第五章电度表和互感器

1、第五章电度表和互感器第五章电度表和互感器第三节互感器第三节互感器第一节单相电度表第一节单相电度表第二节三相电度表第二节三相电度表学习目标：学习目标：2了解三相有功电度表、无功电度表的测量线路了解三相有功电度表、无功电度表的测量线路和测量原理。和测量原理。1了解感应系单相电度表的结构、工作原理、技了解感应系单相电度表的结构、工作原理、技术特性。术特性。4掌握单相电度表、电流互感器、电压互感器的掌握单相电度表、电流互感器、电压互感器的使用和维护方法。使用和维护方法。3了解仪用互感器的结构、工作原理及技术特性。了解仪用互感器的结构、工作原理及技术特性。第一节单相电度表第一节单相电度表一、结构和工作原

2、理一、结构和工作原理1结构结构( (2) )转动部件。转动部件。( (3) )制动部件。制动部件。( (4) )积算部件。积算部件。( (1) )驱动部件。驱动部件。图图 5 - 1感应系电度表的结构示意图感应系电度表的结构示意图图图 5 - 2积算机构示意图积算机构示意图第一节单相电度表第一节单相电度表2工作原理工作原理可以证明，作用于铝盘的转动力矩可以证明，作用于铝盘的转动力矩 MP 与被测电与被测电路的有功功率成正比，即路的有功功率成正比，即图图 5 - 3电度表的电路和磁路电度表的电路和磁路其中回磁板是由钢板冲制而成。其中回磁板是由钢板冲制而成。( (5 - 1) )KPKUIM co

3、sP第一节单相电度表第一节单相电度表2工作原理工作原理按平衡条件按平衡条件 MP = Mf，将式，将式 ( (5 - 1) ) 和和 ( (5 - 2) ) 带带入即得转速入即得转速图图 5 - 4铝盘上的磁通与涡流铝盘上的磁通与涡流铝盘转动越快，切割穿过铝盘转动越快，切割穿过它的磁感线就越快，引起的磁它的磁感线就越快，引起的磁通变化率就越大，产生的涡流通变化率就越大，产生的涡流越大，则制动力矩就越大。越大，则制动力矩就越大。( (5 - 3) )CPPkKn 制动力矩和铝盘的转速制动力矩和铝盘的转速 n( (r/s) ) 成正比，即成正比，即( (5 - 2) )knM fCPPkKn 第一

4、节单相电度表第一节单相电度表电度表常数电度表常数 C 是电度表的一个重要参数，通常标是电度表的一个重要参数，通常标注在电度表的铭牌上。注在电度表的铭牌上。nt 为在测量时间为在测量时间 t 内电度表铝盘的转数，以内电度表铝盘的转数，以 N 表表示。故被测负载在时间示。故被测负载在时间 t 内所消耗的电能为内所消耗的电能为( (5 - 4) )CWCPtnt CNW 将上式两端同时乘以测量时间将上式两端同时乘以测量时间 t ，得，得潜动潜动负载范围负载范围灵敏度灵敏度准确度等级准确度等级二、技术特性和使用方法二、技术特性和使用方法功率消耗功率消耗第一节单相电度表第一节单相电度表1技术特性技术特性

5、还有一些其他特性，还有一些其他特性，如电压、温度、频率发生如电压、温度、频率发生变化时的影响等。变化时的影响等。第一节单相电度表第一节单相电度表2使用方法使用方法( (2) )正确安装电度表。正确安装电度表。( (4) )正确读数。正确读数。( (1) )合理选择电度表。合理选择电度表。( (3) )正确接线。正确接线。第二节三相电度表第二节三相电度表图图 5 - 5三相四线制电度表的接线图三相四线制电度表的接线图一、三相有功电度表一、三相有功电度表1三相四线制有功功率表三相四线制有功功率表它的读数直接反应了三它的读数直接反应了三相所消耗的电能。相所消耗的电能。三相四线制有功电度表三相四线制有

6、功电度表与单相电度表与单相电度表不同之处不同之处：第二节三相电度表第二节三相电度表2三相三线制有功功率表三相三线制有功功率表图图 5 - 6三相三线制电度表的接线图三相三线制电度表的接线图三相三线制有功电度表三相三线制有功电度表采用两组驱动部件作用于装采用两组驱动部件作用于装在同一转轴上的两个铝盘在同一转轴上的两个铝盘 ( (或一个铝盘或一个铝盘) )的结构，其原的结构，其原理与单相电度表完全相同。理与单相电度表完全相同。二、三相无功电度表二、三相无功电度表图图 5 - 7带有附加线圈的三相四带有附加线圈的三相四线制无功电度表线制无功电度表第二节三相电度表第二节三相电度表1三相四线制三相四线制

