第二章 感应式电能表

1第二章感应式电能表第一节感应式电能表的结构和工作原理本章的主要内容：第二节感应式电能表的误差特性第三节感应式电能表的调整装置2

感应式电能表的优点：结构简单、工作可靠、维护方便、调整容易。

缺点体积大、制造精度不容易提高。电能表的分类：1、按使用电源性质分：交流电能表和直流电能表2、按结构和原理分：感应式电能表和电子式电能表3、按准确度等级分类：普通式安装式电能表(0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级)和携带式精密级电能表(0.01、0.02、0.05、0.1、0.2级)4、按用途分类：工业与民用电能表及特殊用途电能表31.1

单相交流感应式电能表的结构感应式仪表：利用固定的交变磁场与由该磁场在可动部分的导体（转盘）所产生的感生电流之间的相互作用，产生一驱动力矩，使转盘以正比于负载功率的转速转动的仪表。单相感应式电能表的结构：测量机构：驱动元件1-4转动元件5、6（8、9、10、11）制动元件7永久磁铁及其调整装置轴承钢珠宝石轴承、磁力轴承磁悬式计度器积算机构字轮式和指针式辅助部件：基架外壳端钮盒铭牌底座磁推式利用固定的交变磁场与由该磁场在可动部分的导体中所感应的电流之间的作用力而工作的仪表，称为感应式仪表。常用的单相电能表就是一种感应式仪表，它是4第一节感应式电能表的结构和工作原理利用固定交流磁场与该磁场在可动部分的导体所感应的电流之间的作用力而工作的仪表，称为感应式仪表。常用的单相电能表就是一种感应式仪表。尽管单相电能表的型号繁多，但其结构基本相同，都是由测量机构和辅助部件（基架、底座、外壳、端钮盒和铭牌）组成。测量机构是电能表实现电能测量的核心。由以下部件组成：驱动元件、转动元件、制动元件、上轴承、下轴承、计度器组成。5第一节感应式电能表的结构和工作原理一、单相感应式电能表的结构1、测量机构1）驱动元件：包括电压元件和电流元件，作用是在交变的电压和电流产生的交变磁场穿过转盘时，该磁通与其在转盘中感应的电流相互作用，产生驱动力矩，使转盘转动。电压元件：电压元件由电压铁芯1、电压线圈2和回磁极12组成。绕在电压铁芯上的电压线圈与负载相并联，不论有无负载电流，电压线圈总是消耗功率的，一般其消耗功率控制在0.5-1.5W之内。电压线圈的特点：

匝数多，线径细。6第一节感应式电能表的结构和工作原理电流元件：电流元件由电流铁芯3和电流线圈4组成。绕在电流铁芯上的电流线圈与负载相串联，因此通过电流线圈的电流就是负载电流。电流线圈采用0.35mm厚的“U”形高硅钢片叠成，电流线圈的特点是：匝数少，通常分为相等匝数的两部分，分别绕在“U”形铁芯上，其绕制方向相反，以保证电流、磁通在铁芯内部的方向相同。它的安匝数一般在60-150安匝范围内，线圈线径一般按电流密度为3-5A/mm2考虑。7

（1）电压元件由电压铁芯1、电压线圈2和回磁极12组成。电压铁芯采用0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。电压线圈的特点是匝数多、线径细。电压线圈接到被测电路的电压回路，与负载是并联连接。电能表接入被测电路后，不论有无负载电流，电压线圈总是带电，成年累月地消耗电能，一般要求功率消耗不超过1.5W。回磁极固定在电压铁芯上，它的作用是构成电压工作磁通回路。8

