電能計(jì)量技術(shù)第一章2

1、電能計(jì)量技術(shù)第一章第一章第一章 交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理第一節(jié)第一節(jié) 單相交流感應(yīng)式有功電能表的結(jié)構(gòu)單相交流感應(yīng)式有功電能表的結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 單相交流感應(yīng)式有功電能表的工作原理單相交流感應(yīng)式有功電能表的工作原理 第三節(jié)第三節(jié) 三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 計(jì)度器的積算原理計(jì)度器的積算原理 第一節(jié)第一節(jié) 單相交流感應(yīng)式有功電能表的結(jié)構(gòu)單相交流感應(yīng)式有功電能表的結(jié)構(gòu)感應(yīng)式電能表的優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)方便、調(diào)整容易。缺點(diǎn)是 體積大、制造精度不容易提高。 一一 、電能表的分類(lèi)電能表的分類(lèi) 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)

2、電能表的結(jié)構(gòu)一一 、電能表的分類(lèi)、電能表的分類(lèi) 可分為交流電能表和直流電能表 可分為感應(yīng)式電能表和電子式電能表 可分為普通安裝式電能表 (0.2、0.5、1.0、2.0、3.0級(jí) )和攜帶式精密級(jí)電能表(0.01、0.02、0.05、0.1、0.2 級(jí)) 可分為工業(yè)與民用電能表及特殊用途電能表1.按使用電源性質(zhì)分類(lèi)2.按結(jié)構(gòu)及原理分類(lèi)3.按準(zhǔn)確度等級(jí)分類(lèi)4.按用途分類(lèi)二二 、電能表的結(jié)構(gòu)、電能表的結(jié)構(gòu) 電能表一般由測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu)和輔助部件輔助部件這兩大部分組成（一）測(cè)量機(jī)構(gòu)(圖1-1） 測(cè)量機(jī)構(gòu)是電能表實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量的核心部分,它由驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)元件 、轉(zhuǎn)動(dòng)元件、轉(zhuǎn)動(dòng)元件 、制動(dòng)元件、制動(dòng)元件

3、、軸承和計(jì)度器軸承和計(jì)度器五大部分組成。 1 1驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)元件 ( (電磁元件電磁元件) ) 包括電壓元件和電流元件 它的作用是接受被測(cè)電路的電壓和電流，并產(chǎn)生交變磁通，此交變磁通通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，在轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，交變磁通和感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）電壓元件 由電壓鐵芯1、電壓線(xiàn)圈13和回磁極12組成 電壓鐵芯采用0.350.5 mm厚的硅鋼片疊成 電壓線(xiàn)圈的特點(diǎn)是匝數(shù)多、 線(xiàn)徑細(xì)。 電壓線(xiàn)圈接到被測(cè)電路的電壓回路，與負(fù)載是并聯(lián)連接。二二 、電能表的結(jié)構(gòu)、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）（測(cè)量機(jī)構(gòu)）二二 、電能表的結(jié)構(gòu)、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）（測(cè)量機(jī)構(gòu)） 電能表接入被測(cè)電路

4、后，不論有無(wú)負(fù)載電流，電壓線(xiàn)圈總是帶電，成年累月地消耗電能 ，一般要求功率消耗不超過(guò)1.5W。 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。（2）電流元件 由電流元件由電流鐵芯2和電流線(xiàn)圈14組成。 電流鐵芯是由0.350.5mm厚的優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊成“U”形，電流線(xiàn)圈通常分為匝數(shù)相等的兩部分，分別繞在“U”形鐵芯的兩柱上，其繞向相反，以保證電流磁通在鐵芯內(nèi)的方向相同，如圖1-3所示。 電流線(xiàn)圈的特點(diǎn)是匝數(shù)少、線(xiàn)徑粗 電流線(xiàn)圈接到被測(cè)電路后，與負(fù)載是串聯(lián)連接。二二 、電能表的結(jié)構(gòu)、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）（測(cè)量機(jī)構(gòu)） 驅(qū)動(dòng)元件的布置形式 驅(qū)動(dòng)元件相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)的位置，可分為切線(xiàn)式和輻射式兩

