流鐵芯電流鐵芯3和和電流線圈電流線圈4組成。繞在電流鐵芯上的組成。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。電流線流線圈的電流就是負(fù)載電流。電流線圈采用圈采用0.35mm厚的厚的“U”形高硅鋼片形高硅鋼片疊成，電流線圈的特點(diǎn)是：疊成，電流線圈的特點(diǎn)是：匝數(shù)少匝數(shù)少，通常分為相等匝數(shù)的兩部分，分別繞通常分為相等匝數(shù)的兩部分，分別繞在在“U”形鐵芯上，其繞制方向形鐵芯上，其繞制方向相反相反，以保證電流、磁通在鐵芯內(nèi)部的方向以保證電流、磁通在鐵芯內(nèi)部的方向相同。它的安匝數(shù)一般在相同。它的安匝數(shù)一般在60-150安安匝范圍內(nèi)，線圈線徑一般

8、按電流密度匝范圍內(nèi)，線圈線徑一般按電流密度為為3-5A/mm2考慮?？紤]。7 （1 1）電壓元件）電壓元件v由電壓鐵芯由電壓鐵芯1 1、電壓線圈、電壓線圈2 2和回磁極和回磁極1212組成。組成。v電壓鐵芯采用電壓鐵芯采用0.350.350.5mm0.5mm厚的硅鋼片疊成。厚的硅鋼片疊成。v電壓線圈的特點(diǎn)是匝數(shù)多、線徑細(xì)。電壓線圈的特點(diǎn)是匝數(shù)多、線徑細(xì)。v電壓線圈接到被測電路的電壓回路，與負(fù)載是并聯(lián)連接。電壓線圈接到被測電路的電壓回路，與負(fù)載是并聯(lián)連接。v電能表接入被測電路后，不論有無負(fù)載電流，電壓線圈總是電能表接入被測電路后，不論有無負(fù)載電流，電壓線圈總是帶電，成年累月地消耗電能帶電，成年累

9、月地消耗電能 ，一般要求功率消耗不超過，一般要求功率消耗不超過1.5W1.5W。v回磁極固定在電壓鐵芯上，它的作用是構(gòu)成電壓工作磁通回回磁極固定在電壓鐵芯上，它的作用是構(gòu)成電壓工作磁通回路。路。8 （2 2）電流元件）電流元件v由電流元件由電流鐵芯由電流元件由電流鐵芯3 3和電流線圈和電流線圈4 4組成。組成。v電流鐵芯是由電流鐵芯是由0.350.350.5mm0.5mm厚優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊成厚優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊成“U”U”形，形，電流線圈通常分為匝數(shù)相等的兩部分，分別繞在電流線圈通常分為匝數(shù)相等的兩部分，分別繞在“U”U”形鐵芯的兩柱上，其繞向相反，以保證電流磁通在鐵形鐵芯的兩柱上，其繞向相反，以保證電

10、流磁通在鐵芯內(nèi)的方向相同，如圖所示。芯內(nèi)的方向相同，如圖所示。 v電流線圈的特點(diǎn)是匝數(shù)少、線徑粗。電流線圈的特點(diǎn)是匝數(shù)少、線徑粗。v電流線圈接到被測電路后，與負(fù)載是串聯(lián)連接。電流線圈接到被測電路后，與負(fù)載是串聯(lián)連接。9電壓元件電壓元件電流元件電流元件元件構(gòu)成元件構(gòu)成由電壓鐵芯由電壓鐵芯1 1、電壓線圈、電壓線圈2 2和回磁極和回磁極1212組成組成由電流鐵芯由電流鐵芯3 3和電流線圈和電流線圈4 4組成。組成。鐵心材料鐵心材料采用采用0.350.350.5mm0.5mm厚的硅鋼片疊成厚的硅鋼片疊成由由0.350.350.5mm0.5mm厚優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊成厚優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊成“U”U”形形線圈特點(diǎn)線圈

11、特點(diǎn)匝數(shù)多、線徑細(xì)。匝數(shù)多、線徑細(xì)。匝數(shù)少、通常分為匝數(shù)匝數(shù)少、通常分為匝數(shù)相等相等的兩部分，的兩部分，分別繞在分別繞在“U”U”形鐵芯的兩柱上，其形鐵芯的兩柱上，其繞繞向相反向相反，以保證電流磁通在鐵芯內(nèi)的，以保證電流磁通在鐵芯內(nèi)的方向相同，線徑粗。方向相同，線徑粗。線圈連接線圈連接與負(fù)載是與負(fù)載是并并聯(lián)連接。聯(lián)連接。與負(fù)載是與負(fù)載是串串聯(lián)連接。聯(lián)連接。功耗功耗電能表接入就一直會消耗功率，功電能表接入就一直會消耗功率，功率控制在率控制在0.51.5W0.51.5W，不超過，不超過1.5W1.5W。不超過不超過2.0VA2.0VA其他其他回磁極固定在電壓鐵芯上，它的作回磁極固定在電壓鐵芯上，它

