單相電度表工作原理

當(dāng)電度表接入被測電路后，被測電路電壓U加在電壓線圈上，在其鐵芯中形成一個(gè)交變的磁通，這個(gè)磁通的一部分Φ_U由回磁極穿過鋁盤到回到電壓線圈的鐵芯中；同理，被測電路電流I通過電流線圈后，也要在電流線圈的U形鐵芯中形成一個(gè)交變磁通Φ_i，這個(gè)磁通由U形成鐵芯的一端由下至上穿過鋁盤，然后又由上至下穿過鋁盤回到U形鐵芯的另一端。電度表的電路和磁路如圖6-3所示，其中回磁板4是由鋼板沖制而成的，它的下端伸入鋁盤下部，與隔著鋁盤和電壓部件的鐵芯柱相對應(yīng)，以便構(gòu)成電壓線圈工作磁通的回路。

圖6-3  電度表的電路和磁路

（a）鐵芯結(jié)構(gòu)                     （b）電路和磁路

1—電流元件鐵芯   2電壓元件鐵芯   3—鋁盤    4—回磁板

由于穿過鋁盤的兩個(gè)磁通是交流磁通，而且是在不同位置穿過鋁盤，因此就在各自穿

                                (6-1)

式中，K為一比例常數(shù)。Φ是I與U的相位差。當(dāng)鋁盤在轉(zhuǎn)動力矩的作用下開始轉(zhuǎn)動時(shí)，切割穿過它的永久磁鐵的磁通Φ_f，將在其上產(chǎn)生一個(gè)渦流i_f。這個(gè)渦流與永久磁鐵的相互作用，將產(chǎn)生一個(gè)作用于鋁盤與其轉(zhuǎn)動方向相反的力矩M_f，稱為制動力矩。顯然，鋁盤轉(zhuǎn)動越快，切割穿過它的磁力線就越快，所引起的磁通變化率就越大，產(chǎn)生的渦流越大，則制動力矩就越大；所以制動力矩和鋁盤的轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/秒）成正比，即

                                            (6-2)

式中，k為一比例常數(shù)。由此說明，制動力矩是一個(gè)動態(tài)力矩，當(dāng)鋁盤不動時(shí)，制動力矩不存在。制動力矩是隨鋁盤的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的，并隨轉(zhuǎn)速增大而增大，其方向總是和鋁盤的，轉(zhuǎn)動方向相反。

當(dāng)鋁盤在轉(zhuǎn)動力矩的作用下開始轉(zhuǎn)動后，隨著轉(zhuǎn)速的增加，其制動力矩不斷增加，直到制動力矩與轉(zhuǎn)動力矩相平衡。此時(shí)，作用于鋁盤的總力矩為零，鋁盤的轉(zhuǎn)速不再增加，而是穩(wěn)定在一定的轉(zhuǎn)速下。所以，按平衡條件MP = Mf，將式（6-1）和式（6-2）代入即得

kn = KP

即轉(zhuǎn)速為

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

式中C稱為電度表的比例常數(shù)。

由此可見，電度表鋁盤的轉(zhuǎn)速和負(fù)載功率成正比。將式（6-3）兩端同時(shí)乘以測量時(shí)間T，得：

nT = CPT = CW

式中nT為在測量時(shí)間內(nèi)電度表鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以N表示，故被測負(fù)載在時(shí)間T內(nèi)所消耗的電能為

W = N/C                                           （6-4）

上式中，C=N/W（轉(zhuǎn)/千瓦小時(shí)）表示電度表每一千瓦小時(shí)下鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)。即千瓦小時(shí)數(shù)。電度表常數(shù)C是電度表的一個(gè)重要參數(shù)，通常標(biāo)注在電度表的銘牌上。

一、        技術(shù)特性

主要特性有：      

(1)      準(zhǔn)確度等級

(2)      負(fù)載范圍

(3)      靈敏度

(4)      潛動

(5)      功率消耗等等。

二、         使用方法

1、    合理選擇電度表：一是根據(jù)任務(wù)選擇單相或三相電度表。對于三相電度表，應(yīng)根據(jù)被測線路是三相三線制還是三相四線制來選擇。二是額定電壓、電流的選擇，必須使負(fù)載電壓、電流等于或小于其額定值。