5、種。切線(xiàn)式驅(qū)動(dòng)元件垂直于轉(zhuǎn)盤(pán)半徑方向放置，如圖1-4(a)所示；輻射式驅(qū)動(dòng)元件平行于轉(zhuǎn)盤(pán)半徑方向放置，如圖1-4(b)所示。 2 2轉(zhuǎn)動(dòng)元件轉(zhuǎn)動(dòng)元件 由轉(zhuǎn)盤(pán)3和轉(zhuǎn)軸4組成，轉(zhuǎn)盤(pán)用純鋁板制成，轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣涂以計(jì)算轉(zhuǎn)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(jì)度器9上的蝸輪7相嚙合，轉(zhuǎn)軸上還裝有鋼絲制成的防潛針，用以防止?jié)搫?dòng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)元件的作用是在電能表工作時(shí)，把轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)傳遞給計(jì)度器。 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）（測(cè)量機(jī)構(gòu)）3 3制動(dòng)元件制動(dòng)元件 由永久磁鐵及其調(diào)整裝置組成。 它的作用是產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)力矩方向相反的制動(dòng)力矩，以便使轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與被測(cè)電路的功率成正

6、比。 制動(dòng)元件按永久磁鐵的結(jié)構(gòu)形式及 其在轉(zhuǎn)盤(pán)上的布置方式，可分為 如圖1-6所示的幾種。 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）（測(cè)量機(jī)構(gòu)） 4 4軸承軸承 它由上、下軸承組成，上軸承位于轉(zhuǎn)軸上端，起定位和導(dǎo)向作用。它由上、下軸承組成，上軸承位于轉(zhuǎn)軸上端，起定位和導(dǎo)向作用。圖圖1-71-7為一種常見(jiàn)的上軸承結(jié)構(gòu)。下軸承位于轉(zhuǎn)軸下端，用以支撐轉(zhuǎn)為一種常見(jiàn)的上軸承結(jié)構(gòu)。下軸承位于轉(zhuǎn)軸下端，用以支撐轉(zhuǎn)動(dòng)元件的全部重量，現(xiàn)代電能表的軸承結(jié)構(gòu)主要有兩種。動(dòng)元件的全部重量，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。它又可分為單寶石和雙寶石軸承，其結(jié)構(gòu)的基本）鋼珠寶石軸承。它又可分

7、為單寶石和雙寶石軸承，其結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型有三種，如類(lèi)型有三種，如圖圖1-81-8所示。所示。 （2 2）磁力軸承。它的類(lèi)型主要有兩種，如）磁力軸承。它的類(lèi)型主要有兩種，如圖圖l-9l-9所示。磁推軸承利用下所示。磁推軸承利用下軸承采用的磁鐵之間的排斥力支撐轉(zhuǎn)動(dòng)元件，而磁懸軸承利用上軸承軸承采用的磁鐵之間的排斥力支撐轉(zhuǎn)動(dòng)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)動(dòng)元件懸浮于空間。采用的磁鐵之間的吸引力，將轉(zhuǎn)動(dòng)元件懸浮于空間。 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)） 5 5計(jì)度器計(jì)度器 計(jì)度器的作用是累計(jì)電能表轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)，并通過(guò)齒輪比換算為電能單位的指示值。目前，計(jì)度

8、器主要有兩種形式：指針式和字輪式。它們的板面如圖1-10所示。較常見(jiàn)的為字輪式計(jì)度器，其結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。 字輪式計(jì)度器有一個(gè)重要的參數(shù)即傳動(dòng)比。 計(jì)度器的傳動(dòng)比是指其末位字輪轉(zhuǎn)一圈時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)。 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）、電能表的結(jié)構(gòu)（測(cè)量機(jī)構(gòu)）（二）輔助部件它包括底座、表蓋、基架、端鈕盒和銘牌。1底座 底座的作用是將電能表基架、端鈕盒及表蓋固定在它的上面，并供電能表安裝固定用。2表蓋 表蓋起密封和保護(hù)作用，通過(guò)透明部分可以看到轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)和計(jì)度器的示數(shù)。二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）3基架 基架的作用是用來(lái)支撐和固定測(cè)量機(jī)構(gòu)及調(diào)整裝置。4端鈕盒 它的作用

9、是用來(lái)將測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流、電壓線(xiàn)圈與被測(cè)電路相連接。5銘牌 銘牌可以固定在計(jì)度器框架上，也可附在表蓋上，示意圖如圖1-12所示。銘牌上標(biāo)志的含義分別說(shuō)明如下： 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件） (1)(1)計(jì)量單位名稱(chēng)或符號(hào)，如有功電能表為計(jì)量單位名稱(chēng)或符號(hào)，如有功電能表為“千瓦千瓦時(shí)時(shí)”或或“kWhkWh”,”,無(wú)功電能表為無(wú)功電能表為“千乏千乏時(shí)時(shí)”或或“kvarhkvarh”。 (2) (2)字輪式計(jì)度器的窗口，整數(shù)位和小數(shù)位用不同顏色區(qū)字輪式計(jì)度器的窗口，整數(shù)位和小數(shù)位用不同顏色區(qū)分，中間有小數(shù)點(diǎn)。分，中間有小數(shù)點(diǎn)。 (3) (3) 電能表的名稱(chēng)及型號(hào)，如電能表

