第二章交流感應(yīng)式電能表的誤差特性及誤差調(diào)整裝置

第二章電能計(jì)量技術(shù)第二章交流感應(yīng)式電能表的誤差特性及誤差調(diào)整裝置第一節(jié)電能表誤差的基本概念第二節(jié)交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及附加誤差

第三節(jié)交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線第四節(jié)交流感應(yīng)式電能表的誤差調(diào)整裝置第一節(jié)電能表誤差的基本概念一、絕對(duì)誤差二、相對(duì)誤差三、電能表的誤差

一、絕對(duì)誤差

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(cè)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。

絕對(duì)誤差是被測(cè)電量的測(cè)得值與實(shí)際值（也稱真值）之差，可表示為△W為正值說(shuō)明測(cè)得的電量大于實(shí)際電量；△W為負(fù)值說(shuō)明測(cè)得的電量小于實(shí)際電量。二、相對(duì)誤差

對(duì)于同一量來(lái)說(shuō)，絕對(duì)誤差值越小，測(cè)量的精度越高。但對(duì)不同的量就不能用絕對(duì)誤差來(lái)判斷測(cè)量的精度了。為了評(píng)價(jià)測(cè)量的精度，又提出了相對(duì)誤差的概念。

相對(duì)誤差就是被測(cè)電量的絕對(duì)誤差與其實(shí)際值之百分比，可表示為三、電能表的誤差

電能表的誤差按其產(chǎn)生的原因又可分為基本誤差和附加誤差。1.基本誤差基本誤差是電能表在規(guī)定條件下測(cè)得的相對(duì)誤差。電能表的準(zhǔn)確等級(jí)就是根據(jù)基本誤差確定的?；菊`差是由電能表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。

2.附加誤差

把由于外界條件變化引起的誤差稱為附加誤差。產(chǎn)生附加誤差的主要原因有：電壓、頻率、環(huán)境溫度的變化，電壓波形畸變的影響，運(yùn)行不穩(wěn)定，相序的改變，三相電壓不對(duì)稱，負(fù)載不平衡等。第二節(jié)交流感應(yīng)式電能表的附加力矩及附加誤差

一、電能表的附加力矩二、感應(yīng)式電能表的附加誤差

一、電能表的附加力矩

1．抑制力矩

轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)還切割交變的電流和電壓工作磁通，因而在轉(zhuǎn)盤中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流。此電流與交變的磁通相互作用，也能形成阻礙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，我們把這類力矩稱為抑制力矩或自制動(dòng)力矩。電流抑制力矩

電壓抑制力矩抑制力矩阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。電流抑制力矩MI比驅(qū)動(dòng)力矩MQ隨負(fù)載電流變化的速度要快得多。一、電能表的附加力矩

摩擦力矩的方向總是與驅(qū)動(dòng)力矩的方向相反，它阻礙轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，使電能表出現(xiàn)負(fù)誤差。

2．摩擦力矩MM

2．摩擦力矩MM

主要包括以下幾個(gè)方面：（1）下軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩。（2）上軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩。（3）計(jì)度器傳動(dòng)齒間的摩擦力矩。（4）轉(zhuǎn)動(dòng)元件與空氣間的摩擦力矩。此摩擦力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及其表面光滑程度有關(guān)。一、電能表的附加力矩

3．電流鐵芯曲線的非線性影響

實(shí)現(xiàn)電能表正確計(jì)量的條件之一是應(yīng)保證電流工作磁通與負(fù)載電流成正比，也就是磁通與電流是線性關(guān)系，如圖中直線2所示。但實(shí)際上，鐵芯的磁化曲線是非線性的，如圖中曲線1所示。

一、電能表的附加力矩

一、電能表的附加力矩

4．補(bǔ)償力矩MB

為了補(bǔ)償電流抑制力矩、摩擦力矩和電流鐵芯非線性影響引起的負(fù)誤差，在電能表結(jié)構(gòu)中設(shè)置輕負(fù)載調(diào)整裝置，用以產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)力矩方向相同的附加力矩，以補(bǔ)償上述因素引起的誤差，稱為補(bǔ)償力矩。為獲得補(bǔ)償力矩，我們?cè)陔妷捍艠O下面設(shè)置銅片A，如圖2-2（α）所示。一、電能表的附加力矩

