电工测量 教学课件 作者 陈惠群第6章 第1～2学时.pptVIP

1．掌握感应系电能表的组成及工作原理。 2．熟练掌握感应系电能表的使用方法。 3．了解感应系电能表的调试方法。 4．掌握电子式电能表的组成及工作原理。 5．掌握电能表的安装使用方法。 内容简介 电能表是一种专门用来测量某一段时间内发电机发出电能或负载消耗电能多少的仪表，凡是需要计量用电量的场合都要使用电能表。测量直流电能时一般采用电动系电能表，测量交流电能通常采用感应系电能表和电子式电能表。本章重点介绍目前常用的感应式电能表的结构、工作原理、使用与调整等知识，同时还简要介绍电子式电能表的组成及使用方法。 第一节 感应系电能表 一、单相感应系电能表的组成 图6-1 家庭常见的电能表 一、单相感应系电能表的组成 单相感应系电能表的主要组成包括驱动元件、转动元件、制动元件和计度器4部分。 驱动元件由电压元件和电流元件两部分组成，其作用是分别通过被测电压和电流，产生交变磁通，与其在铝盘中产生的感应电流相互作用，进而产生驱动力矩，驱动铝盘转动。 图6-3 电能表的铁心结构 转动元件 制动元件 计度器 计度器主要用来计算铝盘的转数，实现累计电能的目的。它包括安装在转轴上的齿轮、滚轮以及计数器等，如图6-4所示。电能表最终通过计数器直接显示出被测电能的数值。 图6-4 电能表计度器结构图 单相感应系电能表的原理接线图与功率表十分相似，如图6-5所示。不同之处是电能表的电压线圈没有串联分压电阻。 图6-5 电能表的原理接线图 图6-9 制动力矩的产生 当制动力矩Mz增大到与转动力矩Mp相等时，Mp ＝Mz，铝盘就匀速转动。 将上面两个式子整理，得 C1P＝k n 铝盘转速 可见，铝盘的转速n与负载有功功率P成正比。再将上式两边同乘以时间t，可得 nt＝CPt 式中nt是电能表在时间t内铝盘的转数，用N表示；Pt是负载在时间t内所消耗的电能，用E表示. N＝CE 上式说明，在时间t内，电能表的铝盘转数与这段时间内负载消耗的电能成正比。因此，可以通过计度器自动累计铝盘的转数，并显示出被测电能的大小。 由上式可求出电能表常数 （r／kW·h） 电能表常数是电能表的一个重要参数，它表示电能表对应于1kW·h电能，铝盘转动的转数。 综上所述，感应系电能表的工作原理是当交流电通过电能表的电流线圈和电压线圈时，在线圈中产生交变磁通，这些交变磁通在铝盘上会产生涡流。而涡流又会与交变磁通相互作用产生电磁力矩，驱动铝盘转动。同时，转动的铝盘又在制动磁铁的磁场中产生涡流，该涡流与制动磁铁的磁场相互作用产生制动力矩。当转动力矩和制动力矩平衡时，铝盘以稳定的转速转动，其转速与被测功率成正比，根据铝盘转数的多少可以测量出负载消耗的电能。 小知识 上述讨论是在理想条件(电压线圈呈纯感性，且铁心无损耗)下才成立的。实际上电压线圈总存在一定的电阻，故电压线圈的电流滞后电压的角度总是略小于900的，铁心也存在一定的磁滞和涡流损耗，故通过电流线圈的电流和它所产生的磁通也不完全同相位，即要滞后一个角度，因此，为了尽量满足理想条件，减小测量误差，电能表组装完毕出厂之前，都要对电能表进行调整。 三、三相电能表的组成及工作原理 三相电能表是根据两表法或三表法的原理，把两个或三个单相电能表的测量机构组合在一只表壳内。实际中，由于完全对称的三相电路很少，所以一表法在三相电能的测量中使用较少。下面介绍常用的三相三线有功电能表和三相四线有功电能表的组成及原理。 三相三线有功电能表 三相三线有功电能表是根据两表法测量三相有功功率的原理，由两只单相电能表的测量机构组合而成，其内部结构如图6-10所示。将它接入电路后，作用在转轴上的总转矩等于两组元件产生的转矩之和，并与三相电路的有功功率成正比。因此，铝盘的转数可以反映有功电能的大小，并通过计度器直接显示出三相电能的数值。 三相四线有功电能表 三相四线电能表是按照三表法测功率的原理，由三只单相电能表的测量机构组合而成。常见的是具有三个驱动元件和两个铝盘结构的三相四线电能表。它的特点是有两组驱动元件共同作用在一个铝盘上，另一组元件单独作用在另一个铝盘上。其外形与三相三线电能表完全相同. 小 结 感应系电能表的主要组成包括驱动元件、转动元件、制动元件和计度器4部分。 电能表铝盘所受转动力矩的方向，总是由相位超前磁通ΦA指向相位滞后磁通ΦU。 电能表常数表示电能表对应于1kW·h