10、的名稱(chēng)及型號(hào)，如 DD862-4DD862-4型。我國(guó)對(duì)電能表型。我國(guó)對(duì)電能表型號(hào)的表示方式規(guī)定如型號(hào)的表示方式規(guī)定如表表1-11-1所示。所示。 (4) (4) 基本電流和額定最大電流，其中基本電流用基本電流和額定最大電流，其中基本電流用I Ib b表示；表示；額定最大電流用額定最大電流用maxmax表示，如表示，如5 5（2020）A A，即電能表的基本，即電能表的基本電流為電流為5 5，額定最大電流為，額定最大電流為2020。若電能表常數(shù)中已考慮。若電能表常數(shù)中已考慮互感器變比，還應(yīng)標(biāo)明互感器變比，如互感器變比，還應(yīng)標(biāo)明互感器變比，如100010005 5。 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部

11、件）、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）表示用途分類(lèi)：A-安培小時(shí)計(jì)；D-多功能；H-總耗；M-脈沖；S-全電子式；Y-預(yù)付費(fèi)；F-復(fù)費(fèi)率(5) 額定電壓，指的是確定電能表有關(guān)特性的電壓值，以Ue表示。三相三線(xiàn)電能表以相數(shù)乘以線(xiàn)電壓表示，如3380V；三相四線(xiàn)電能表則以相數(shù)乘以相電壓線(xiàn)電壓表示，如3220380V；單相電能表則以電壓線(xiàn)路接線(xiàn)端上的電壓表示，如220。如果電能表通過(guò)測(cè)量用互感器接入電路，并且在常數(shù)中已考慮互感器變比時(shí)，應(yīng)標(biāo)明互感器變比，如36000/100V。(6)額定頻率，我國(guó)工業(yè)頻率規(guī)定為50z。(7)電能表常數(shù)，指的是電能表計(jì)度器的指示數(shù)和轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)之間的比例常數(shù)，用C表示，如C720

12、/（kWh），說(shuō)明轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了720，計(jì)度器的指示數(shù)增加1kWh。 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件） (8) 準(zhǔn)確度等級(jí)（精度），以圓圈中的等級(jí)數(shù)字表示，無(wú)標(biāo)志時(shí)，單相電能表視為2.0級(jí)。 (9) 耐受環(huán)境條件的能力，分為P、S、A、B四組。 (10) 條形碼， 二二 、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）、電能表的結(jié)構(gòu)（輔助部件）是一組黑白相間的條紋組成的標(biāo)志。它能將電能表銘牌上的所有信息是一組黑白相間的條紋組成的標(biāo)志。它能將電能表銘牌上的所有信息按一定的規(guī)律設(shè)置成一組條形碼，通過(guò)條形碼掃描器可將電能表的按一定的規(guī)律設(shè)置成一組條形碼，通過(guò)條形碼掃描器可將電能表的信息輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)

13、算機(jī)自動(dòng)建立每只電能表的檔案。信息輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)建立每只電能表的檔案。電能表的質(zhì)量是以準(zhǔn)確度等級(jí)、過(guò)負(fù)載能力和一次電能表的質(zhì)量是以準(zhǔn)確度等級(jí)、過(guò)負(fù)載能力和一次使用壽命等幾項(xiàng)指標(biāo)為主要標(biāo)志。使用壽命等幾項(xiàng)指標(biāo)為主要標(biāo)志。第二節(jié)第二節(jié) 單相交流感應(yīng)式有功電能表的工作原理單相交流感應(yīng)式有功電能表的工作原理 一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 二、制動(dòng)力矩 三、轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)載消耗電能的關(guān)系 四、單相感應(yīng)式電能表的相量圖 一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 當(dāng)電能表接入被測(cè)電路并接通負(fù)載后，則轉(zhuǎn)盤(pán)便開(kāi)始不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)所以能轉(zhuǎn)動(dòng)，就是因?yàn)槭艿侥撤N電磁力形成的驅(qū)動(dòng)力