12、的作用是構(gòu)成電壓工作磁通回路。用是構(gòu)成電壓工作磁通回路。1.5*10-3*720=1.08KWH所以，每月空載耗電約為所以，每月空載耗電約為1度電。度電。10v切線式：切線式：電壓鐵芯電壓鐵芯垂直垂直于轉(zhuǎn)盤半徑方向平面放置；于轉(zhuǎn)盤半徑方向平面放置；v輻射式輻射式：電壓鐵芯電壓鐵芯平行平行于轉(zhuǎn)盤半徑方向放置；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)

13、動元件的布置方式的布置方式11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。計量特性不一致，容易產(chǎn)生電壓、電流潛動，檢修時盡量避免拆卸。v封閉式：封閉式：可以利用電壓工作磁通磁化電流鐵芯，改善輕載時的特性，可以利用電壓工作磁通磁化電流鐵芯，改善輕載時的特性，同一類型電能表計量特性的重復(fù)性較好，不易產(chǎn)生電壓、

14、電流潛動，同一類型電能表計量特性的重復(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12切線式驅(qū)動元件分為分離式、封閉式和組合式三種基本結(jié)構(gòu)切線式驅(qū)動元件分為分離式、封閉式和組合式三種基本結(jié)構(gòu)耗用硅鋼片耗用硅鋼片計量特性重復(fù)性計量特性重復(fù)性潛動影響潛動影響繞制和檢修線圈繞制和檢修線圈分離式分離式少少不好不好易于產(chǎn)生易于產(chǎn)生便于繞制和檢修便于繞制和檢修封閉式封閉式較多較多好好不易

15、產(chǎn)生不易產(chǎn)生不便不便組合式組合式較少較少較好較好不大不大便于繞制和檢修便于繞制和檢修應(yīng)用上應(yīng)用上大批量使用大批量使用精密表精密表精密表精密表132）轉(zhuǎn)動元件：）轉(zhuǎn)動元件：由由轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤5和和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸6組成，轉(zhuǎn)盤在驅(qū)動元件組成，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。所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩下連續(xù)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤用用純鋁板純鋁板制成，轉(zhuǎn)盤邊緣涂以計算轉(zhuǎn)制成，轉(zhuǎn)盤邊緣涂以計算轉(zhuǎn)數(shù)的標(biāo)記。轉(zhuǎn)軸一般用鋁或銅合金棒數(shù)的標(biāo)記。轉(zhuǎn)軸一般用鋁或銅合金棒制成，轉(zhuǎn)軸上裝有蝸桿，蝸桿與計度制成，轉(zhuǎn)軸上裝有蝸桿，蝸桿與計度器上的蝸輪器上的蝸輪1010相嚙合，轉(zhuǎn)軸上還裝有相嚙合，轉(zhuǎn)軸上還裝有鋼絲制成的防潛針，用以防止?jié)搫印ｄ摻z制

16、成的防潛針，用以防止?jié)搫印轉(zhuǎn)動元件的作用是轉(zhuǎn)動元件的作用是在電能表工作時，在電能表工作時，把轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)傳遞給計度器。把轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)傳遞給計度器。 導(dǎo)電率大、重量輕、一定的機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)電率大、重量輕、一定的機(jī)械強(qiáng)度143）制動元件：）制動元件：由由永久磁鐵及其調(diào)整裝置永久磁鐵及其調(diào)整裝置組組成，永久磁鐵產(chǎn)生的磁成，永久磁鐵產(chǎn)生的磁通被轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)盤切割通被轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)盤切割時，與在轉(zhuǎn)盤中所產(chǎn)生時，與在轉(zhuǎn)盤中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用形的感應(yīng)電流相互作用形成轉(zhuǎn)動力矩，使轉(zhuǎn)盤的成轉(zhuǎn)動力矩，使轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速與被測功率成正比轉(zhuǎn)速與被測功率成正比變化。變化。制動元件按永久磁鐵的結(jié)構(gòu)制動元件按永久磁鐵的結(jié)構(gòu)形式

17、及其在轉(zhuǎn)盤上的布形式及其在轉(zhuǎn)盤上的布置方式，可分為如圖所置方式，可分為如圖所示的幾種示的幾種材料：材料：鋁鎳合金或鋁鎳鈷合金壓鑄而成。鋁鎳合金或鋁鎳鈷合金壓鑄而成。性能：性能：磁性穩(wěn)定，受外界磁場和溫度影磁性穩(wěn)定，受外界磁場和溫度影響要小。響要小。調(diào)整裝置調(diào)整裝置是為了改變制動力矩是為了改變制動力矩的大小的大小154）軸承：）軸承：電能表的軸承分為電能表的軸承分為上軸承上軸承9和和下軸下軸承承8，下軸承下軸承8位于轉(zhuǎn)軸位于轉(zhuǎn)軸6下端，下端，其質(zhì)量好壞對電能表的準(zhǔn)其質(zhì)量好壞對電能表的準(zhǔn)確度和使用壽命有很大的確度和使用壽命有很大的影響。影響。它由上、下軸承組成。它由上、下軸承組成。上軸承位于轉(zhuǎn)上軸

