第五章電度表和互感器

1、第五章電度表和互感器第五章電度表和互感器第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器第一節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表第二節(jié)三相電度表第二節(jié)三相電度表學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：2了解三相有功電度表、無(wú)功電度表的測(cè)量線路了解三相有功電度表、無(wú)功電度表的測(cè)量線路和測(cè)量原理。和測(cè)量原理。1了解感應(yīng)系單相電度表的結(jié)構(gòu)、工作原理、技了解感應(yīng)系單相電度表的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特性。術(shù)特性。4掌握單相電度表、電流互感器、電壓互感器的掌握單相電度表、電流互感器、電壓互感器的使用和維護(hù)方法。使用和維護(hù)方法。3了解儀用互感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及技術(shù)特性。了解儀用互感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及技術(shù)特性。第一節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表一、結(jié)構(gòu)和工作原

2、理一、結(jié)構(gòu)和工作原理1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (2) )轉(zhuǎn)動(dòng)部件。轉(zhuǎn)動(dòng)部件。( (3) )制動(dòng)部件。制動(dòng)部件。( (4) )積算部件。積算部件。( (1) )驅(qū)動(dòng)部件。驅(qū)動(dòng)部件。圖圖 5 - 1感應(yīng)系電度表的結(jié)構(gòu)示意圖感應(yīng)系電度表的結(jié)構(gòu)示意圖圖圖 5 - 2積算機(jī)構(gòu)示意圖積算機(jī)構(gòu)示意圖第一節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表2工作原理工作原理可以證明，作用于鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩可以證明，作用于鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 MP 與被測(cè)電與被測(cè)電路的有功功率成正比，即路的有功功率成正比，即圖圖 5 - 3電度表的電路和磁路電度表的電路和磁路其中回磁板是由鋼板沖制而成。其中回磁板是由鋼板沖制而成。( (5 - 1) )KPKUIM co

3、sP第一節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表2工作原理工作原理按平衡條件按平衡條件 MP = Mf，將式，將式 ( (5 - 1) ) 和和 ( (5 - 2) ) 帶帶入即得轉(zhuǎn)速入即得轉(zhuǎn)速圖圖 5 - 4鋁盤上的磁通與渦流鋁盤上的磁通與渦流鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)越快，切割穿過(guò)鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)越快，切割穿過(guò)它的磁感線就越快，引起的磁它的磁感線就越快，引起的磁通變化率就越大，產(chǎn)生的渦流通變化率就越大，產(chǎn)生的渦流越大，則制動(dòng)力矩就越大。越大，則制動(dòng)力矩就越大。( (5 - 3) )CPPkKn 制動(dòng)力矩和鋁盤的轉(zhuǎn)速制動(dòng)力矩和鋁盤的轉(zhuǎn)速 n( (r/s) ) 成正比，即成正比，即( (5 - 2) )knM fCPPkKn 第一

4、節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表電度表常數(shù)電度表常數(shù) C 是電度表的一個(gè)重要參數(shù)，通常標(biāo)是電度表的一個(gè)重要參數(shù)，通常標(biāo)注在電度表的銘牌上。注在電度表的銘牌上。nt 為在測(cè)量時(shí)間為在測(cè)量時(shí)間 t 內(nèi)電度表鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以內(nèi)電度表鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以 N 表表示。故被測(cè)負(fù)載在時(shí)間示。故被測(cè)負(fù)載在時(shí)間 t 內(nèi)所消耗的電能為內(nèi)所消耗的電能為( (5 - 4) )CWCPtnt CNW 將上式兩端同時(shí)乘以測(cè)量時(shí)間將上式兩端同時(shí)乘以測(cè)量時(shí)間 t ，得，得潛動(dòng)潛動(dòng)負(fù)載范圍負(fù)載范圍靈敏度靈敏度準(zhǔn)確度等級(jí)準(zhǔn)確度等級(jí)二、技術(shù)特性和使用方法二、技術(shù)特性和使用方法功率消耗功率消耗第一節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表1技術(shù)特性技術(shù)特性

5、還有一些其他特性，還有一些其他特性，如電壓、溫度、頻率發(fā)生如電壓、溫度、頻率發(fā)生變化時(shí)的影響等。變化時(shí)的影響等。第一節(jié)單相電度表第一節(jié)單相電度表2使用方法使用方法( (2) )正確安裝電度表。正確安裝電度表。( (4) )正確讀數(shù)。正確讀數(shù)。( (1) )合理選擇電度表。合理選擇電度表。( (3) )正確接線。正確接線。第二節(jié)三相電度表第二節(jié)三相電度表圖圖 5 - 5三相四線制電度表的接線圖三相四線制電度表的接線圖一、三相有功電度表一、三相有功電度表1三相四線制有功功率表三相四線制有功功率表它的讀數(shù)直接反應(yīng)了三它的讀數(shù)直接反應(yīng)了三相所消耗的電能。相所消耗的電能。三相四線制有功電度表三相四線制有

