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1、,1,2,感应式单相电能表的结构,3,电能表实现电能测量的核心部分,感应式单相电能表的结构,4,电压元件,电流元件,转动元件,制动元件（永久磁铁）,轴承,计度器（积算机构）,传动比,感应式单相电能表的结构,5,每只单相电能表都装设有满载、轻载、相位角调整装置和防潜动装置，某些电能表还装了过载和温度补偿装置。三相电能表还应装设平衡调整装置。,感应式单相电能表的结构,6,底座,表盖,感应式单相电能表的结构,7,基架用来支撑和固定测量机构。基架对电能表的技术特性有一定影响，因此，要求它具有足够的机械强度。,感应式单相电能表的结构,8,端钮盒主要功能是将内部电流、电压线圈与外电路相接，端钮盒与底座的连
2、接应有良好的密封性，并要求它具有足够的机械强度和良好的电气绝缘。盒盖上应有电能表内部接线图。,感应式单相电能表的结构,9,准确度等级,工厂制造年份和厂内编号,计量单位的名称或符号,电能表规格,电能表的运输条件,电能表的型号,B1,感应式单相电能表的工作原理,10,1.电流磁通,电流工作磁通,电流非工作磁通,2.电压磁通,电压工作磁通,电压非工作磁通,3.穿过圆盘的磁通：,大小相等、方向相反;,三磁通型,11,当激磁电流 和 为正弦波时，其产生的响应磁通也为正弦波,在圆盘内产生三个交变的感应电流,感应式单相电能表的工作原理,12,感应式单相电能表的工作原理,t,t,i,I,I,U,iPI,iPI
3、,iPU,工作磁通随时间变化曲线,感应电流随时间变化曲线,13,根据电工学左手定则可知，三个工作磁通 分别与穿过各自区域的涡流相互作用，产生了推动圆盘转动的电磁力。,感应式单相电能表的工作原理,14,瞬时力矩,m=Cm(t)i,圆盘上的瞬时驱动力矩,决定圆盘转动的是瞬时力矩在一个变化周期内的平均值,经过计算可得,感应式单相电能表的工作原理,15,当电压或电流线圈任一进出端改变时，改变了磁通间的相位关系，超前相变为滞后相，相应地圆盘转向也发生改变。,感应式单相电能表的工作原理,16,结论：,（1）产生驱动力矩的必要条件:有两个以上相位不同（ ）,空间位置又不重合的交变磁通。 （2）驱动力矩的方向
4、:由相位超前的磁通所在空间位置，指向相位滞后的磁通所在空间位置。 （3）驱动力矩的大小:正比于两个磁通与两个磁通相位差的正弦之积。,感应式单相电能表的工作原理,17,电能表产生的平均转矩,感应式单相电能表的工作原理,18,假设电能表所接负载为感性，则阻抗角090，不计铁芯损耗，电压线圈为纯电感元件，则外加电压 、电压线圈中的电流 、负载电流 及 、 的相位关系见下图。图中,。,感应式单相电能表的工作原理,19,。,当满足以上条件时，电能表驱动力矩,感应式单相电能表的工作原理,20,。,单相有功电能表正确计量的条件应满足：,感应式测量机构的驱动力矩与被测电路中的电功率成正比。而电能等于功率对时间
5、的积分,结论,感应式单相电能表的工作原理,21,。,永久磁铁提供反作用力矩以保证圆盘以均匀速度旋转。,感应式单相电能表的工作原理,由MP=KpP知，P一定则圆盘的转矩一定。,结果,圆盘将作匀加速转动，越转越快，不能正确计量。,22,。,制动力矩的方向,制动力矩MT的方向始终与转动力矩MP的方向相反，而与永久磁铁的极性放置无关。,制动力矩的大小,制动力矩与圆盘转速成正比，所以可阻止圆盘做加速运动。（保证电能表正确计量的第四个条件）,感应式单相电能表的工作原理,23,。,当圆盘作匀速转动时必有： 亦即 则 若某一段时间内负载功率保持不变，并设时间T内圆盘转过N转，则 ， 即,感应式单相电能表的工作