補(bǔ)償力矩與外加電壓有關(guān)，只要電能表接上電壓，不論電能表是否有負(fù)載電流，補(bǔ)償力矩總是存在。上述抑制力矩、摩擦力矩、電流鐵芯曲線的非線性影響及補(bǔ)償力矩，是使電能表產(chǎn)生基本誤差的主要原因。二、感應(yīng)式電能表的附加誤差

外界條件改變后，電能表的誤差就會(huì)改變，其改變量叫作電能表的附加誤差。

二、感應(yīng)式電能表的附加誤差1．電壓影響

當(dāng)加在電壓線圈兩端的電壓發(fā)生變化時(shí)，使電能表產(chǎn)生了電壓附加誤差，簡(jiǎn)稱電壓誤差γu。電壓誤差特性如圖2-3所示。

2．溫度影響

一般把標(biāo)準(zhǔn)溫度規(guī)定為﹢20℃。當(dāng)電能表所處的環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度不同時(shí)，從而產(chǎn)生附加誤差，稱它為溫度誤差γt，溫度誤差特性如圖2-4所示。

二、感應(yīng)式電能表的附加誤差

3．頻率影響

當(dāng)電網(wǎng)頻率與電能表的額定頻率不同時(shí)，將引起電流、電壓工作磁通幅值以及它們之間的相位角差的改變，致使電能表產(chǎn)生頻率誤差γf。頻率誤差特性如圖2-7所示。

二、感應(yīng)式電能表的附加誤差

第三節(jié)交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線

電能表運(yùn)行時(shí)，力矩平衡方程式為MQ＋MB＝MT＋MM＋MI＋MU

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，稱為電能表的負(fù)載特性曲線。感應(yīng)式電能表負(fù)載特性曲線如圖2-8所示。

第三節(jié)交流感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性曲線

對(duì)曲線分四個(gè)區(qū)域來(lái)分析1．負(fù)載電流低于標(biāo)定值的5％時(shí)MB>MM

2．負(fù)載電流在基本電流的5%～30％時(shí)電流鐵芯非線性影響3．負(fù)載電流在基本電流的30％～100％時(shí)電流鐵芯非線性影響4．負(fù)載電流大于基本電流的100％以上時(shí)電流抑制力矩

第四節(jié)交流感應(yīng)式電能表的誤差調(diào)整裝置

一、滿負(fù)載調(diào)整裝置二、相位角調(diào)整裝置三、輕負(fù)載調(diào)整裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置

感應(yīng)式單相有功電能表的調(diào)整單相有功電能表的調(diào)整直觀檢查補(bǔ)償力矩的初步調(diào)整滿載調(diào)整輕載調(diào)整相位角調(diào)整防潛動(dòng)調(diào)整感應(yīng)式三相有功電能表的調(diào)整三相有功電能表的調(diào)整直觀檢查補(bǔ)償力矩的初步調(diào)整分相調(diào)整分相滿載調(diào)整分相相位角調(diào)整分相輕載調(diào)整組合調(diào)整一、滿負(fù)載調(diào)整裝置

制動(dòng)力矩的調(diào)整是在額定電壓、基本電流、功率因數(shù)等于1的條件下進(jìn)行，我們稱之為滿負(fù)載調(diào)整。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速

1．改變作用力臂的滿負(fù)載調(diào)整裝置固定制動(dòng)磁通量ΦT，轉(zhuǎn)動(dòng)或移制動(dòng)磁鐵的位置，以達(dá)到改變作用力臂hT，如圖2-10所示。

2．改變制動(dòng)磁通的滿負(fù)載調(diào)整裝置常用方法：一、滿負(fù)載調(diào)整裝置

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)磁鐵方法。使制動(dòng)磁鐵逐漸離開(kāi)轉(zhuǎn)盤，以改變穿過(guò)轉(zhuǎn)盤的制動(dòng)磁通量。（2）用磁分路方法。固定制動(dòng)磁鐵位置，在磁鐵上設(shè)置可移動(dòng)的分磁鐵片，使制動(dòng)磁通量ΦT經(jīng)分磁鐵片形成分流，改變分磁鐵片位置，就改變了磁通ΦT的分磁量，也就是改變通過(guò)轉(zhuǎn)盤的制動(dòng)磁通量。二、相位角調(diào)整裝置

