電能計(jì)量課件4

電能計(jì)量技術(shù)

第二章第二章交流感應(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、絕對誤差二、相對誤差三、電能表的誤差

一、絕對誤差

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。

絕對誤差是被測電量的測得值與實(shí)際值（也稱真值）之差，可表示為△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。二、相對誤差

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斷測量的精度了。為了評價(jià)測量的精度，又提出了相對誤差的概念。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)定條件下測得的相對誤差。電能表的準(zhǔn)確等級就是根據(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)。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。

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

4．補(bǔ)償力力矩MB為了補(bǔ)償償電流抑抑制力矩矩、摩擦擦力矩和和電流流鐵芯非非線性影影響引起起的負(fù)誤誤差，在在電能表表結(jié)構(gòu)中中設(shè)置輕輕負(fù)載調(diào)調(diào)整裝置置，用以以產(chǎn)生和和驅(qū)動(dòng)力力矩方向向相同的的附加力力矩，以以補(bǔ)償上上述因素素引起的的誤差，，稱為補(bǔ)補(bǔ)償力矩矩。為獲得得補(bǔ)償償力矩矩，我我們在在電壓磁磁極下下面設(shè)設(shè)置銅銅片A，一、電電能表表的附附加力力矩一、電電能表表的附附加力力矩補(bǔ)償力力矩與與外加加電壓壓有關(guān)關(guān)，只只要電電能表表接上上電壓壓，不不論電電能表表是否否有負(fù)負(fù)載電電流，，補(bǔ)償償力矩矩總是是存在在。上述抑抑制力力矩、、摩擦擦力矩矩、電電流鐵鐵芯曲曲線的的非線線性影二、感感應(yīng)式式電外界條條件改改變后后，電電能表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，簡稱電壓誤差γu。電壓誤差特性如圖2-3所示。

2．溫度度影響響一般把把標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)溫度度規(guī)定定為﹢﹢20℃。當(dāng)電電能表表所處處的環(huán)環(huán)境溫溫度與與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)溫度度不同同時(shí)，，從而而產(chǎn)生生附加加誤差差，稱稱它為為溫度度誤差差γt，溫度度誤差差特性性如圖圖2-4所示。。二、感感應(yīng)式式電能能表的的附加加誤差差3．頻當(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、感感應(yīng)式式電能能表的的附加加誤差差第三節(jié)節(jié)交交流流感應(yīng)應(yīng)式電電能表表的負(fù)負(fù)載特特性曲曲線電能表表運(yùn)行行時(shí)，，力矩矩平衡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。