6、原理,24,。,例如：某电能表铭牌上标注的常数为1r=0.4Wh，换算为rkWh表示的常数则为,感应式单相电能表的工作原理,25,。,感应式单相电能表的工作原理,由 可知,电能与电能表圆盘的转数成比例,？,如何将圆盘的转数以电能为单位的指示值？,26,。,计度器系数CJ的定义是：末位字轮走一个字代表的千瓦小时数。 CJ为10的整数次幂，则CJ10a，显然a由计度器窗口的小数位决定。一位时：a-1，两位：a- 2以此类推，当窗口末位数为整位时，a0。 末位字轮转一周是10个字，因此，l0Cj是末位字轮走一周所代表的千瓦小时数。二者之间的比值恰符合电能表常数的定义，即每千瓦小时圆盘的转数。,感应式
7、单相电能表的工作原理,将圆盘的转数与字轮指示值的关系,27,。,例11 某感应式电能表计度器传动比K480r，其窗口有一位小数位。即CJ101kWh/字，求该电能表常数应为多少?,感应式单相电能表的工作原理,解 ：该电能表常数,28,。,电能表的相量图给出了电能表内部各电磁量间的相位关系。,参考相量,滞后 角（515）,7580,2025,内相角角应大于90,感应式单相电能表的工作原理,29,。,7580,2025,角应大于90,感应式单相电能表的工作原理,设：负载为感性， 负载电流 滞后电压 一个功率因数角（阻抗角）,由电流 的一部分磁通产生电压工作磁通 ，由于 通过的路径上有电压铁芯的磁滞
8、、涡流损耗和转盘中感应电流引起的损耗，因此磁通 滞后 一个角度U,由于电压回路的感抗很大，因此，通过电压回路的电流 U滞后电压 的角度U,电流磁通 超前电压磁通 的相位角为,电压工作磁通 滞后电压 的角度为,+I+,由于电压回路的感抗很大，因此，通过电压回路的电流 滞后电压 的角度U,电流磁通 超前电压磁通 的相位角为,电压工作磁通 滞后电压 的角度为,+I+,30,31,。,电能表实际的内相角关系,感应式单相电能表的工作原理,为满足正交条件 ，必须 可见只有大于90和I、U等有合适的角度才行。为此，必须合理地选择电压线圈的参数，电压、电流铁芯的磁路。,32,三相电能表的结构及测量原理,三相电
9、能表的结构及测量原理,33,三相电能表的结构及测量原理,34,三相电能表的结构及测量原理,35,特点,两组电磁驱动元件分别作用在每一个圆盘上，两个圆盘是同轴的。作用在转轴上的驱动力矩取决于两组驱动元件产生的驱动力矩的代数和。这种结构各相之间电磁干扰较小，一般三相三线电能表都采用此种结构。例如DS862型和DS864型三相三线有功电能表，DX865型和DX863型三相三线无功电能表就是采用这种结构。,三相电能表的结构及测量原理,36,特点,两组电磁驱动元件共同作用于一个圆盘上。这种结构因转动元件轻、摩擦小，所以，可以提高电能表的灵敏度和延长使用寿命。但是电磁元件间的电磁干扰增大了，并且调整、检修
10、都很不方便。,三相电能表的结构及测量原理,37,特点,每组电磁驱动元件都分别单独作用于一个圆盘，三个圆盘是同轴的，这样可以减少各相之间电磁干扰及潜动力矩。,缺点,外形尺寸大，材料浪费多，由于转动元件的质量增加，使下轴承的摩擦力矩增大，导致驱动力矩增加，影响电能表的寿命。,三相电能表的结构及测量原理,38,特点,由于两组电磁元件作用在一个圆盘上将引起相间干扰，这就要求各组电磁元件与圆盘相对位置尽可能相等，电磁元件本身工作气隙也保持一致，以减少相对误差。,目前感应式三相四线电能表大多数采用这种结构，例如DT864和DT862型三相四线有功电能表及DX862型和DX864型三相四线无功电能表都是这种结构。,三相电能表的结构及测量原理,39,特点,三个驱动元件共同作用在一个圆盘上，其外形尺寸较小，转动元件质量减小，因而摩擦力矩小，提高了电能表下轴承的耐磨性，但是各相之间的干扰较大，误差增加了。,三相电能表的结构及测量原理,40,电能表的补偿调整装置，例如：轻载调整装置、相位角调整装置、平衡调整装置、过载补偿装置以及温度补偿装置等都是分别装在每组电磁驱动元件上的。,注意,三相电能表的结构及测量原理,41,三相四线电路的总电能等于各相电路电能之和。,三相电能表的结构及测量原理,42,我国生产的专用三相三线电能表一般采用此接线方式,