7、有功功率有功功率表表带有附加线圈的三相无带有附加线圈的三相无功电度表的内部结构每一个功电度表的内部结构每一个电流元件的铁心上除了基本电流元件的铁心上除了基本线圈线圈 1 外，还装有与基本线外，还装有与基本线圈匝数相同的附加线圈圈匝数相同的附加线圈 2 ，并将两组电磁元件中的附加并将两组电磁元件中的附加线圈串联起来接入没有基本线圈串联起来接入没有基本线圈中的一相电路中。线圈中的一相电路中。第二节三相电度表第二节三相电度表2三相三线制无功功率表三相三线制无功功率表图图 5 - 9具有具有 60 相位差的三相无相位差的三相无功电度表向量图功电度表向量图 图图 5 - 9具有具有 60 相位差的三相无

8、相位差的三相无功电度表电路图功电度表电路图 第三节互感器第三节互感器电流互感器电流互感器和和电压互电压互感器感器。将大的交流电流和高的交流电压变换成相对应小将大的交流电流和高的交流电压变换成相对应小电流和低电压的测量用互感器成为仪用互感器。电流和低电压的测量用互感器成为仪用互感器。采用互感器与采用分流器附加电阻比较，有以下采用互感器与采用分流器附加电阻比较，有以下几方面的优点：几方面的优点：图图 5 - 11互感器的电路符号互感器的电路符号仪用互感器分为两种：仪用互感器分为两种：第三节互感器第三节互感器( (4) )保障设备及人身安全。保障设备及人身安全。( (1) )可以实现仪表多用。可以实

9、现仪表多用。( (2) )一个互感器可以同时接入几种仪表。一个互感器可以同时接入几种仪表。( (5) )仪表制造标准化。仪表制造标准化。( (3) )降低功率损耗。降低功率损耗。采用互感器与采用分流器附加电阻比较，有以下采用互感器与采用分流器附加电阻比较，有以下几方面的几方面的优点优点：一、电压互感器一、电压互感器图图 5 - 13电压互感器的接线图电压互感器的接线图1结构结构二次绕组通过端钮二次绕组通过端钮 u1 和和 u2 与电压表连接。与电压表连接。第三节互感器第三节互感器工程测量中，一般规定工程测量中，一般规定互感器的二次线圈的额定电互感器的二次线圈的额定电压为压为 100 V。图中，

10、电压互感器的一图中，电压互感器的一次绕组通过端钮次绕组通过端钮 U1 和和 U2 并联在被测电路中。并联在被测电路中。2理想互感器工作原理理想互感器工作原理第三节互感器第三节互感器变比变比 KNU 取决于一次、二次绕组电压的匝数比取决于一次、二次绕组电压的匝数比 N1/N2 ，且是一个常数。，且是一个常数。变压器的一、二次电压之比与一、二次绕组匝数变压器的一、二次电压之比与一、二次绕组匝数之比相等，即：之比相等，即：T2NUT1UKU 2121NNUU 被测电压被测电压 UT1 与二次绕组电压与二次绕组电压 UT2 的关系为的关系为( (5 - 7) )3工作特性及技术要求工作特性及技术要求第

11、三节互感器第三节互感器以上的工作原理是理想工作原理，实际工作特性以上的工作原理是理想工作原理，实际工作特性不同于理想的工作特性：不同于理想的工作特性：( (2) )电压互感器一次绕组电压与二次绕组电压的相电压互感器一次绕组电压与二次绕组电压的相位关系不再是理想的位关系不再是理想的 180 ，而是，而是 180 ，角，角 称为称为电压互感器的相角误差，简称角差电压互感器的相角误差，简称角差。( (1) )一次、二次绕组的电压之比不再等于它们的匝一次、二次绕组的电压之比不再等于它们的匝数比。根据额定电压确定饿被测电压数比。根据额定电压确定饿被测电压 UT1 和按实际变和按实际变比确定的被测电压比确

12、定的被测电压 UT1 之间存在差异，称变比误差，之间存在差异，称变比误差，简称比差，用简称比差，用 U 表示。表示。第三节互感器第三节互感器无论是比差还是角差，要求他们越小越好，但不无论是比差还是角差，要求他们越小越好，但不可能使之为零。可能使之为零。表表 5 - 3电压互感器的准确度等级和允许误差电压互感器的准确度等级和允许误差二、电流互感器二、电流互感器图图 5 - 14电流互感器接线图电流互感器接线图1结构结构第三节互感器第三节互感器利用电流互感器测量时，利用电流互感器测量时，应使一次线圈应使一次线圈 L1 - L2 与被与被测电路串联，而测量仪表全测电路串联，而测量仪表全部串联接入二次