（2）电流元件由电流元件由电流铁芯3和电流线圈4组成。电流铁芯是由0.35～0.5mm厚优质硅钢片叠成“U”形，电流线圈通常分为匝数相等的两部分，分别绕在“U”形铁芯的两柱上，其绕向相反，以保证电流磁通在铁芯内的方向相同，如图所示。电流线圈的特点是匝数少、线径粗。电流线圈接到被测电路后，与负载是串联连接。9电压元件电流元件元件构成由电压铁芯1、电压线圈2和回磁极12组成由电流铁芯3和电流线圈4组成。铁心材料采用0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成由0.35～0.5mm厚优质硅钢片叠成“U”形线圈特点匝数多、线径细。匝数少、通常分为匝数相等的两部分，分别绕在“U”形铁芯的两柱上，其绕向相反，以保证电流磁通在铁芯内的方向相同，线径粗。线圈连接与负载是并联连接。与负载是串联连接。功耗电能表接入就一直会消耗功率，功率控制在0.5~1.5W，不超过1.5W。不超过2.0VA其他回磁极固定在电压铁芯上，它的作用是构成电压工作磁通回路。1.5*10-3*720=1.08KWH所以，每月空载耗电约为1度电。10第一节感应式电能表的结构和工作原理切线式：电压铁芯垂直于转盘半径方向平面放置；辐射式：电压铁芯平行于转盘半径方向放置；切线式驱动元件比辐射式的结构简单、体积小、便于安装及大批量生产，并具有较好的技术性能，因此，得到了广泛的采用。切线式驱动元件辐射式驱动元件电能表驱动元件的布置方式11分离式封闭式组合式第一节感应式电能表的结构和工作原理分离式：耗用硅钢片较少，便于检修。但是沿电压、电流铁芯的各个磁路气隙和铁芯本身的对称性不易控制，往往造成同一类型电能表的计量特性不一致，容易产生电压、电流潜动，检修时尽量避免拆卸。封闭式：可以利用电压工作磁通磁化电流铁芯，改善轻载时的特性，同一类型电能表计量特性的重复性较好，不易产生电压、电流潜动，但是冲制铁芯耗用的钢材较多，绕制和检修电压、电流线圈困难。组合式：比封闭式较易装配电压、电流线圈。切线式驱动元件分类12切线式驱动元件分为分离式、封闭式和组合式三种基本结构耗用硅钢片计量特性重复性潜动影响绕制和检修线圈分离式少不好易于产生便于绕制和检修封闭式较多好不易产生不便组合式较少较好不大便于绕制和检修应用上大批量使用精密表精密表13第一节感应式电能表的结构和工作原理2）转动元件：由转盘5和转轴6组成，转盘在驱动元件所产生的驱动力矩下连续转动。转盘用纯铝板制成，转盘边缘涂以计算转数的标记。转轴一般用铝或铜合金棒制成，转轴上装有蜗杆，蜗杆与计度器上的蜗轮10相啮合，转轴上还装有钢丝制成的防潜针，用以防止潜动。转动元件的作用是在电能表工作时，把转盘转动的转数传递给计度器。

导电率大、重量轻、一定的机械强度14第一节感应式电能表的结构和工作原理3）制动元件：由永久磁铁及其调整装置组成，永久磁铁产生的磁通被转动着的转盘切割时，与在转盘中所产生的感应电流相互作用形成转动力矩，使转盘的转速与被测功率成正比变化。制动元件按永久磁铁的结构形式及其在转盘上的布置方式，可分为如图所示的几种材料：铝镍合金或铝镍钴合金压铸而成。性能：磁性稳定，受外界磁场和温度影响要小。调整装置是为了改变制动力矩的大小15第一节感应式电能表的结构和工作原理4）轴承：电能表的轴承分为上轴承9和下轴承8，下轴承8位于转轴6下端，其质量好坏对电能表的准确度和使用寿命有很大的影响。它由上、下轴承组成。上轴承位于转轴上端，起定位和导向作用。图所示为一种常见的上轴承结构。下轴承位于转轴下端，用以支撑转动元件的全部重量。16现代电能表的轴承结构主要有两种：