14、矩作用，即轉(zhuǎn)盤(pán)是個(gè)導(dǎo)體，其上有電流通過(guò)(形成了載流導(dǎo)體)，在磁場(chǎng)作用下受力矩作用而轉(zhuǎn)動(dòng)。 1通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的磁通 當(dāng)電能表的電壓線(xiàn)圈和電流線(xiàn)圈接到被測(cè)電路后，相應(yīng)地當(dāng)電能表的電壓線(xiàn)圈和電流線(xiàn)圈接到被測(cè)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，如可以分別確定出磁通的方向，如圖圖1-141-14所示。所示。一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 電壓線(xiàn)圈2通以電壓u時(shí)，線(xiàn)圈中有iU通過(guò)，按圖1-14所示的電壓、電流正方向，根據(jù)右手螺旋法則，確定出磁通U的正方向。磁通所通過(guò)的路徑是一個(gè)閉

15、合回路，據(jù)此分析出磁通U的路徑分成兩部分：（1）磁通UF 。它通過(guò)的路徑是由中心柱出發(fā)經(jīng)上磁軛，再沿兩邊柱到下磁軛，然后回到中心柱形成閉合回路，即 上磁軛上磁軛中心柱中心柱下磁軛下磁軛兩邊柱兩邊柱 （2）磁通U。它通過(guò)的路徑是中心柱中心柱上磁軛上磁軛兩邊柱兩邊柱回磁極回磁極氣隙氣隙氣隙氣隙轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán)一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 磁通U路徑穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)，稱(chēng)為電壓工作磁通，磁通UF路徑不穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)，稱(chēng)為電壓非工作磁通 當(dāng)負(fù)載電流i通過(guò)電流線(xiàn)圈4時(shí)，產(chǎn)生了磁通I，它也分為兩部分。（1）磁通I ，它通過(guò)的路經(jīng)是（2）磁通IF 它通過(guò)的路徑一部分是沿電流鐵芯、回磁極到電流鐵芯

16、另一邊柱構(gòu)成回路；另一部分是電流線(xiàn)圈的漏磁通，沿氣隙而閉合。 同理，穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的磁通I稱(chēng)為電流工作磁通電流鐵芯氣隙轉(zhuǎn)盤(pán)氣隙氣隙轉(zhuǎn)盤(pán)氣隙電壓鐵芯一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 電壓工作磁通U一次穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)，電流工作磁通I從不同位置兩次穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)構(gòu)成回路，對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)而言，相當(dāng)于有大小相等方向相反的兩個(gè)電流工作磁通I和I通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)，如圖l-15所示。 現(xiàn)規(guī)定：磁通從下往上通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)為N極，以“ ”表示，磁通從上往下通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)為S極，以“”表示，所以轉(zhuǎn)盤(pán)上三個(gè)磁極的位置分別為A1（N極）、A2（N極）、A3（S極）。 一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式

17、交變的工作磁通交變的工作磁通I I、I I和和U U穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，各工作磁通產(chǎn)生穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，各工作磁通產(chǎn)生相應(yīng)遲后相應(yīng)遲后90o90o的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ePIePI、e ePI PI 和和ePUePU以及感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流iPIiPI、i iPIPI和和iPUiPU，這就是轉(zhuǎn)盤(pán)上電流產(chǎn)生的原因。，這就是轉(zhuǎn)盤(pán)上電流產(chǎn)生的原因。2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 由于磁通I、I和U隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，可畫(huà)出各工作磁通隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖1-17（）所示。當(dāng)磁通穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，在轉(zhuǎn)盤(pán)上呈現(xiàn)的磁極極性及磁通量的大小也在變化，對(duì)時(shí)間t1至t4各瞬時(shí)來(lái)說(shuō)，它們的變化情況如圖1-17（b）所示。一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩

18、表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 從圖從圖1-171-17（b b）中得到，穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)磁通最大值從磁極）中得到，穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)磁通最大值從磁極A1A1向磁極向磁極A3A3逐漸移動(dòng)，也就是說(shuō)，在一個(gè)周期內(nèi)，它經(jīng)過(guò)了所有逐漸移動(dòng)，也就是說(shuō)，在一個(gè)周期內(nèi)，它經(jīng)過(guò)了所有3 3個(gè)個(gè)磁極，我們可看作有個(gè)磁場(chǎng)不斷重復(fù)地從磁極磁極，我們可看作有個(gè)磁場(chǎng)不斷重復(fù)地從磁極A1A1移向移向A3A3，這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 3驅(qū)動(dòng)力矩MQ 它表明：電能表的驅(qū)動(dòng)力矩和穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的兩個(gè)工作磁通以及它們之間相位差的正弦值乘積成正比。 sinUIQKM一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 從以