18、承位于轉(zhuǎn)軸上端，起定位和導(dǎo)向作用。軸上端，起定位和導(dǎo)向作用。圖所圖所示為一種常見的上軸承結(jié)構(gòu)。示為一種常見的上軸承結(jié)構(gòu)。下軸下軸承位于轉(zhuǎn)軸下端，用以支撐轉(zhuǎn)動元承位于轉(zhuǎn)軸下端，用以支撐轉(zhuǎn)動元件的全部重量。件的全部重量。16現(xiàn)代電能表的軸承結(jié)構(gòu)主要有兩種：現(xiàn)代電能表的軸承結(jié)構(gòu)主要有兩種： （1 1）鋼珠寶石軸承。）鋼珠寶石軸承。 可分為單寶石和雙寶石軸承，其結(jié)構(gòu)的基本類型可分為單寶石和雙寶石軸承，其結(jié)構(gòu)的基本類型有三種，如下圖所示。有三種，如下圖所示。 （2 2）磁力軸承。）磁力軸承。它的類型主要有兩種，如下圖所示。磁推軸承利用下它的類型主要有兩種，如下圖所示。磁推軸承利用下軸承采用的磁鐵之間的排

19、斥力支撐轉(zhuǎn)動元件，而磁軸承采用的磁鐵之間的排斥力支撐轉(zhuǎn)動元件，而磁懸軸承利用上軸承采用的磁鐵之間的吸引力，將轉(zhuǎn)懸軸承利用上軸承采用的磁鐵之間的吸引力，將轉(zhuǎn)動元件懸浮于空間。動元件懸浮于空間。 又分為正寶石軸承和倒寶石軸承又分為正寶石軸承和倒寶石軸承17硬度較大的寶石為主動硬度較大的寶石為主動態(tài)，其磨損較態(tài)，其磨損較a a要小要小工藝復(fù)雜，成本高，磨損均工藝復(fù)雜，成本高，磨損均勻，使用壽命延長勻，使用壽命延長18195）計度器：）計度器：計度器又稱積算機(jī)構(gòu)，用來累計轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以計度器又稱積算機(jī)構(gòu)，用來累計轉(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

20、指針式。較常見的為字輪較常見的為字輪式計度器，其結(jié)式計度器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。構(gòu)如圖所示。 字輪式計度器字輪式計度器有一個重要的參有一個重要的參數(shù)即數(shù)即傳動比傳動比 計度器的傳動比是計度器的傳動比是指其末位字輪轉(zhuǎn)一指其末位字輪轉(zhuǎn)一圈時轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。圈時轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。20字輪式計度器有一個重要的參數(shù)即傳動比字輪式計度器有一個重要的參數(shù)即傳動比。 計度器的傳動比是指其末位計度器的傳動比是指其末位字輪轉(zhuǎn)一圈時轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。字輪轉(zhuǎn)一圈時轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。212、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

21、應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)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

22、表蓋上或固定在計度器的框架上，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。22二、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纬傻尿?qū)動力矩的作用。即轉(zhuǎn)盤是個導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)盤上穿力形成的驅(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

23、受到電磁過磁通，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。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)受到的電磁力的作用，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：根據(jù)左手定則電磁力的表達(dá)式為：fC i 當(dāng)電能表的電壓線圈和電流線圈接到被測電路后，相應(yīng)地在電壓鐵芯和電流鐵芯中產(chǎn)生了磁通，按右手螺旋法則可以分別確定出磁通的方向，如下圖所示。23回磁極回磁極電電壓壓鐵鐵芯芯電流線圈電流線圈電流鐵芯電流鐵芯電電壓壓線線圈圈轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤電能表內(nèi)磁通的電能表內(nèi)磁通的分布情況分布情況24U中心柱上磁軛兩邊柱下磁軛（1）穿

24、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，線圈中有電流通過，產(chǎn)生了磁時，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25a. 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

25、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電壓工作磁通；磁通；磁通 不穿過轉(zhuǎn)盤，稱為不穿過轉(zhuǎn)盤，稱為電壓非工作磁通電壓非工作磁通。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，產(chǎn)生了磁通時，產(chǎn)生了磁通 ，它也可以分為