（1）钢珠宝石轴承。可分为单宝石和双宝石轴承，其结构的基本类型有三种，如下图所示。（2）磁力轴承。它的类型主要有两种，如下图所示。磁推轴承利用下轴承采用的磁铁之间的排斥力支撑转动元件，而磁悬轴承利用上轴承采用的磁铁之间的吸引力，将转动元件悬浮于空间。又分为正宝石轴承和倒宝石轴承17硬度较大的宝石为主动态，其磨损较a要小工艺复杂，成本高，磨损均匀，使用寿命延长1819第一节感应式电能表的结构和工作原理5）计度器：计度器又称积算机构，用来累计转盘的转数，以显示所测定的电能。常用的有字轮式和指针式。较常见的为字轮式计度器，其结构如图所示。字轮式计度器有一个重要的参数即传动比

计度器的传动比是指其末位字轮转一圈时转盘的转数。20字轮式计度器有一个重要的参数即传动比。

计度器的传动比是指其末位字轮转一圈时转盘的转数。21第一节感应式电能表的结构和工作原理2、辅助部件1）基架：用于支撑和固定测量机构，对电能表的性能有一定的影响，故基架应有足够的机械强度。2）外壳：由底座与表盖等组合而成，底座用来组装测量结构，常用钢板或塑料压制而成，表盖有用铝板冲压成的，也有用玻璃、胶木或塑料压制而成。3）端钮盒：用于连接电能表的电流、电压线圈和被测电路，其中的铜质端钮盒表面要有良好的镀层，这个端钮盒要有足够的机械强度和良好的绝缘。4）铭牌：铭牌附在表盖上或固定在计度器的框架上，它应标明制造厂、表型、额定电压、标定电流、额定最大电流、频率、相数、准确度等级以及电能表常数等。22第一节感应式电能表的结构和工作原理二、单相感应式电能表的工作原理1、转盘驱动原理与驱动力矩表达式运行中的电能表，其转盘之所以转动，就是因为受到电磁力形成的驱动力矩的作用。即转盘是个导体，在转盘上穿过磁通，导体中便有电流通过，在磁场力作用下受到电磁力所形成的驱动力矩的作用而转动。

由电工原理知，载流导体在磁场内受到的电磁力的作用，根据左手定则电磁力的表达式为：

当电能表的电压线圈和电流线圈接到被测电路后，相应地在电压铁芯和电流铁芯中产生了磁通，按右手螺旋法则可以分别确定出磁通的方向，如下图所示。23回磁极电压铁芯电流线圈电流铁芯电压线圈转盘电能表内磁通的分布情况24（1）穿过转盘的磁通右图所示为电能表各磁通的分布情况，电压线圈2加上电压U时，线圈中有电流通过，产生了磁通。它又可以分为两部分：电能表各磁通的分布情况磁通，它的通过路径是：还有一部分是经空气隙而闭合的漏磁通。b.磁通，它的通过路径是：第一节感应式电能表的结构和工作原理25a.磁通，它通过的路径一部分是沿电流铁芯、回磁极到电流铁芯另一边柱构成回路；另一部分是电流线圈的漏磁通。气隙的磁阻大，铁芯的磁阻小，因此，磁通约大于磁通3～6倍。从上面的磁通通过的路径的分析中可以得出，磁通穿过转盘的称为电压工作磁通；磁通不穿过转盘，称为电压非工作磁通。当负载电流通过电流线圈4时，产生了磁通，它也可以分为两部分：b.磁通，它通过的路径是：穿过转盘的磁通称为电流工作磁通；不穿过转盘的磁通，称为电流非工作磁通。第一节感应式电能表的结构和工作原理26

电压工作磁通ΦU一次穿过转盘，电流工作磁通ΦI从不同位置两次穿过转盘构成回路，对转盘而言，相当于有大小相等方向相反的两个电流工作磁通ΦI和ΦI′通过转盘，如图所示。