19、上討論中我們得到電能表轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向決定于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向，若改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向，電能表的轉(zhuǎn)向也隨之改變。因此，若電流磁通方向改變（即電流線(xiàn)圈中電流方向改變）或電壓磁通方向改變（即電壓線(xiàn)圈中電流方向改變），都將改變電能表的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。4驅(qū)動(dòng)力矩和負(fù)載功率的關(guān)系 若忽略電能表電壓線(xiàn)圈中的阻抗壓降，則加在電壓線(xiàn)圈上的電壓U與電壓線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E相平衡，即又根據(jù)磁路歐姆定律，流經(jīng)電流線(xiàn)圈的負(fù)載電流I和電流工作磁通I的關(guān)系為要使電能表能正確地測(cè)量有功電能，就要求驅(qū)動(dòng)力矩 MQ必須正比于被測(cè)負(fù)載的有功功率 由此可見(jiàn)，單相有功電能表正確計(jì)量的條件應(yīng)滿(mǎn)足：（1）電流工作磁通I正比于負(fù)載電流I。（2）電壓工作磁通

20、U正比于電壓 U。（3）90o，這一條件稱(chēng)為正交條件。 fWEUUU44. 4UKUUmIIRIW2IKIIKPKUIKUIMQcossin一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 從上面的討論中，可以得出以下結(jié)論： （1）兩個(gè)交變的磁通彼此在時(shí)間上有不同的相位，在空間上有不同的位置，才能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩。 （2）轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由時(shí)間上超前的磁通指向遲后的磁通。 一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式一、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 二、制動(dòng)力矩二、制動(dòng)力矩 為了使轉(zhuǎn)盤(pán)在恒定的負(fù)載功率下做等速旋轉(zhuǎn)，就需對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)施加一個(gè)與驅(qū)動(dòng)力矩大小相等、方向相反的反作用力矩，稱(chēng)為制動(dòng)力矩，為此設(shè)

21、置永久磁鐵。 圖1-19表示出永久磁鐵和轉(zhuǎn)盤(pán)的相對(duì)位置，永久磁鐵1中的磁通T從N極出發(fā)經(jīng)過(guò)氣隙轉(zhuǎn)盤(pán)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(shí)間變化的。制動(dòng)力矩MT。它等于因?yàn)橹苿?dòng)力FT= K1TIT，而感應(yīng)電流IT =K2Tn，所以公式表明制動(dòng)力矩總是和轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速n成正比變化，故能阻止轉(zhuǎn)盤(pán)加速轉(zhuǎn)動(dòng)。 TTThFMnKhnKhnKKMTTTTTTTTT2221二、制動(dòng)力矩二、制動(dòng)力矩 三、轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)載消耗電能的關(guān)系三、轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)載消耗電能的關(guān)系 轉(zhuǎn)盤(pán)穩(wěn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩等于制動(dòng)力矩，即MQMT設(shè)在某段時(shí)間T內(nèi)，負(fù)載功率不變，又設(shè)在T時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)數(shù)為N，

22、則NnT在一定時(shí)間內(nèi)，負(fù)載所消耗的電能和電能表的轉(zhuǎn)數(shù)成正比，因此，通過(guò)記錄轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)度器，可以顯示出負(fù)載在一定時(shí)間內(nèi)所消耗的電能。 TTThnKKP2CPPhKKnTTT2CWCPTnTN四、單相感應(yīng)式電能表的相量圖四、單相感應(yīng)式電能表的相量圖 單相電能表的相量圖，實(shí)際上就是驅(qū)動(dòng)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(guò)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)系，以便從中找到滿(mǎn)足90o的條件。 以電壓線(xiàn)圈中的電流為參考相量以電壓線(xiàn)圈中的電流為參考相量，畫(huà)出相量圖如圖1-20所示。 第三節(jié)第三節(jié) 三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu) 三相電能表是由單相電