26、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 稱為稱為電流工作磁通電流工作磁通；不穿過轉(zhuǎn)盤的磁通；不穿過轉(zhuǎn)盤的磁通 ，稱為，稱為電電流非工作磁通。流非工作磁通。26 電壓工作磁通電壓工作磁通U U一次穿過轉(zhuǎn)盤，電流工作磁通一次穿過轉(zhuǎn)盤，電流工作磁通I I從從不同位置兩次穿過轉(zhuǎn)盤構(gòu)成回路，對轉(zhuǎn)盤而言，相當(dāng)于有不同位置兩次穿過轉(zhuǎn)盤構(gòu)成回路，對轉(zhuǎn)盤而言，相當(dāng)于有大小相等方向相反的兩個電流工作磁通大小相等方向相反的兩個電流工作磁通I I和和I I通過轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)盤，

27、如圖所示。盤，如圖所示。 現(xiàn)規(guī)定：磁通從下往上通過轉(zhuǎn)盤，以現(xiàn)規(guī)定：磁通從下往上通過轉(zhuǎn)盤，以“ ” ”表示，磁通從上往下通過轉(zhuǎn)盤，以表示，磁通從上往下通過轉(zhuǎn)盤，以“”表示，所以轉(zhuǎn)盤上三個磁極的位置分別表示，所以轉(zhuǎn)盤上三個磁極的位置分別為為A1A1、A2A2、A3A3。 因而構(gòu)成因而構(gòu)成“三磁通三磁通”型型感應(yīng)式電能表感應(yīng)式電能表27 交變的工作磁通交變的工作磁通I I、I I和和U U穿過轉(zhuǎn)盤時，穿過轉(zhuǎn)盤時，各工作磁通產(chǎn)生相應(yīng)遲各工作磁通產(chǎn)生相應(yīng)遲后后9090o o的感應(yīng)電動勢的感應(yīng)電動勢e ePIPI、e ePIPI和和e ePUPU以及感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流i iPIPI、i iPIPI和和i

28、 iPUPU，這就是，這就是轉(zhuǎn)盤上電流產(chǎn)生的原因。轉(zhuǎn)盤上電流產(chǎn)生的原因。28（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電壓鐵芯和電流鐵芯工作在不不飽和狀態(tài)，則在正弦交流電壓和電流的作用下，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。 (1)(1)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。 (2)(2)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 。 (3)(3)v負(fù)載為感性，其功率因數(shù)角為負(fù)

29、載為感性，其功率因數(shù)角為 。 (4)(4) 以電流工作磁通為參考軸，各工作磁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：位關(guān)系如右圖所示，它們的瞬時值為： IIUU90sinIIwt sin(180 )IIwt sin()UUwt 2sin(90 )PIPIiIwt2sin(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29各工作磁通隨時間的變化關(guān)系曲線如下所示：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v工作磁通是交變的，由此可見，穿

30、過轉(zhuǎn)盤的磁工作磁通是交變的，由此可見，穿過轉(zhuǎn)盤的磁通最大值從磁極通最大值從磁極A1A1向磁極向磁極A3A3逐漸移近，形成了逐漸移近，形成了移近磁場。移近磁場。30各工作磁通隨時間的變化關(guān)系曲線如下所示：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。位置移向相位之后的磁通位置。A1 A2 A331（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

31、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)動力矩瞬時值驅(qū)動力矩瞬時值表達(dá)式表達(dá)式轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向？動方向？32v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)矩瞬時轉(zhuǎn)矩在一個周期的平均值在一個周期的平均值，即即 0(1/)TMTmdtsinsin()pptiItpp若，則0(1/2 )sinsin()cosTppppMIttd tKI11U PI22I PUm =c im =c i作用在轉(zhuǎn)盤上的瞬時力矩有兩個，即11 PIU1 PIU22 PUI2 PUIM=KIcos=KIsin M =K Icos

32、(90 + )=-K Is in一個周期內(nèi)的平均轉(zhuǎn)矩如下 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3312sinsinPIUPUIK 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)動力矩為它表明：它表明：電能表的驅(qū)動力矩電能表的驅(qū)動力矩和穿過轉(zhuǎn)盤的兩個工作磁通和穿過轉(zhuǎn)盤的兩個工作磁通以及它們之間相位差的正弦以及它們之間相位差的正弦值乘積成正比。值乘積成正比。 怎樣做會怎樣做會改變電能

33、表的轉(zhuǎn)動方向？改變電能表的轉(zhuǎn)動方向？從以上討論中我們得到電能表轉(zhuǎn)從以上討論中我們得到電能表轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向決定于旋轉(zhuǎn)磁場盤的旋轉(zhuǎn)方向決定于旋轉(zhuǎn)磁場方向，若改變旋轉(zhuǎn)磁場方向，方向，若改變旋轉(zhuǎn)磁場方向，電能表的轉(zhuǎn)向也隨之改變。因電能表的轉(zhuǎn)向也隨之改變。因此，若電流磁通方向改變（即此，若電流磁通方向改變（即電流線圈中電流方向改變）或電流線圈中電流方向改變）或電壓磁通方向改變（即電壓線電壓磁通方向改變（即電壓線圈中電流方向改變），都將改圈中電流方向改變），都將改變電能表的轉(zhuǎn)動方向。變電能表的轉(zhuǎn)動方向。34（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)/IIM