6、功電度表與單相電度表與單相電度表不同之處不同之處：第二節(jié)三相電度表第二節(jié)三相電度表2三相三線制有功功率表三相三線制有功功率表圖圖 5 - 6三相三線制電度表的接線圖三相三線制電度表的接線圖三相三線制有功電度表三相三線制有功電度表采用兩組驅(qū)動(dòng)部件作用于裝采用兩組驅(qū)動(dòng)部件作用于裝在同一轉(zhuǎn)軸上的兩個(gè)鋁盤在同一轉(zhuǎn)軸上的兩個(gè)鋁盤 ( (或一個(gè)鋁盤或一個(gè)鋁盤) )的結(jié)構(gòu)，其原的結(jié)構(gòu)，其原理與單相電度表完全相同。理與單相電度表完全相同。二、三相無(wú)功電度表二、三相無(wú)功電度表圖圖 5 - 7帶有附加線圈的三相四帶有附加線圈的三相四線制無(wú)功電度表線制無(wú)功電度表第二節(jié)三相電度表第二節(jié)三相電度表1三相四線制三相四線制

7、有功功率有功功率表表帶有附加線圈的三相無(wú)帶有附加線圈的三相無(wú)功電度表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)每一個(gè)功電度表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)每一個(gè)電流元件的鐵心上除了基本電流元件的鐵心上除了基本線圈線圈 1 外，還裝有與基本線外，還裝有與基本線圈匝數(shù)相同的附加線圈圈匝數(shù)相同的附加線圈 2 ，并將兩組電磁元件中的附加并將兩組電磁元件中的附加線圈串聯(lián)起來(lái)接入沒(méi)有基本線圈串聯(lián)起來(lái)接入沒(méi)有基本線圈中的一相電路中。線圈中的一相電路中。第二節(jié)三相電度表第二節(jié)三相電度表2三相三線制無(wú)功功率表三相三線制無(wú)功功率表圖圖 5 - 9具有具有 60 相位差的三相無(wú)相位差的三相無(wú)功電度表向量圖功電度表向量圖 圖圖 5 - 9具有具有 60 相位差的三相無(wú)

8、相位差的三相無(wú)功電度表電路圖功電度表電路圖 第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器電流互感器電流互感器和和電壓互電壓互感器感器。將大的交流電流和高的交流電壓變換成相對(duì)應(yīng)小將大的交流電流和高的交流電壓變換成相對(duì)應(yīng)小電流和低電壓的測(cè)量用互感器成為儀用互感器。電流和低電壓的測(cè)量用互感器成為儀用互感器。采用互感器與采用分流器附加電阻比較，有以下采用互感器與采用分流器附加電阻比較，有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：幾方面的優(yōu)點(diǎn)：圖圖 5 - 11互感器的電路符號(hào)互感器的電路符號(hào)儀用互感器分為兩種：儀用互感器分為兩種：第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器( (4) )保障設(shè)備及人身安全。保障設(shè)備及人身安全。( (1) )可以實(shí)現(xiàn)儀表多用?？梢詫?shí)

9、現(xiàn)儀表多用。( (2) )一個(gè)互感器可以同時(shí)接入幾種儀表。一個(gè)互感器可以同時(shí)接入幾種儀表。( (5) )儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化。儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化。( (3) )降低功率損耗。降低功率損耗。采用互感器與采用分流器附加電阻比較，有以下采用互感器與采用分流器附加電阻比較，有以下幾方面的幾方面的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：一、電壓互感器一、電壓互感器圖圖 5 - 13電壓互感器的接線圖電壓互感器的接線圖1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)二次繞組通過(guò)端鈕二次繞組通過(guò)端鈕 u1 和和 u2 與電壓表連接。與電壓表連接。第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器工程測(cè)量中，一般規(guī)定工程測(cè)量中，一般規(guī)定互感器的二次線圈的額定電互感器的二次線圈的額定電壓為壓為 100 V。圖中，