23、能表發(fā)展而成的，同樣由驅(qū)動(dòng)元件、轉(zhuǎn)動(dòng)元件、制動(dòng)元件和計(jì)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)主要區(qū)別在主要區(qū)別在于于： 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(dòng)力矩是共同作用在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件上，并由一個(gè)計(jì)度器指示三相電路消耗的總電能。第三節(jié)第三節(jié) 三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)三相交流感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)一、一、三相三線(xiàn)電能表三相三線(xiàn)電能表 二、二、三相四線(xiàn)電能表三相四線(xiàn)電能表一、三相三線(xiàn)電能表一、三相三線(xiàn)電能表 三相三線(xiàn)電能表有兩組電磁元件，它的轉(zhuǎn)動(dòng)元件可分為雙轉(zhuǎn)盤(pán)和單轉(zhuǎn)盤(pán)兩種。 1兩元件雙轉(zhuǎn)盤(pán)式三相三線(xiàn)電能表圖圖1-221-22（）是兩元件雙轉(zhuǎn)盤(pán)式三相三線(xiàn)電能表的結(jié)構(gòu)示意圖

24、。它的特點(diǎn)是：它的特點(diǎn)是：兩組電磁元件分別作用在每一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)同軸，作用在轉(zhuǎn)動(dòng)元件上的驅(qū)動(dòng)力矩決定于兩組電磁元件產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩的代數(shù)和。 2兩元件單轉(zhuǎn)盤(pán)式三相三線(xiàn)電能表 圖1-22（b）是兩元件單轉(zhuǎn)盤(pán)式三相三線(xiàn)電能表的結(jié)構(gòu)示意圖。它的特點(diǎn)是：它的特點(diǎn)是：一、三相三線(xiàn)電能表一、三相三線(xiàn)電能表 兩組電磁元件共同作用在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，重量較雙轉(zhuǎn)盤(pán)輕，摩擦力矩小，對(duì)提高電能表的靈敏度和延長(zhǎng)使用壽命等有好處。 二、三相四線(xiàn)電能表二、三相四線(xiàn)電能表 在三相四線(xiàn)電能表中，有三組電磁元件，共用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可以有雙轉(zhuǎn)盤(pán)式或三轉(zhuǎn)盤(pán)式。1三元件雙轉(zhuǎn)盤(pán)式三相四線(xiàn)電能表 圖1-23（）是三元件雙轉(zhuǎn)盤(pán)式三相四線(xiàn)電能

25、表的結(jié)構(gòu)示意圖。它的特點(diǎn)是：它的特點(diǎn)是：有三組電磁元件，其中一組電磁元件單獨(dú)作用在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，另外兩組電磁元件共同作用在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，兩轉(zhuǎn)盤(pán)同軸。作用在轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)力矩取決于三組電磁元件產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩的代數(shù)和。2三元件三轉(zhuǎn)盤(pán)式三相四線(xiàn)電能表 圖1-23（b）是三元件三轉(zhuǎn)盤(pán)式三相四線(xiàn)電能表的結(jié)構(gòu)示意圖。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 每組電磁元件都分別單獨(dú)作用于一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，三個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)同軸，這樣可以減少各相之間電磁干擾及潛動(dòng)力矩。它的缺點(diǎn)在于外形尺寸大，材料浪費(fèi)多，由于轉(zhuǎn)動(dòng)元件的重量增加，使下軸承的摩擦力矩增大，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力矩增加，影響電能表的壽命。第四節(jié)第四節(jié) 計(jì)度器的積算原理計(jì)度器的積算原理 一、計(jì)度器容量 二、計(jì)度器系數(shù)CJ 三、電能表常數(shù)C、計(jì)度器系數(shù)CJ 和傳動(dòng)比k之間的關(guān)系 一、計(jì)度器容量一、計(jì)度器容量 我們把計(jì)度器中最右側(cè)的一位字輪，稱(chēng)為末位字輪，把最左側(cè)的一位字輪，稱(chēng)為首位字輪。當(dāng)首位字輪轉(zhuǎn)一周，則計(jì)度器各位字輪的示數(shù)都完成了從“0”到“9”的改變，這時(shí)，我們稱(chēng)計(jì)度器翻轉(zhuǎn)了一次。計(jì)度器翻轉(zhuǎn)一次所需時(shí)間，是由通過(guò)電能表的功率、計(jì)度器字輪的位數(shù)、計(jì)度器的傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)盤(pán)的額定轉(zhuǎn)速等決定，用計(jì)度器容量來(lái)說(shuō)明。 計(jì)度器容量是這樣定義的：計(jì)度器容量是這樣定義的：電能表在額定最大功率下運(yùn)行，計(jì)度器各位字輪的示數(shù)都從“0”變到“9”所需