13、线圈部串联接入二次线圈 K1 - K2 回路中。回路中。电流互感器相当于一个电流互感器相当于一个“降流降流”变压器，一次线圈变压器，一次线圈的匝数远比二次线圈的匝数的匝数远比二次线圈的匝数少。少。2工作原理及特性工作原理及特性第三节互感器第三节互感器电流互感器的一、二次线圈中的电流具有如下关电流互感器的一、二次线圈中的电流具有如下关系系接入二次线圈回路中的电流表、功率表和电度表接入二次线圈回路中的电流表、功率表和电度表的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感器的的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感器的工作状态接近于短路。工作状态接近于短路。理想变压器一、二次绕组的电流与一、二次绕组理想

14、变压器一、二次绕组的电流与一、二次绕组的匝数的函数关系为：的匝数的函数关系为：1221NNII T2N1T1IKI ( (5 - 9) )2工作原理及特性工作原理及特性第三节互感器第三节互感器式中，式中，K1 为电流互感器的实际电流变化。电流互为电流互感器的实际电流变化。电流互感器角差的规定与电压互感器相同。感器角差的规定与电压互感器相同。与电压互感器同理，实际运行中的电流互感器也与电压互感器同理，实际运行中的电流互感器也存在比差和角差，即存在比差和角差，即11N11KKK ( (5 - 10) )第三节互感器第三节互感器表表 5 - 4电流互感器的准确度等级和允许误差电流互感器的准确度等级和

15、允许误差三、互感器的使用方法三、互感器的使用方法第三节互感器第三节互感器( (3) )电压互感器的二次线圈绝对不允许短路。电压互感器的二次线圈绝对不允许短路。( (1) )正确选择电压互感器。正确选择电压互感器。( (4) )电压互感器的二次线圈、铁心及外壳必须可靠电压互感器的二次线圈、铁心及外壳必须可靠接地。接地。( (2) )根据接线标识牌正确接线。根据接线标识牌正确接线。1电压互感器的使用方法电压互感器的使用方法第三节互感器第三节互感器( (3) )电流互感器的二次线圈不允许断路。电流互感器的二次线圈不允许断路。( (1) )正确选择电流互感器。正确选择电流互感器。( (4) )电压互感

16、器的二次线圈、外壳等必须接地。电压互感器的二次线圈、外壳等必须接地。( (2) )根据接线标识牌正确接线。根据接线标识牌正确接线。2电流互感器的使用方法电流互感器的使用方法四、互感器的应用四、互感器的应用第三节互感器第三节互感器1钳形电流表钳形电流表图图 5 - 16钳形电流表钳形电流表钳形电流表的准确度较低。钳形电流表的准确度较低。钳形电流表是由钳形电流表是由“穿心式穿心式”电电流互感器和电流表组成的。流互感器和电流表组成的。钳形电流表的测量机构一般采用磁电系表头，通钳形电流表的测量机构一般采用磁电系表头，通过各整个元件构成交流电流表。过各整个元件构成交流电流表。当握紧扳手时，钳形贴心张当握

17、紧扳手时，钳形贴心张口，这样被测电流通过的导线可口，这样被测电流通过的导线可直接穿过铁心缺口。直接穿过铁心缺口。第三节互感器第三节互感器功率表的界限必须遵守功率表的界限必须遵守“发电机端发电机端”原则，下面介原则，下面介绍几种常见的接线方式：绍几种常见的接线方式：在高电压、大电流电路中进行测量时在高电压、大电流电路中进行测量时，为了扩大功为了扩大功率表的量程和保证测量工作安全地进行率表的量程和保证测量工作安全地进行，必须使用互感必须使用互感器。器。2互感器在功率测量中的应用互感器在功率测量中的应用( (1) )功率表通过电功率表通过电流互感器接入电路，流互感器接入电路，如图如图 5-18 所示

18、。所示。图图 5 - 18功率表接入方式的比较功率表接入方式的比较第三节互感器第三节互感器( (3) )三相功率表和仪用互感器的接线，如图三相功率表和仪用互感器的接线，如图 5-20 和图和图 5-21 所示。所示。图图 5 - 19功率表通过仪用互感器接入电路功率表通过仪用互感器接入电路( (2) )功率表通过互感器接入电路，如图功率表通过互感器接入电路，如图 5-19 所示。所示。第三节互感器第三节互感器图图 5 - 20二元三相功率表经仪用互感器接入电路二元三相功率表经仪用互感器接入电路第三节互感器第三节互感器图图 5 - 21三元三相功率表经互感器接入被测电路的接线图三元三相功率表经互感器接入被测电路的接线图第三节互感器第三节互感器电度表通过互感器接入被测电路时，其胡歌拿起电度表通过互感器接入被测电路时，其胡歌拿起的界限要求与功率表通过互感器接入电路时相同。的界限要求与功率表通过互感器接入电路时相