10、電壓互感器的一圖中，電壓互感器的一次繞組通過(guò)端鈕次繞組通過(guò)端鈕 U1 和和 U2 并聯(lián)在被測(cè)電路中。并聯(lián)在被測(cè)電路中。2理想互感器工作原理理想互感器工作原理第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器變比變比 KNU 取決于一次、二次繞組電壓的匝數(shù)比取決于一次、二次繞組電壓的匝數(shù)比 N1/N2 ，且是一個(gè)常數(shù)。，且是一個(gè)常數(shù)。變壓器的一、二次電壓之比與一、二次繞組匝數(shù)變壓器的一、二次電壓之比與一、二次繞組匝數(shù)之比相等，即：之比相等，即：T2NUT1UKU 2121NNUU 被測(cè)電壓被測(cè)電壓 UT1 與二次繞組電壓與二次繞組電壓 UT2 的關(guān)系為的關(guān)系為( (5 - 7) )3工作特性及技術(shù)要求工作特性及技術(shù)要求第

11、三節(jié)互感器第三節(jié)互感器以上的工作原理是理想工作原理，實(shí)際工作特性以上的工作原理是理想工作原理，實(shí)際工作特性不同于理想的工作特性：不同于理想的工作特性：( (2) )電壓互感器一次繞組電壓與二次繞組電壓的相電壓互感器一次繞組電壓與二次繞組電壓的相位關(guān)系不再是理想的位關(guān)系不再是理想的 180 ，而是，而是 180 ，角，角 稱為稱為電壓互感器的相角誤差，簡(jiǎn)稱角差電壓互感器的相角誤差，簡(jiǎn)稱角差。( (1) )一次、二次繞組的電壓之比不再等于它們的匝一次、二次繞組的電壓之比不再等于它們的匝數(shù)比。根據(jù)額定電壓確定餓被測(cè)電壓數(shù)比。根據(jù)額定電壓確定餓被測(cè)電壓 UT1 和按實(shí)際變和按實(shí)際變比確定的被測(cè)電壓比確

12、定的被測(cè)電壓 UT1 之間存在差異，稱變比誤差，之間存在差異，稱變比誤差，簡(jiǎn)稱比差，用簡(jiǎn)稱比差，用 U 表示。表示。第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器無(wú)論是比差還是角差，要求他們?cè)叫≡胶茫粺o(wú)論是比差還是角差，要求他們?cè)叫≡胶?，但不可能使之為零?？赡苁怪疄榱恪１肀?5 - 3電壓互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)和允許誤差電壓互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)和允許誤差二、電流互感器二、電流互感器圖圖 5 - 14電流互感器接線圖電流互感器接線圖1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器利用電流互感器測(cè)量時(shí)，利用電流互感器測(cè)量時(shí)，應(yīng)使一次線圈應(yīng)使一次線圈 L1 - L2 與被與被測(cè)電路串聯(lián)，而測(cè)量?jī)x表全測(cè)電路串聯(lián)，而測(cè)量?jī)x表全部串聯(lián)接入二次

13、線圈部串聯(lián)接入二次線圈 K1 - K2 回路中?；芈分?。電流互感器相當(dāng)于一個(gè)電流互感器相當(dāng)于一個(gè)“降流降流”變壓器，一次線圈變壓器，一次線圈的匝數(shù)遠(yuǎn)比二次線圈的匝數(shù)的匝數(shù)遠(yuǎn)比二次線圈的匝數(shù)少。少。2工作原理及特性工作原理及特性第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器電流互感器的一、二次線圈中的電流具有如下關(guān)電流互感器的一、二次線圈中的電流具有如下關(guān)系系接入二次線圈回路中的電流表、功率表和電度表接入二次線圈回路中的電流表、功率表和電度表的電流線圈的阻抗很小，所以工作中的電流互感器的的電流線圈的阻抗很小，所以工作中的電流互感器的工作狀態(tài)接近于短路。工作狀態(tài)接近于短路。理想變壓器一、二次繞組的電流與一、二次繞組理想

14、變壓器一、二次繞組的電流與一、二次繞組的匝數(shù)的函數(shù)關(guān)系為：的匝數(shù)的函數(shù)關(guān)系為：1221NNII T2N1T1IKI ( (5 - 9) )2工作原理及特性工作原理及特性第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器式中，式中，K1 為電流互感器的實(shí)際電流變化。電流互為電流互感器的實(shí)際電流變化。電流互感器角差的規(guī)定與電壓互感器相同。感器角差的規(guī)定與電壓互感器相同。與電壓互感器同理，實(shí)際運(yùn)行中的電流互感器也與電壓互感器同理，實(shí)際運(yùn)行中的電流互感器也存在比差和角差，即存在比差和角差，即11N11KKK ( (5 - 10) )第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器表表 5 - 4電流互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)和允許誤差電流互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)和