34、IR 35II 代入驅(qū)動力矩的表達(dá)式，得 sinQMKUIsincosnQMKUIKUIK P36 從上面的討論中，可以得出以下結(jié)論（從上面的討論中，可以得出以下結(jié)論（MQMQ）：）： （1 1）兩個交變的磁通彼此在時間上有）兩個交變的磁通彼此在時間上有不同的相位，在空間上有不同的位置，不同的相位，在空間上有不同的位置，才能產(chǎn)生驅(qū)動力矩。才能產(chǎn)生驅(qū)動力矩。 （2 2）轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向是由時間上超前）轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向是由時間上超前的磁通指向滯后的磁通。的磁通指向滯后的磁通。 372、制動力矩、制動力矩v當(dāng)電能表的負(fù)載功率不變時，轉(zhuǎn)盤就受到當(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

35、矩的作用。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、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，這個反作用力矩方向相反的反作用力矩，這個反作用力矩就是就是制動力矩制動力矩。設(shè)置。設(shè)置永久磁鐵永久磁鐵就是對轉(zhuǎn)盤就是對轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生一個制動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速保持和負(fù)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。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繼續(xù)繼續(xù)3839 圖中表示出永久磁鐵和轉(zhuǎn)盤的相對位置，永久磁鐵

36、1中的磁通T從N極出發(fā)經(jīng)過氣隙轉(zhuǎn)盤氣隙永久磁鐵的S極，然后再沿永久磁鐵的磁軛回到N極構(gòu)成回路，此磁通是不隨時間變化的。返回返回40v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。足的另一個主要條件。2TTTTMKnh413、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42434、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 單相電能表的相量圖，實(shí)

37、際上就是驅(qū)動元件的相量單相電能表的相量圖，實(shí)際上就是驅(qū)動元件的相量圖，它由并聯(lián)電路和串聯(lián)電路的相量圖組成。通過相量圖，它由并聯(lián)電路和串聯(lián)電路的相量圖組成。通過相量圖表明電壓、負(fù)載電流與電能表內(nèi)各磁通之間的相位關(guān)圖表明電壓、負(fù)載電流與電能表內(nèi)各磁通之間的相位關(guān)系，以便從中找到滿足系，以便從中找到滿足90o的條件。的條件。 以電壓線圈中的電流為參考相量44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I 與與U相位差相位差I(lǐng) 與與I 相相位差位差I(lǐng)515 U 與與I相相位差位差I(lǐng) U與與 U相位差相位差U 2025 += += - -I 要求要求 - -I = 90= 90理想相量圖理想相量圖4

38、5要適當(dāng)調(diào)整電壓線圈參數(shù)及磁要適當(dāng)調(diào)整電壓線圈參數(shù)及磁路參數(shù)，調(diào)整路參數(shù)，調(diào)整I I 、U U ，以滿，以滿足足 9090I 實(shí)際中不可避免的存在，實(shí)際中不可避免的存在，原因：電流鐵芯的磁滯、渦流損原因：電流鐵芯的磁滯、渦流損耗及轉(zhuǎn)盤中的感應(yīng)電流損耗耗及轉(zhuǎn)盤中的感應(yīng)電流損耗理想相量圖理想相量圖（理想：（理想：I = =U = 0= 0U = = 9090）要求要求- -I = 90= 90, ,即即 9090U實(shí)際中不可避免的存在，實(shí)際中不可避免的存在，原因：電壓鐵芯的磁滯、渦流損原因：電壓鐵芯的磁滯、渦流損耗及轉(zhuǎn)盤中的感應(yīng)電流損耗耗及轉(zhuǎn)盤中的感應(yīng)電流損耗46三相三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)交流

39、感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu) 三相電能表是由單相電能表發(fā)展而成的，同樣由驅(qū)動三相電能表是由單相電能表發(fā)展而成的，同樣由驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件和計度器等部件組成。三相元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件和計度器等部件組成。三相電能表的結(jié)構(gòu)與單相電能表的結(jié)構(gòu)電能表的結(jié)構(gòu)與單相電能表的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于主要區(qū)別在于： 每只三相電能表都有兩組或三組電磁元件，它們每只三相電能表都有兩組或三組電磁元件，它們產(chǎn)生的驅(qū)動力矩是共同作用在一個轉(zhuǎn)動元件上，并由產(chǎn)生的驅(qū)動力矩是共同作用在一個轉(zhuǎn)動元件上，并由一個計度器指示三相電路消耗的總電能一個計度器指示三相電路消耗的總電能。47 由于三相電能表各組元件之間存在電磁的相互影響，這一由