在感應(yīng)式電能表的工作原理中講述了電能表實(shí)現(xiàn)正確計(jì)量的第三個(gè)條件是：應(yīng)滿足正交條件，即φ＋ψ＝士90°，也稱90°相位角條件。當(dāng)不能滿足90°相位角條件時(shí)，電能表就要產(chǎn)生計(jì)量誤差。

在額定電壓、基本電流和cosφ=0.5情況下，調(diào)節(jié)電流工作磁通和電壓工作磁通間的相位角，使其滿足φ＋ψ=士90°關(guān)系的調(diào)整裝置，稱為相位角調(diào)整裝置。

改變?chǔ)罥角的相位角調(diào)整裝置

圖2-11（a）所示的相位角調(diào)整裝置，由絕緣銅線在電流鐵芯1上繞制的附加線圈2（3～5匝）和串接康銅線3組成。移動(dòng)電阻線上的短路滑塊4，可改變回路的有效長(zhǎng)度（即回路的電阻），從而改變回路中的感應(yīng)電流IK。二、相位角調(diào)整裝置

三、輕負(fù)載調(diào)整裝置

用改善輕負(fù)載范圍內(nèi)的負(fù)載特性曲線來(lái)調(diào)整補(bǔ)償力矩的機(jī)構(gòu)，稱為輕負(fù)載調(diào)整裝置。

所有輕負(fù)載調(diào)整裝置的原理與產(chǎn)生補(bǔ)償力矩的原理相同，即在電壓鐵芯磁極附近設(shè)置可移動(dòng)的金屬部件，以造成電壓磁通對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的對(duì)稱軸成不對(duì)稱分布，從而形成在空間上和時(shí)間上都有差異的兩部分電壓磁通，相互作用形成補(bǔ)償力矩。根據(jù)上述原理制造的一種主要類型的輕負(fù)載調(diào)整裝置如圖2-13所示。

三、輕負(fù)載調(diào)整裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置

1．靈敏度

在額定電壓，額定頻率，cosφ=1.0的條件下，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到能使電能表轉(zhuǎn)盤開(kāi)始不停地轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)電流值時(shí)，此值與電能表基本電流Ib之比值，稱為電能表的靈敏度，用字母S表示。即2．潛動(dòng)及防潛裝置

有時(shí)經(jīng)過(guò)輕負(fù)載調(diào)整以后，可能出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，電流回路沒(méi)有接入負(fù)載，而電能表的轉(zhuǎn)盤在緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電壓潛動(dòng)，簡(jiǎn)稱潛動(dòng)。

潛動(dòng)力矩是客觀存在的，如果當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，外加電壓為額定電壓的80％～110％時(shí)，電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)不超過(guò)1r，那么我們認(rèn)為這種潛動(dòng)是允許的。為此，在電能表中設(shè)置防潛裝置。如圖2-15所示，四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置

四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置四、靈敏度和防潛動(dòng)裝置

最后應(yīng)指出：

在進(jìn)行電能表輕負(fù)載誤差調(diào)整時(shí)，同時(shí)滿足無(wú)潛動(dòng)的要求和提高靈敏度的要求是矛盾的。為了限制潛動(dòng)需增加防潛力矩，則會(huì)降低靈敏度；為了提高靈敏度需增加補(bǔ)償力矩，又可能產(chǎn)生潛動(dòng)。所以進(jìn)行電能表調(diào)整時(shí)，一定要注意電能表內(nèi)部各元件之間的相互關(guān)系才能收到良好的調(diào)整效果。感應(yīng)式電能表誤差調(diào)整的項(xiàng)目與條件項(xiàng)目方式調(diào)整條件(50HZ)調(diào)整部位滿載誤差調(diào)整合元Ue

Imax

cosΦ=1.0永久磁鐵分元Ue

Imax

cosΦ=1.0三相平衡調(diào)整螺釘相位角誤差調(diào)整合元Ue

Ib

cosΦ=0.5

（sinΦ=0.5）相位角誤差調(diào)整裝置分元Ue

Ib

cosΦ=0.5

（sinΦ=0.5）相位角