现规定：磁通从下往上通过转盘，以“·”表示，磁通从上往下通过转盘，以“×”表示，所以转盘上三个磁极的位置分别为A1、A2、A3。

因而构成“三磁通”型感应式电能表27

交变的工作磁通ΦI、ΦI′和ΦU穿过转盘时，各工作磁通产生相应迟后90o的感应电动势ePI、ePI′和ePU以及感应电流iPI、iPI′和iPU，这就是转盘上电流产生的原因。28（2）移进磁场假设：电压铁芯和电流铁芯工作在不饱和状态，则在正弦交流电压和电流的作用下，各工作磁通的波形按正弦规律变化。(1)忽略电流磁通回路中的损耗，则电流磁通与负载电流同相位。

(2)电压线圈的感抗很大，电压工作磁通滞后电压约。(3)负载为感性，其功率因数角为。

(4)

以电流工作磁通为参考轴，各工作磁通及其在转盘内的电流间的相位关系如右图所示，它们的瞬时值为：

磁通和感应电动势、感应电流相量图第一节感应式电能表的结构和工作原理29第一节感应式电能表的结构和工作原理各工作磁通随时间的变化关系曲线如下所示：波形图移进磁场工作磁通是交变的，由此可见，穿过转盘的磁通最大值从磁极A1向磁极A3逐渐移近，形成了移近磁场。30第一节感应式电能表的结构和工作原理各工作磁通随时间的变化关系曲线如下所示：波形图移进磁场移进磁场在转盘内感应电流，产生驱动力矩来带动转盘向移进磁场的方向移动，即从相位超前的磁通位置移向相位之后的磁通位置。A1A2A331第一节感应式电能表的结构和工作原理（3）驱动力矩电磁力与作用力臂的乘积即为使转盘转动的驱动力矩。

形成形成驱动力矩瞬时值表达式转盘的转动方向？32第一节感应式电能表的结构和工作原理由于转盘的转动惯量较大，因此转盘的转动方向决定于瞬时转矩在一个周期的平均值，即

磁通和感应电动势、感应电流相量图33第一节感应式电能表的结构和工作原理它表明：电能表的驱动力矩和穿过转盘的两个工作磁通以及它们之间相位差的正弦值乘积成正比。

怎样做会改变电能表的转动方向？从以上讨论中我们得到电能表转盘的旋转方向决定于旋转磁场方向，若改变旋转磁场方向，电能表的转向也随之改变。因此，若电流磁通方向改变（即电流线圈中电流方向改变）或电压磁通方向改变（即电压线圈中电流方向改变），都将改变电能表的转动方向。34第一节感应式电能表的结构和工作原理（4）驱动力矩与负载功率的关系

35第一节感应式电能表的结构和工作原理代入驱动力矩的表达式，得

36

从上面的讨论中，可以得出以下结论（MQ）：

（1）两个交变的磁通彼此在时间上有不同的相位，在空间上有不同的位置，才能产生驱动力矩。（2）转盘的转动方向是由时间上超前的磁通指向滞后的磁通。

37第一节感应式电能表的结构和工作原理2、制动力矩当电能表的负载功率不变时，转盘就受到一个大小和方向不变的驱动力矩的作用。为使转盘在恒定的功率下作等速旋转，就需要对转盘施加一个与驱动力矩大小相等、方向相反的反作用力矩，这个反作用力矩就是制动力矩。设置永久磁铁就是对转盘产生一个制动力矩，使转盘转速保持和负载功率成正比的关系。制动力矩表达式制动力矩的形成继续3839

图中表示出永久磁铁和转盘的相对位置，永久磁铁1中的磁通ФT从N极出发经过气隙→转盘→气隙→永久磁铁的S极，然后再沿永久磁铁的磁轭回到N极构成回路，此磁通是不随时间变化的。返回40第一节感应式电能表的结构和工作原理制动力矩总是与转速n成正比变化，故能阻止转盘加速转动。这正是要保证电能表正确工作必须满足的另一个主要条件。41第一节感应式电能表的结构和工作原理3、转盘转速与负载消耗电能的关系42第一节感应式电能表的结构和工作原理43第一节感应式电能表的结构和工作原理4、单相感应式电能表的相量图单相感应式电能表相量图单相电能表理想相量图

