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1、第6章 功率和电能的直读测量 电能的管理,功率的直读测量,无功功率的直读测量,感应系电度表的结构和工作原理,电子式电度表在现代电能管理的应用,第4节 特种电度表,第1节 功率的直读测量,一、功率表的构成,由电动系测量机构组成。动圈串以电阻RV与负载电压相并联，有 I1=U/RV；静圈与负载相串联，即 I2=I 。如右图所示。,已知电动系测量机构的偏转角与量测量的关系,即偏转角 与被测的功率成正比。,二、功率的直读测量,电压、电流量程的选择要保证其电压、电流不应超过表计的电压、电流量程。 为防止功率表的电压线圈和电流线圈过载，用功率表测功率时，一般要接入相应的电压表和电流表。如右图所示。,错误的
2、接法 尽管左图的表计正向偏转,功率表的读数,UN功率表的电压量程； IN功率表的电流量程； m功率表标尺的满刻度读数,功率表的量程,在测量某些负载的功率时，其功率因数很低，如果用 普通的功率表测量功率，会出现一些问题。由此引出低功率 因数的功率表。,问题二 功率因数很低时，表计中电压线圈的电感所产生 的角误差将使测量的误差增大，说明如下。,问题一 较小的被测功率，导致表计偏转很小，从而产生 较大的测量误差。,解决方法：减小游丝的反抗力矩，使其在COS=0.1 或 0.2 的条件下，指针即可满刻度偏转。,三、低功率因数的功率表,结论：被测功率的功率因数越低（即越大），其角误差 就越大。,由于角误
3、差，功率表测量的相对误差,解决方法：表计的电压回路中并联电容，使该回路在工频下 为纯阻（即 =0）。,低功率因数 功率表常数,其中cos N =0.1 或 0.2,被测功率,测量三相电路的功率可以使用单相功率表或三相功率表。,功率表的结构有电动系、铁磁电动系、变换式功率表。,三表法,两表法只适合三相三线； 三相对称或不对称负载均可；,四、三相功率的测量,两表法,三表法只适合三相四线； 三相对称或不对称负载均可；,三相功率表,两元件三相功率表将两只单相表 测量机构的可动部分装在同一轴上。 此类表只能测量三相三线制功率。 三元件三相功率表三个测量机构 同轴。此类表只能测量三相四线制功率。,第2节
4、无功功率的直读测量,单相正弦交流电路的无功功率Q定义为,由右边的向量图,因此，只要找到一个量 ，即可由电动 系测量机构测量相应的无功功率。,单相无功功率表,用与RU同值的容抗XCU代替RU ，同时将动圈的两端对调，即可构成单相无功功率表。,由于随XCU 频率变化，所以此结构只能 测量单一频率（如工频）的无功功率。,三相对称电路的无功功率的测量采用跨线的接法。,三相负载不对称电路 此情况下无功功率的测量，可采用 人工中性点线路的接法。如右图所示。,RA、RC 为表计电压支路的电阻。,（推导略）,一、结构,第3节 感应系电度表的结构和工作原理,驱动元件： 电压电磁铁电压线圈与负载相并联 匝数：25
5、50/伏； 线径：0.080.16mm 功耗:0.51.5W,电流电磁铁电流线圈与负载相串联 安匝数：60150AN 电流密度：33A/mm2,电压线圈和电流线圈分别产生 电压磁通U和电流磁通I，交变的 U和I 在转盘上产生涡流 iI 和 iU 。 此电流与电压磁通、电流磁通相互作用，产生驱动力矩。,二、单相感应系电度表的工作原理,驱动力矩,转盘所受的瞬时驱动力矩m为,设,则,因为,所以,只要,或,则有,条件+=90 的满足是由在电压磁路中设置电压磁分路实现的。,制动力矩,由永久磁铁产生，Mf 与转盘的转速n成正比。,即电度表记录的圈数与消耗的电能成正比。,在时间间隔 T 内负载功率不变，转盘
6、转过的圈数N为,系数K为电表常数（转/千瓦小时）。,当 Ma=Mf 时，转盘匀速转动。此时,感应系电度表各元件相互作用关系示意图,电压自制动力矩和电流自制动力矩,三、感应系电度表的误差特性,电表设计时，MUMI，所以由负载的变化引起的误差大 部分被淹没。,摩擦力矩,在轻载时摩擦力矩的影响较大。 加入补偿力矩，用来克服摩擦力矩。,摩擦电度表的负荷特性曲线,摩擦电度表的负荷特性曲线,负载电流在小于5% IN时，误差为正。分散性较大； 负载电流在5%30%IN时，误差呈负； 负载电流在30%100%IN时，误差为正； 负载电流大于IN时，误差为负，且剧烈增加。,满负荷调整,四、电度表误差调整装置,在
7、额定的电压、电流、频率和cos=1.0下，调节磁钢的 磁分路，从而改变制动力矩。,满相位角调整,在额定的电压、电流、频率和cos=0.5下，调节电流 磁路的短路回路电阻，使其满足+=90 。,满轻负荷调整,防潜动装置,五、三相电度表,三相表的结构,三相表的接线,六、无功电度表和三相 无功电度表,七、电度表的校验,第4节 特种电度表,一、标准电度表,按原理分类：感应系（0.2级）和电子式（0.05级）； 按使用场合分类：便携式和台式；,二、最大需量表,在一定的时间间隔 T 内（一般取15分钟）负荷的平均功率,此平均功率称为“用户需量”。,一个月内，所有平均功率的最大者，即为最大需量。,最大需量电
8、度表是一种既能测量有功电能，又能测量最大 需量的特殊电度表。,供电部门一部分按用户的最大需量或变压器容量计 算基本电费，另一部分按用户用电数计算电度电费。,三、脉冲电度表,脉冲电度表是一种将电度数转换脉冲输出的电表， 是为近距离遥测而给电度表附加的功能。,四、分时计量电度表,将电能计量的时间分为“峰、谷、平”。不同时段 消耗的电能的费率不同。用电的“复费率”制度可有效 地节能和电能管理。,电力生产的特点是发、供用电同时完成。电能储存 技术难度大，成本高。,复费率电度表,机械式 机电式 电子式,五、预付费电度表,在市场经济的环境下，电力部门为了加强用电管理，越来 越多地使用了预付费式电度表。,取
9、消了抄表人员； 避免了漏抄、错抄和不实抄；,特点：,预付费式电度表主要采用IC卡式,IC卡主要信息： 拥护密码； 预售电量； 报警电量； 最大负荷； 累积用电量； 剩余电量； .,五、电子式电度表,发展 七十八十年代提高寿命、准确度；阔宽量程等。 八十年代今智能化，自动收费，予付费，用电管理等；,原理 机电脉冲式感应系测量机构+电子线路 模电式模拟乘法器+压频转换+计数器 模拟乘法器按原理分为可变跨导型乘法器，霍尔 效应乘法器，脉宽调制式（时分割式）； 数字式A/D转换+P,第5节 电子式电度表及在现代电能管理的应用,二、自动抄表技术及在用电管理系统中的应用,自动抄表技术,半自动抄表技术手持式抄表器,全自动抄表技术,有线传输信息：电力线载波；电话线及专用电缆,无线传输信息：车载无线电抄表系统,予付费电度表磁卡、IC卡,自动抄表技术一直在发展中，有许多工作要做。,