2、    安裝電度表：電度表通常與配電裝置安裝在一起，而電度表應(yīng)該安裝在配電裝置的下方，其中心距地面1.5~1.8米處；并列安裝多只電度表時(shí)，兩表間距不得小于200毫米；不同電價(jià)的用電線路應(yīng)該分別裝表；同一電價(jià)的用電線路應(yīng)該合并裝表；安裝電度表時(shí)，必須使表身與地面垂直，否則會影響其準(zhǔn)確度。

3、    正確接線：要根據(jù)說明書的要求和接線圖把進(jìn)線和出線依次對號接在電度表的出線頭上；接線時(shí)注意電源的相序關(guān)系，特別是無功電度表更要注意相序；接線完畢后，要反復(fù)查對無誤后才能合閘使用。

 當(dāng)負(fù)載在額定電壓下是空栽時(shí)，電度表鋁盤應(yīng)該靜止不動。

 當(dāng)發(fā)現(xiàn)有功電度表反轉(zhuǎn)時(shí)，可能是接線錯誤造成的，但不能認(rèn)為凡是反轉(zhuǎn)都是接線錯誤。下列情況下反轉(zhuǎn)屬正常現(xiàn)象：（a）裝在聯(lián)絡(luò)盤上的電度表，當(dāng)由一段母線向另一段母線輸出電能時(shí)，電度表盤會反轉(zhuǎn)。(b)當(dāng)用兩只電度表測定三相三線制負(fù)載的有功電能時(shí)，在電流與電壓的相位差角大于60°，即cosΦ<0.5時(shí)，其中一個(gè)電度表會反轉(zhuǎn)。

正確的讀數(shù)：當(dāng)電度表不經(jīng)互感器而直接接入電路時(shí)，可以從電度表上直接讀出實(shí)際電度數(shù)；如果電度表利用電流互感器或電壓互感器擴(kuò)大量程時(shí)，實(shí)際消耗電能應(yīng)為電度表的讀數(shù)乘以電流變比或電壓變比。

圖6-1、感應(yīng)系電度表的結(jié)構(gòu)示意圖          圖6-2、積算機(jī)構(gòu)示意圖

1、電流元件  2、電壓元件  3、鋁質(zhì)圓盤       1、蝸桿 2、蝸輪 3—6、齒輪

4、轉(zhuǎn)軸  5、永久磁鐵  6、蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)      7、滾輪

結(jié)構(gòu)：

一般是由驅(qū)動部件、轉(zhuǎn)動部分、制動部分以及積算機(jī)構(gòu)等組成。結(jié)構(gòu)如圖6-1、圖6-2所示。

1、    驅(qū)動部件：由電流元件1和電壓元件2組成。電流元件由鐵芯和繞在鐵芯上的電流線圈組成。電流線圈的導(dǎo)線較粗，匝數(shù)較少，與負(fù)載串聯(lián)，故又稱串聯(lián)電磁鐵。電壓元件也由鐵芯和電壓線圈組成。電壓線圈的導(dǎo)線較細(xì)而匝數(shù)較多，與負(fù)載并聯(lián)，故又稱并聯(lián)電磁鐵。

2、    轉(zhuǎn)動部分：由鋁質(zhì)的轉(zhuǎn)動圓盤3、固定轉(zhuǎn)動圓盤的轉(zhuǎn)軸4構(gòu)成，轉(zhuǎn)軸支承在上下軸承中。電度表工作時(shí)，電流元件和電壓元件產(chǎn)生的交變磁場使鋁盤感應(yīng)出的渦流與該交變磁場相互作用，驅(qū)使圓盤產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。

3、    制動部分：由永久磁鐵5構(gòu)成，它是用來在鋁盤轉(zhuǎn) 動時(shí)產(chǎn)生制動力矩的，使鋁盤的轉(zhuǎn)速能和被測功率成正比，以便用鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)來反映被測電能的大小。

4、    積算機(jī)構(gòu)：用來計(jì)算鋁盤在一定時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，以便達(dá)到累計(jì)電能的目的。積算機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖6-2所示。當(dāng)鋁盤轉(zhuǎn)動時(shí)，通過蝸桿蝸輪及齒輪級的傳動，帶動滾輪組轉(zhuǎn)動。這樣，就可以通過滾輪上的數(shù)字來反映鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，也就是所測電能的大小。