单相电度表工作原理

单相电度表工作原理

当电度表接入被测电路后，被测电路电压U加在电压线圈上，在其铁芯中形成一个交变的磁通，这个磁通的一部分Φ_U由回磁极穿过铝盘到回到电压线圈的铁芯中；同理，被测电路电流I通过电流线圈后，也要在电流线圈的U形铁芯中形成一个交变磁通Φ_i，这个磁通由U形成铁芯的一端由下至上穿过铝盘，然后又由上至下穿过铝盘回到U形铁芯的另一端。电度表的电路和磁路如图6-3所示，其中回磁板4是由钢板冲制而成的，它的下端伸入铝盘下部，与隔着铝盘和电压部件的铁芯柱相对应，以便构成电压线圈工作磁通的回路。

 

图6-3  电度表的电路和磁路

（a）铁芯结构                     （b）电路和磁路

1—电流元件铁芯   2电压元件铁芯   3—铝盘    4—回磁板

 

由于穿过铝盘的两个磁通是交流磁通，而且是在不同位置穿过铝盘，因此就在各自穿

图4  铝盘上的磁通和涡流

过铝盘的位置附近产生感应涡流，如图所示，这两个磁通与这些涡流的相互作用，便在铝盘上产生推动铝盘转动的转动力矩。可以证明：作用于铝盘的转动力矩M_P与被测电路的有功功率成正比。即

                                (6-1)

式中，K为一比例常数。Φ是I与U的相位差。当铝盘在转动力矩的作用下开始转动时，切割穿过它的永久磁铁的磁通Φ_f，将在其上产生一个涡流i_f。这个涡流与永久磁铁的相互作用，将产生一个作用于铝盘与其转动方向相反的力矩M_f，称为制动力矩。显然，铝盘转动越快，切割穿过它的磁力线就越快，所引起的磁通变化率就越大，产生的涡流越大，则制动力矩就越大；所以制动力矩和铝盘的转速n（转/秒）成正比，即

                                            (6-2)

式中，k为一比例常数。由此说明，制动力矩是一个动态力矩，当铝盘不动时，制动力矩不存在。制动力矩是随铝盘的转动而产生的，并随转速增大而增大，其方向总是和铝盘的，转动方向相反。

当铝盘在转动力矩的作用下开始转动后，随着转速的增加，其制动力矩不断增加，直到制动力矩与转动力矩相平衡。此时，作用于铝盘的总力矩为零，铝盘的转速不再增加，而是稳定在一定的转速下。所以，按平衡条件MP = Mf，将式（6-1）和式（6-2）代入即得

kn = KP

即转速为

n = KP/k = CP                                       （6-3）

式中C称为电度表的比例常数。

由此可见，电度表铝盘的转速和负载功率成正比。将式（6-3）两端同时乘以测量时间T，得：

nT = CPT = CW

式中nT为在测量时间内电度表铝盘的转数，以N表示，故被测负载在时间T内所消耗的电能为

W = N/C                                           （6-4）

上式中，C=N/W（转/千瓦小时）表示电度表每一千瓦小时下铝盘的转数。即千瓦小时数。电度表常数C是电度表的一个重要参数，通常标注在电度表的铭牌上。

 

一、        技术特性

主要特性有：      

(1)      准确度等级

(2)      负载范围

(3)      灵敏度

(4)      潜动

(5)      功率消耗等等。

二、         使用方法

1、    合理选择电度表：一是根据任务选择单相或三相电度表。对于三相电度表，应根据被测线路是三相三线制还是三相四线制来选择。二是额定电压、电流的选择，必须使负载电压、电流等于或小于其额定值。

2、    安装电度表：电度表通常与配电装置安装在一起，而电度表应该安装在配电装置的下方，其中心距地面1.5~1.8米处；并列安装多只电度表时，两表间距不得小于200毫米；不同电价的用电线路应该分别装表；同一电价的用电线路应该合并装表；安装电度表时，必须使表身与地面垂直，否则会影响其准确度。

3、    正确接线：要根据说明书的要求和接线图把进线和出线依次对号接在电度表的出线头上；接线时注意电源的相序关系，特别是无功电度表更要注意相序；接线完毕后，要反复查对无误后才能合闸使用。

 当负载在额定电压下是空栽时，电度表铝盘应该静止不动。

 当发现有功电度表反转时，可能是接线错误造成的，但不能认为凡是反转都是接线错误。下列情况下反转属正常现象：（a）装在联络盘上的电度表，当由一段母线向另一段母线输出电能时，电度表盘会反转。(b)当用两只电度表测定三相三线制负载的有功电能时，在电流与电压的相位差角大于60°，即cosΦ<0.5时，其中一个电度表会反转。

正确的读数：当电度表不经互感器而直接接入电路时，可以从电度表上直接读出实际电度数；如果电度表利用电流互感器或电压互感器扩大量程时，实际消耗电能应为电度表的读数乘以电流变比或电压变比。

 

图6-1、感应系电度表的结构示意图          图6-2、积算机构示意图

1、电流元件  2、电压元件  3、铝质圆盘       1、蜗杆 2、蜗轮 3—6、齿轮

4、转轴  5、永久磁铁  6、蜗轮蜗杆传动机构      7、滚轮

结构：

 

一般是由驱动部件、转动部分、制动部分以及积算机构等组成。结构如图6-1、图6-2所示。

 

1、    驱动部件：由电流元件1和电压元件2组成。电流元件由铁芯和绕在铁芯上的电流线圈组成。电流线圈的导线较粗，匝数较少，与负载串联，故又称串联电磁铁。电压元件也由铁芯和电压线圈组成。电压线圈的导线较细而匝数较多，与负载并联，故又称并联电磁铁。

2、    转动部分：由铝质的转动圆盘3、固定转动圆盘的转轴4构成，转轴支承在上下轴承中。电度表工作时，电流元件和电压元件产生的交变磁场使铝盘感应出的涡流与该交变磁场相互作用，驱使圆盘产生转动。

3、    制动部分：由永久磁铁5构成，它是用来在铝盘转 动时产生制动力矩的，使铝盘的转速能和被测功率成正比，以便用铝盘的转数来反映被测电能的大小。

4、    积算机构：用来计算铝盘在一定时间内的转数，以便达到累计电能的目的。积算机构的结构如图6-2所示。当铝盘转动时，通过蜗杆蜗轮及齿轮级的传动，带动滚轮组转动。这样，就可以通过滚轮上的数字来反映铝盘的转数，也就是所测电能的大小。