单相电能表的相量图，实际上就是驱动元件的相量图，它由并联电路和串联电路的相量图组成。通过相量图表明电压、负载电流与电能表内各磁通之间的相位关系，以便从中找到满足ψ＝90o﹣φ的条件。以电压线圈中的电流为参考相量44单相感应式电能表的相量图ΦI

与ΦU相位差ΨI

与ΦI相位差αI5~15°U

与I相位差φI

U与ΦU相位差αU20~25°Ψ+φ=β-αI∴要求β-αI=90°理想相量图45∴要适当调整电压线圈参数及磁路参数，调整αI

、αU

，以满足β＞90°αI——实际中不可避免的存在，原因：电流铁芯的磁滞、涡流损耗及转盘中的感应电流损耗理想相量图（理想：αI=αU=0°φU=β

＝90°）要求β-αI=90°,即β＞90°αU——实际中不可避免的存在，原因：电压铁芯的磁滞、涡流损耗及转盘中的感应电流损耗46三相交流感应式电能表的结构

三相电能表是由单相电能表发展而成的，同样由驱动元件、转动元件、制动元件和计度器等部件组成。三相电能表的结构与单相电能表的结构主要区别在于：

每只三相电能表都有两组或三组电磁元件，它们产生的驱动力矩是共同作用在一个转动元件上，并由一个计度器指示三相电路消耗的总电能。47

由于三相电能表各组元件之间存在电磁的相互影响，这一因素不能忽视，需要专门平衡调整装置以减小附加误差。48课堂练习：某低压动力用户，有24KW功率因数为0.8的电动机一台，若供电电压380V，问应安装一只多少安培的电能表？解答：故应安装50安培的电能表

49第二节感应式电能表的误差特性由电能表的工作原理可知，在任何负载条件下，只有与负载功率成正比的驱动力矩和制动力矩作用在转盘上，电能表才能正确计量电能。但实际除了这两种基本力矩，还有抑制力矩、摩擦力矩和补偿力矩等附加力矩的作用，这样就破坏了转盘的转速和负载功率成正比的关系，引起了电能表的误差。

误差分类：基本误差：电能表在规定电压、频率和温度条件下，测得的相对误差值。附加误差：电能表在运行过程中，由于电压、频率和温度等外界条件变化所产生的误差。基本误差规定的条件包括：电压UN（1±1%）频率50Hz（1±0.5%）环境温度20℃

（1±3%）波形畸变系数不超过±5%垂直倾斜不超过±1°无外磁场影响预热时间：电压加额定值不少于60min

电流通以Ib不少于15min

波形畸变系数：中压电网为6.5%高压电网为3%它是由电能表内部结构决定。——电能表在规定的条件下测得的相对误差。附加误差它与电压、频率、温度、波形畸变、外部磁场、倾斜度及运行不稳定、相序改变、三相电压不对称、负载不平衡等有关。——因外界因素造成电能表不在规定的条件下运行所形成的相对误差。52

由于电能表自身结构上的原因和外界条件的影响，它所测得的电量与负载实际消耗的电量是有差别的，我们把这种差别称为误差。

绝对误差是被测电量的测得值与实际值（也称真值）之差，可表示为

△W为正值说明测得的电量大于实际电量；△W为负值说明测得的电量小于实际电量。53

对于同一量来说，绝对误差值越小，测量的精度越高。但对不同的量就不能用绝对误差来判断测量的精度了。为了评价测量的精度，又提出了相对误差的概念。

相对误差就是被测电量的绝对误差与其实际值之百分比，可表示为误差的基本概念误差：表示测量值与真实值之间的差别绝对误差：∆W=W-W₀相对误差：W∝P

M∝P

M＝MT∝n

55第二节感应式电能表的误差特性一、电能表的负载特性曲线1、影响负载特性曲线的因素电能表的基本误差随着负载电流和负载功率因数的变化的曲线，通常称为电能表的负载特性曲线或基本误差特性曲线。影响负载特性曲线的因素有以下几个方面：（1）抑制力矩的影响