40、于三相電能表各組元件之間存在電磁的相互影響，這一因素不能忽視，需要專門因素不能忽視，需要專門平衡調(diào)整裝置平衡調(diào)整裝置以減小附加誤差。以減小附加誤差。48課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：某低壓動力用戶，有某低壓動力用戶，有24KW功率因數(shù)為功率因數(shù)為0.8的電動機(jī)一臺，若供電電壓的電動機(jī)一臺，若供電電壓380V，問應(yīng)安，問應(yīng)安裝一只多少安培的電能表？裝一只多少安培的電能表？ 解答：解答：)(58.458 . 038031024cos33AUPI故應(yīng)安裝故應(yīng)安裝50安培的電能表安培的電能表 49v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

41、的驅(qū)動力矩和制動力矩作用在轉(zhuǎn)盤上，電能表才功率成正比的驅(qū)動力矩和制動力矩作用在轉(zhuǎn)盤上，電能表才能正確計量電能。能正確計量電能。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)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。功率成正比的關(guān)系，引起了電能表的誤差。 誤差分類：誤差分類：v基本誤差：基本誤差：v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。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。v附加誤差：附加誤差：v電能表在運(yùn)

42、行過程中，由于電壓、頻率和溫度等外界條件變電能表在運(yùn)行過程中，由于電壓、頻率和溫度等外界條件變化所產(chǎn)生的誤差化所產(chǎn)生的誤差。基本誤差基本誤差規(guī)定的條件包括：電壓規(guī)定的條件包括：電壓 U UN N （1 1 1 % 1 %） 頻率頻率 50Hz 50Hz （1 1 0.5 % 0.5 %） 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 2020 （1 1 3 % 3 %） 波形畸變系數(shù)波形畸變系數(shù) 不超過不超過 5 % 5 % 垂直傾斜不超過垂直傾斜不超過 1 1無外磁場影響無外磁場影響預(yù)熱時間：電壓加額定值不少于預(yù)熱時間：電壓加額定值不少于60min60min 電流通以電流通以IbIb不少于不少于15min15min 波

43、形畸變系數(shù)：波形畸變系數(shù)：221122hhhhVVVVVTHD中壓電網(wǎng)為中壓電網(wǎng)為6.5%高壓電網(wǎng)為高壓電網(wǎng)為3% 它是由電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。它是由電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。電能表在規(guī)定的條件下測得的相對誤差。電能表在規(guī)定的條件下測得的相對誤差。附加誤差附加誤差它與電壓、頻率、溫度、波形畸變、外部它與電壓、頻率、溫度、波形畸變、外部磁場、傾斜度及運(yùn)行不穩(wěn)定、相序改變、磁場、傾斜度及運(yùn)行不穩(wěn)定、相序改變、三相電壓不對稱、負(fù)載不平衡等有關(guān)。三相電壓不對稱、負(fù)載不平衡等有關(guān)。因外界因素造成電能表不在因外界因素造成電能表不在規(guī)定的規(guī)定的條件下運(yùn)行所形成條件下運(yùn)行所形成的相對誤差。的相對誤差。52 由于電能表

44、自身結(jié)構(gòu)上的原因和外界條件的影響，它所由于電能表自身結(jié)構(gòu)上的原因和外界條件的影響，它所測得的電量與負(fù)載實(shí)際消耗的電量是有差別的，我們把這測得的電量與負(fù)載實(shí)際消耗的電量是有差別的，我們把這種差別稱為誤差。種差別稱為誤差。 絕對誤差是被測電量的測得值與實(shí)際值（也稱真值）絕對誤差是被測電量的測得值與實(shí)際值（也稱真值）之差，之差，可表示為可表示為 真值示值0WWW W為正值說明測得的電量大于實(shí)際電量；W為負(fù)值說明測得的電量小于實(shí)際電量。53 對于同一量來說，絕對誤差值越小，測量的對于同一量來說，絕對誤差值越小，測量的精度越高。但對不同的量就不能用絕對誤差來判精度越高。但對不同的量就不能用絕對誤差來判斷

45、測量的精度了。為了評價測量的精度，又提出斷測量的精度了。為了評價測量的精度，又提出了相對誤差的概念。了相對誤差的概念。 相對誤差就是被測電量的絕對誤差與其實(shí)際相對誤差就是被測電量的絕對誤差與其實(shí)際值之百分比，值之百分比，可表示為 %10000WWW誤差的基本概念誤差的基本概念誤差：表示測量值與真實(shí)值之間的差別誤差：表示測量值與真實(shí)值之間的差別絕對誤差：絕對誤差： W = = W - - W 相對誤差：相對誤差：W P %10000WWW%10000PPP%10000MMMM P M MTn %10000nnn%10000mmm55一、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

46、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，通常稱為電能表的曲線，通常稱為電能表的負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線或或基本誤差特性曲基本誤差特性曲線線。v影響負(fù)載特性曲線的因素有以下幾個方面：影響負(fù)載特性曲線的因素有以下幾個方面：（1 1）抑制力矩的影響）抑制力矩的影響 （2 2）摩擦力矩的影響）摩擦力矩的影響 （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 （4 4）補(bǔ)償力矩）補(bǔ)償力矩56（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，除了切：轉(zhuǎn)盤在驅(qū)動力矩的