15、允許誤差三、互感器的使用方法三、互感器的使用方法第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器( (3) )電壓互感器的二次線圈絕對(duì)不允許短路。電壓互感器的二次線圈絕對(duì)不允許短路。( (1) )正確選擇電壓互感器。正確選擇電壓互感器。( (4) )電壓互感器的二次線圈、鐵心及外殼必須可靠電壓互感器的二次線圈、鐵心及外殼必須可靠接地。接地。( (2) )根據(jù)接線標(biāo)識(shí)牌正確接線。根據(jù)接線標(biāo)識(shí)牌正確接線。1電壓互感器的使用方法電壓互感器的使用方法第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器( (3) )電流互感器的二次線圈不允許斷路。電流互感器的二次線圈不允許斷路。( (1) )正確選擇電流互感器。正確選擇電流互感器。( (4) )電壓互感

16、器的二次線圈、外殼等必須接地。電壓互感器的二次線圈、外殼等必須接地。( (2) )根據(jù)接線標(biāo)識(shí)牌正確接線。根據(jù)接線標(biāo)識(shí)牌正確接線。2電流互感器的使用方法電流互感器的使用方法四、互感器的應(yīng)用四、互感器的應(yīng)用第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器1鉗形電流表鉗形電流表圖圖 5 - 16鉗形電流表鉗形電流表鉗形電流表的準(zhǔn)確度較低。鉗形電流表的準(zhǔn)確度較低。鉗形電流表是由鉗形電流表是由“穿心式穿心式”電電流互感器和電流表組成的。流互感器和電流表組成的。鉗形電流表的測(cè)量機(jī)構(gòu)一般采用磁電系表頭，通鉗形電流表的測(cè)量機(jī)構(gòu)一般采用磁電系表頭，通過(guò)各整個(gè)元件構(gòu)成交流電流表。過(guò)各整個(gè)元件構(gòu)成交流電流表。當(dāng)握緊扳手時(shí)，鉗形貼心張當(dāng)握

17、緊扳手時(shí)，鉗形貼心張口，這樣被測(cè)電流通過(guò)的導(dǎo)線可口，這樣被測(cè)電流通過(guò)的導(dǎo)線可直接穿過(guò)鐵心缺口。直接穿過(guò)鐵心缺口。第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器功率表的界限必須遵守功率表的界限必須遵守“發(fā)電機(jī)端發(fā)電機(jī)端”原則，下面介原則，下面介紹幾種常見的接線方式：紹幾種常見的接線方式：在高電壓、大電流電路中進(jìn)行測(cè)量時(shí)在高電壓、大電流電路中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了擴(kuò)大功為了擴(kuò)大功率表的量程和保證測(cè)量工作安全地進(jìn)行率表的量程和保證測(cè)量工作安全地進(jìn)行，必須使用互感必須使用互感器。器。2互感器在功率測(cè)量中的應(yīng)用互感器在功率測(cè)量中的應(yīng)用( (1) )功率表通過(guò)電功率表通過(guò)電流互感器接入電路，流互感器接入電路，如圖如圖 5-18 所示

18、。所示。圖圖 5 - 18功率表接入方式的比較功率表接入方式的比較第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器( (3) )三相功率表和儀用互感器的接線，如圖三相功率表和儀用互感器的接線，如圖 5-20 和圖和圖 5-21 所示。所示。圖圖 5 - 19功率表通過(guò)儀用互感器接入電路功率表通過(guò)儀用互感器接入電路( (2) )功率表通過(guò)互感器接入電路，如圖功率表通過(guò)互感器接入電路，如圖 5-19 所示。所示。第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器圖圖 5 - 20二元三相功率表經(jīng)儀用互感器接入電路二元三相功率表經(jīng)儀用互感器接入電路第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器圖圖 5 - 21三元三相功率表經(jīng)互感器接入被測(cè)電路的接線圖三元三相功率表經(jīng)互感器接入被測(cè)電路的接線圖第三節(jié)互感器第三節(jié)互感器電度表通過(guò)互感器接入被測(cè)電路時(shí)，其胡歌拿起電度表通過(guò)互感器接入被測(cè)電路時(shí)，其胡歌拿起的界限要求與功率表通過(guò)互感器接入電路時(shí)相同。的界限要求與功率表通過(guò)互感器接入電路時(shí)相