電能表計(jì)量原理演示

（優(yōu)選）電能表計(jì)量原理當(dāng)前第1頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1瞬時(shí)功率、瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無(wú)功功率

電源u(t)

給負(fù)載

Z供電，則有電流i(t)

流過(guò)負(fù)載，并對(duì)負(fù)載做功，在某一時(shí)刻t，電源輸送給負(fù)載的功率定義為瞬時(shí)功率。1.1.1瞬時(shí)功率當(dāng)前第2頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.1瞬時(shí)功率

瞬時(shí)功率正弦電路當(dāng)前第3頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.1瞬時(shí)功率

1）瞬時(shí)功率可正可負(fù)，時(shí)，表示電源向負(fù)載輸入功率。即負(fù)載吸收功率，p(t)<0時(shí)，表示負(fù)載向電源回饋能量，這是由于負(fù)載中的儲(chǔ)能元件（L或C）和電源之間產(chǎn)生了能量的交換。另外，瞬時(shí)功率p(t)的計(jì)算需四象限乘法器。當(dāng)前第4頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.1瞬時(shí)功率

2）上式中的第一項(xiàng)是恒定分量，表示負(fù)載一個(gè)周期消耗的平均功率。第二項(xiàng)是功率的交變分量，頻率為基波的二倍。在一個(gè)周期內(nèi)的均值為零。因此它不作功。當(dāng)前第5頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1瞬時(shí)功率、瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無(wú)功功率

1.1.2瞬時(shí)有功功率瞬時(shí)有功電流瞬時(shí)無(wú)功電流瞬時(shí)電流把電流作如下分解

當(dāng)前第6頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.2瞬時(shí)有功功率

它在一個(gè)周期內(nèi)的均值為與瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的均值是一致的。當(dāng)前第7頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.3瞬時(shí)無(wú)功功率

顯然，瞬時(shí)無(wú)功功率的均值為零，表示這部分功率不做功，但它表示負(fù)載與電源能量交換的狀況。當(dāng)前第8頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.3瞬時(shí)無(wú)功功率

1）瞬時(shí)電流、瞬時(shí)功率是由負(fù)載的性質(zhì)及所加的電壓決定的。2）有功電流與電壓同形、同步(相)，即，是實(shí)常數(shù)。3）無(wú)功電流，即，并且與正交。4）上式同乘電壓，就得到。

以上諸條在任何波形的條件下都成立

當(dāng)前第9頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.3瞬時(shí)無(wú)功功率

無(wú)功現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理1）若負(fù)載為純阻性，則電流電流與電壓同步、同形，電流是有功電流，無(wú)功電流，系統(tǒng)中沒(méi)有無(wú)功交換現(xiàn)象。當(dāng)前第10頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.1.3瞬時(shí)無(wú)功功率2）若負(fù)載中存在儲(chǔ)能元件，或負(fù)載是非線性的，電流不可能與電壓同步、同形，這時(shí)電源除向負(fù)載提供與電壓同步、同形的有功電流外，還必須向負(fù)載提供一個(gè)無(wú)功電流，使，即電源除向負(fù)載提供一個(gè)有功功率，外，還必須提供一個(gè)無(wú)功功率，這個(gè)無(wú)功功率在電源與負(fù)載之間進(jìn)行流動(dòng)和交換，但并不作功。這是負(fù)載正常工作的必要條件和必然結(jié)果，這就是無(wú)功現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理，那種認(rèn)為只有負(fù)載中有儲(chǔ)能元件才能產(chǎn)生無(wú)功現(xiàn)象的理解是片面的。事實(shí)上負(fù)載的非線性是產(chǎn)生無(wú)功現(xiàn)象的一個(gè)重要原因。當(dāng)前第11頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.2平均功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)和復(fù)功率1.2.1平均功率

平均功率表示負(fù)載消耗的有功功率，用瞬時(shí)功率的均值表示

平均功率的單位是瓦（W）

正弦條件下電能單位是千瓦﹒時(shí)（Kwh）當(dāng)前第12頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.2.2無(wú)功功率

為提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，通常采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的功能是向負(fù)載提供無(wú)功電流，這樣從電源端看負(fù)載，負(fù)載就是一個(gè)純電阻性的器件，電源只須向負(fù)載提供有功電流就行了，從而提高了電網(wǎng)的運(yùn)行效率。當(dāng)前第13頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.2.3視在功率

定義：視在功率

表示負(fù)載可吸收（消耗）的最大功率，也表示電源可供給的最大功率。單位為伏安（VA）。

正弦條件下，有功功率、無(wú)功功率、視在功率滿足功率三角形。當(dāng)前第14頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.2.4功率因數(shù)

這個(gè)定義在任何波形條件下都成立在正弦條件下顯然，提高功率因數(shù)，可以充分利用電網(wǎng)設(shè)備的容量，從而具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。定義：功率因數(shù)

當(dāng)前第15頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.3有功電能的測(cè)量1.3.1單相有功電能計(jì)量當(dāng)前第16頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1.3.2三相電路有功電能計(jì)量1）三相四線電路有功電能的計(jì)量

三相四線電路可看成由三個(gè)單相電路組成，所以總的電能為各相電能之和。因?yàn)殡娔芘c功率僅差一個(gè)時(shí)間因子，所以為方便起見(jiàn)，以下用功率表示單位時(shí)間內(nèi)的電能。當(dāng)前第17頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)1）三相四線制有功電能計(jì)量當(dāng)三相對(duì)稱時(shí)：相電壓有效值。：相電流有效值。該計(jì)量電路適用于對(duì)稱不對(duì)稱電路，對(duì)感應(yīng)式電能表，有三元件三盤式、三元件二盤式和三元件單盤式等結(jié)構(gòu)。當(dāng)三相對(duì)稱時(shí)，設(shè)三相的瞬時(shí)功率

該式表明，正弦三相對(duì)稱電路任一時(shí)刻的瞬時(shí)功率值都等于平均功率，因此，我們可以用任意時(shí)刻的采樣值，直接算出平均功率，而不必計(jì)算一個(gè)周期的平均值。當(dāng)前第18頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)2）三相三線制有功電能計(jì)量（1）Y型負(fù)載

：、之間相角，：、之間相角。

對(duì)三相三線制電路，相電壓、、不易直接測(cè)量，因此用不采用上式直接測(cè)量每相的有功電能。但由基爾霍夫定律，把代入上式，可得瞬時(shí)功率平均功率cccNbbbNaaaNIUIUIUPjjjcoscoscos'''++=當(dāng)前第19頁(yè)\共有21頁(yè)\編于星期六\11點(diǎn)2）三相三線制有功電能計(jì)量二表法