47、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磁通的平方成正比。通的平方成正比。57MU = = K KU U 2 n MI = = K KI I 2 n 3I3U產(chǎn)生產(chǎn)生電流抑制誤差電流抑制誤差不會引起不會引起明顯明顯的附加的附加誤差誤差58（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)

48、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、計度器的傳動齒輪之間，此，當(dāng)轉(zhuǎn)動元件旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間、計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。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。v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

49、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，摩擦力矩的相對影響較大。行時，摩擦力矩的相對影響較大。 實(shí)現(xiàn)電能表正確計量實(shí)現(xiàn)電能表正確計量的條件之一是應(yīng)保證電流的條件之一是應(yīng)保證電流工作磁通與負(fù)載電流成正工作磁通與負(fù)載電流成正比，也就是磁通與電流是比，也就是磁通與電流是線性關(guān)系，如圖中直線線性關(guān)系，如圖中直線2 2所示。但實(shí)際上，鐵芯的所示。但實(shí)際上，鐵芯的磁化曲線是非線性的，如磁化曲線是非線性的，如圖中曲線圖中曲線1 1所示。所示。標(biāo)定電流標(biāo)定電流Ib：標(biāo)于電能表上作為計算負(fù)載的基數(shù)電流標(biāo)于電能表上作為計算負(fù)載的基數(shù)電流額定最大電流額定最大電流Imax:電能表長期正常

50、工作，而誤差、溫升完電能表長期正常工作，而誤差、溫升完全滿足規(guī)定要求的最大電流全滿足規(guī)定要求的最大電流（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60電流鐵芯的磁化曲線電流鐵芯的磁化曲線用等效力矩用等效力矩 M 表示表示輕載時電流鐵心非線性的影響輕載時電流鐵心非線性的影響產(chǎn)生負(fù)誤差產(chǎn)生負(fù)誤差輕載時輕載時，MU、MI 、MM 、M 阻礙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生負(fù)誤差。阻礙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生負(fù)誤差。誰來幫幫誰來幫幫MQ？補(bǔ)償力矩MB分析：分析：不設(shè)法補(bǔ)償，電能表就不能準(zhǔn)確工作。因此，在電能表的結(jié)構(gòu)不設(shè)法補(bǔ)償，電能表就不能準(zhǔn)確工作。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

51、方向相同的附加力中設(shè)置輕載調(diào)整裝置，使其產(chǎn)生和驅(qū)動力矩方向相同的附加力矩，以補(bǔ)償所引起的負(fù)誤差，該附加力矩稱為補(bǔ)償力矩。矩，以補(bǔ)償所引起的負(fù)誤差，該附加力矩稱為補(bǔ)償力矩。補(bǔ)償力矩產(chǎn)生的原理與補(bǔ)償力矩產(chǎn)生的原理與MQ相同相同空間位置不同、相位不同的空間位置不同、相位不同的幾個交變磁通，在轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)幾個交變磁通，在轉(zhuǎn)盤上產(chǎn) 生方向由相位超前的磁通所生方向由相位超前的磁通所在位置指向相位滯后的磁通在位置指向相位滯后的磁通 所在位置的力矩。所在位置的力矩。BUUBBKMsin銅片銅片磁通磁通超前超前“的相的相位角位角（4 4）補(bǔ)償力矩）補(bǔ)償力矩MQ產(chǎn)生原理產(chǎn)生原理補(bǔ)償力矩與加在電能表補(bǔ)償力矩與加在電能表

52、上的電壓和銅片上的電壓和銅片A的位的位置有關(guān)。只要電能表接置有關(guān)。只要電能表接上電壓，不論電能表是上電壓，不論電能表是否有負(fù)載電流，補(bǔ)償力否有負(fù)載電流，補(bǔ)償力矩總是存在。補(bǔ)償力矩矩總是存在。補(bǔ)償力矩的方向是由相位超前的的方向是由相位超前的磁通磁通移向相位滯后的移向相位滯后的磁通磁通” BUUBBKMsinBBBUKMsin2U及U” u u U/fv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。當(dāng)負(fù)載電流變化時，各部分轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化

53、，當(dāng)負(fù)載電流變化時，各部分轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，但變化規(guī)律不同，因而基本誤差不同。但變化規(guī)律不同，因而基本誤差不同。MQ+ + MB = MT + + MU + + MI + + MM + + M感應(yīng)式電能表中各感應(yīng)式電能表中各轉(zhuǎn)矩間的平衡關(guān)系：轉(zhuǎn)矩間的平衡關(guān)系：上述上述抑制力矩、摩擦力矩、電流鐵芯曲線抑制力矩、摩擦力矩、電流鐵芯曲線的非線性影響及補(bǔ)償力矩的非線性影響及補(bǔ)償力矩，是使電能表產(chǎn)，是使電能表產(chǎn)生基本誤差的主要原因。生基本誤差的主要原因。652、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)