對曲線線分四四個(gè)區(qū)區(qū)域來來分析析1．負(fù)載載電流流低于于標(biāo)定定值的的5％時(shí)2．負(fù)載載電流流在基基本電電流的的5%～30％時(shí)3．負(fù)載載電流流在基基本電電流的的30％～100％時(shí)4．負(fù)載載電流流大于于基本本電流流的100％以以上上時(shí)時(shí)第三三節(jié)節(jié)交交流流感感應(yīng)應(yīng)式式電電能能表表的的負(fù)負(fù)載載特特性性曲曲線線第四四節(jié)節(jié)交交流流感感應(yīng)應(yīng)式式電電能能表表的的誤誤差差調(diào)調(diào)整整裝裝置置一、、滿負(fù)負(fù)載載調(diào)調(diào)整整裝裝置置二、、相位位角角調(diào)調(diào)整整裝裝置置三、、輕負(fù)負(fù)載載調(diào)調(diào)整整裝裝置置四、、靈敏敏度度和和防防潛潛動(dòng)動(dòng)裝裝置置一、、滿滿負(fù)負(fù)載載調(diào)調(diào)整整裝裝置置制動(dòng)動(dòng)力力矩矩的的調(diào)調(diào)整整是是在在額額定定電電壓壓、、基基本本電電流流、、功功率率因因數(shù)數(shù)等等于于1的條條件件下下進(jìn)進(jìn)行行，，我我們們稱稱之之為為滿滿負(fù)負(fù)載載調(diào)調(diào)整整。。轉(zhuǎn)盤盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速1．改改變變作作用用力力臂臂的的滿滿負(fù)負(fù)載載調(diào)調(diào)整整裝裝置置固定定制制動(dòng)動(dòng)磁磁通通量量ΦT，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)或或平平移移制制動(dòng)磁鐵的位置置，以達(dá)到改改變作用力臂hT。如圖2-10所示。2．改變制動(dòng)磁磁通的滿負(fù)載載調(diào)整裝置常用的方法有有：一、滿負(fù)載調(diào)調(diào)整裝置（1）轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)磁磁鐵，使其逐逐漸離開轉(zhuǎn)盤盤，以改變穿穿過轉(zhuǎn)盤的制制動(dòng)磁通量。。（2）用磁分路方方法。固定制制動(dòng)磁鐵的位位置，在磁鐵鐵上設(shè)置可移移動(dòng)的分磁鐵鐵片，使制動(dòng)動(dòng)磁通量ΦT經(jīng)分磁鐵片形形成分流，改改變分磁鐵片片位置，就改改變了磁通ΦT的分磁量，也也就是改變通通過轉(zhuǎn)盤的制制動(dòng)磁通量。二、相位角調(diào)調(diào)整裝置在感應(yīng)式電能能表的工作原原理中講述了了電能表實(shí)現(xiàn)現(xiàn)正確計(jì)量的的第三個(gè)條件件是：應(yīng)滿足足正交條件，，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)時(shí)，電能表就就要產(chǎn)生計(jì)量量誤差。在額定電壓、、基本電流和和cosφ=0.5情況下，調(diào)節(jié)節(jié)電流工作磁磁通和電壓工工作磁通間的的相位角，使使其滿足φ＋ψ=士90°關(guān)系的調(diào)整裝裝置，稱為相相位角調(diào)整裝裝置。改變?chǔ)罥角的相位角調(diào)調(diào)整裝置圖2-11（α）所示的相位位角調(diào)整裝置置，由絕緣銅銅線在電流鐵鐵芯1上繞制的附加加線圈2（3～5匝）和串接康康銅線3組成。移動(dòng)電電阻線上的短短路滑塊4，可改變回路路的有效長度度（即回路的的電阻），從從而改變回路路中的感應(yīng)電電流IK。二、相位角調(diào)調(diào)整裝置三、輕負(fù)載調(diào)調(diào)整裝置用改善輕負(fù)載載范圍內(nèi)的負(fù)負(fù)載特性曲線線來調(diào)整補(bǔ)償償力矩的機(jī)構(gòu)構(gòu)，稱為輕負(fù)負(fù)載調(diào)整裝置置。所有輕負(fù)載調(diào)調(diào)整裝置的原原理與產(chǎn)生補(bǔ)補(bǔ)償力矩的原原理相同，即即在電壓鐵芯芯磁極附近設(shè)設(shè)置可移動(dòng)的的金屬部件，，以造成電壓壓磁通對轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)元件的對稱稱軸成不對稱稱分布，從而而形成在空間間上和時(shí)間上上都有差異的的兩部分電壓壓磁通，相互互作用形成補(bǔ)補(bǔ)償力矩。根據(jù)上述原理理制造的一種種主要類型的的輕負(fù)載調(diào)整整裝置如圖四、靈敏敏度和防防潛動(dòng)裝裝置1．靈敏度度在額定電電壓，額額定頻率率，cosφφ=1.0的條件下下，當(dāng)負(fù)負(fù)載電流流達(dá)到能能使電能能表轉(zhuǎn)盤盤開始不不停地轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的啟啟動(dòng)電流流值時(shí)，，此值與與電能表表基本電電流Ib之比值，，稱為電電能表的的靈敏度度，用字字母S表示。即即2．潛動(dòng)及及防潛裝裝置有時(shí)經(jīng)過過輕負(fù)載載調(diào)整以以后，可可能出現(xiàn)現(xiàn)這樣一一種現(xiàn)象象，即電電流回路路沒有接接入負(fù)載載，而電電能表的的轉(zhuǎn)盤在在緩慢地地轉(zhuǎn)動(dòng)，，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱為為電壓潛潛動(dòng)，簡簡稱潛動(dòng)動(dòng)。潛動(dòng)力矩矩是客觀觀存在的的，如果果當(dāng)負(fù)載載電流為為零時(shí)，，外加電電壓為額額定電壓壓的80％～110％時(shí)，電電能表轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)不超超過1r，那么我我們認(rèn)為為這種潛潛動(dòng)是允允許的。。為此，在在電能表表中設(shè)置置防潛裝裝置。如如圖2-15所示，四、靈敏敏度和防防潛動(dòng)裝裝置最后應(yīng)指指出：在進(jìn)行電電