54、定溫度以及 的正常的正常條件下，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 感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線（ I 曲線曲線）小于小于5%，誤差為正誤差為正5%-30%，誤差為負(fù)，誤差為負(fù)30%-100%，誤差為正，誤差為正大于大于100%，誤差為負(fù)，誤差為負(fù) 電能表的基本誤差隨著電能表的基本誤差隨著負(fù)載電流負(fù)載電流和和負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載

55、功率因數(shù)而變化的關(guān)系曲線，而變化的關(guān)系曲線，稱為電能表的負(fù)載特性曲線。稱為電能表的負(fù)載特性曲線。 感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線（ I 曲線曲線）小于小于5%，誤差為正。低負(fù)載時，誤差為正。低負(fù)載時，MQ較小，若較小，若MBMM 使電能使電能表轉(zhuǎn)速加快。誤差表現(xiàn)為正值。表轉(zhuǎn)速加快。誤差表現(xiàn)為正值。MQ0.5=1/2MQ1故故0.5時正誤差更大時正誤差更大5%-30%，誤差為，誤差為負(fù)。負(fù)。M的負(fù)誤差的負(fù)誤差影響增加，影響增加，MM負(fù)負(fù)誤差和誤差和MB正誤差正誤差的變化不大。使得的變化不大。使得誤差呈現(xiàn)負(fù)值。誤差呈現(xiàn)負(fù)值。30%-100%，誤差為正。，誤差為正。 M的的負(fù)誤

56、差影響減少了，負(fù)誤差影響減少了，I=Ib時，誤時，誤差為零。差為零。MM負(fù)誤差減小，負(fù)誤差減小，MB仍為正誤差。仍為正誤差。M負(fù)誤差影響減負(fù)誤差影響減小使得誤差呈現(xiàn)正值小使得誤差呈現(xiàn)正值。大于大于100%，誤差為負(fù)。，誤差為負(fù)。MI的負(fù)誤差影響急劇的負(fù)誤差影響急劇增加。增加。MM可以忽略?？梢院雎?。的誤差趨于的誤差趨于正正值值b點(diǎn)后誤差為負(fù)。點(diǎn)后誤差為負(fù)。6869理想理想負(fù)荷特性曲線負(fù)荷特性曲線運(yùn)行時運(yùn)行時負(fù)載特性曲線盡可能平坦些負(fù)載特性曲線盡可能平坦些，且，且cos=0.5線和線和cos=1線盡量靠近線盡量靠近，這樣可使，這樣可使電能表在較寬負(fù)載范圍內(nèi)電能表在較寬負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行運(yùn)行?，F(xiàn)代電能

57、表的發(fā)展，要求電能表在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)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，以適用于各種用戶的需要。使用，以適用于各種用戶的需要。71（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：電流鐵芯選用初始電流鐵芯選用初始導(dǎo)磁率較高導(dǎo)磁率較高且比較穩(wěn)定的材料，如且比較穩(wěn)定的材料，如D41D4

58、3等牌等牌號的硅鋼片。號的硅鋼片。增大電流鐵芯的截面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，縮短鐵芯長度，從而在同樣的負(fù)載電流下，增大電流鐵芯的磁通。增大電流鐵芯的磁通。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。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在在大負(fù)載大負(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

59、善：增加永久磁鐵的制動力矩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，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。增加電壓工作磁通。增加電壓工作磁通。電流鐵芯增加磁分路。（改善大負(fù)載電流范圍的負(fù)載特性曲線）電流鐵芯增加磁分路。（改善大負(fù)載電流范圍的負(fù)載特性曲線）72二、電能表的附加誤差v電能表的附加誤差：電能表所在的電能表的附加誤差：電能表所在的外界條件外界條件與規(guī)定的工作條與規(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)

60、定等。外界條件改變后，時相序、垂直度不符合規(guī)定等。外界條件改變后， MQ、MT 、MU、MI 、MM 、M 、 MB等會有不同的變化從而破等會有不同的變化從而破壞了壞了總驅(qū)動與總制動的平衡總驅(qū)動與總制動的平衡，這時電能表產(chǎn)生的誤差稱為電這時電能表產(chǎn)生的誤差稱為電能表的附加誤差。能表的附加誤差。電壓電壓 UNUN（1 1 1 % 1 %）頻率頻率 50Hz 50Hz （1 1 0.5 % 0.5 %）環(huán)境溫度環(huán)境溫度 20 20 （1 1 3 % 3 %）波形畸變系數(shù)波形畸變系數(shù) 不超過不超過 5 % 5 % 垂直傾斜不超過垂直傾斜不超過 1 173一、電壓影響一、電壓影響v電壓附加誤差電壓附加