（2）摩擦力矩的影响

（3）电流铁芯磁化曲线非线性的影响

（4）补偿力矩56第二节感应式电能表的误差特性（1）抑制力矩的影响抑制力矩：转盘在驱动力矩的作用下连续转动时，除了切割制动磁通而形成的制动力矩外，还切割交流电流、电压工作磁通，在转盘中产生感应电流，与交变的磁通相互作用，也会形成阻碍转盘转动的力矩。此力矩与所作用的磁通的平方成正比。57第二节感应式电能表的误差特性MU

=

KU

·ΦU

2·

n

MI

=

KI

·ΦI

2·

n

∝∝——产生电流抑制误差——不会引起明显的附加误差58第二节感应式电能表的误差特性（2）摩擦力矩的影响抑制力矩：电能表的制动元件在驱动力矩作用下，要靠上、下轴承的支撑转动，并通过齿轮传动机构带动计度器记录所测得的电能值。因此，当转动元件旋转时，转轴与转轴之间、计度器的传动齿轮之间，必然产生一个与驱动力矩方向相反的力矩，即摩擦力矩。摩擦力矩总是阻碍转盘的转动，使电能表出现负误差。随着驱动力矩的增大，由摩擦力矩引起的误差比例将减小。反之，当电能表轻载运行时，摩擦力矩的相对影响较大。

实现电能表正确计量的条件之一是应保证电流工作磁通与负载电流成正比，也就是磁通与电流是线性关系，如图中直线2所示。但实际上，铁芯的磁化曲线是非线性的，如图中曲线1所示。标定电流Ib：标于电能表上作为计算负载的基数电流额定最大电流Imax: 电能表长期正常工作，而误差、温升完全满足规定要求的最大电流第二节感应式电能表的误差特性（3）电流铁芯磁化曲线非线性的影响60第二节感应式电能表的误差特性电流铁芯的磁化曲线——用等效力矩M´表示轻载时电流铁心非线性的影响——产生负误差轻载时，MU、MI、MM、M´阻碍转盘转动，产生负误差。谁来帮帮MQ？补偿力矩MB分析：不设法补偿，电能表就不能准确工作。因此，在电能表的结构中设置轻载调整装置，使其产生和驱动力矩方向相同的附加力矩，以补偿所引起的负误差，该附加力矩称为补偿力矩。——补偿力矩产生的原理与MQ相同空间位置不同、相位不同的几个交变磁通，在转盘上产生方向由相位超前的磁通所在位置指向相位滞后的磁通所在位置的力矩。铜片磁通φ’超前φ“的相位角（4）补偿力矩第二节感应式电能表的误差特性MQ产生原理补偿力矩与加在电能表上的电压和铜片A的位置有关。只要电能表接上电压，不论电能表是否有负载电流，补偿力矩总是存在。补偿力矩的方向是由相位超前的磁通φ’移向相位滞后的磁通φ”

φU’及φU”∝φu

φu∝U/f补偿力矩：电能表在轻载时，除了电流抑制力矩、摩擦力矩引起的负误差外，还有电流铁芯磁化曲线的非线性影响所引起的负误差。因此，在电能表的结构中设置轻载调整装置，使其产生和驱动力矩相同的附加力矩，该力矩称为补偿力矩。当负载电流变化时，各部分转矩也发生变化，但变化规律不同，因而基本误差不同。MQ+MB=MT

+MU+MI+MM+M’感应式电能表中各转矩间的平衡关系：上述抑制力矩、摩擦力矩、电流铁芯曲线的非线性影响及补偿力矩，是使电能表产生基本误差的主要原因。65第二节感应式电能表的误差特性2、负载特性曲线（1）负载特性曲线因此，电能表在额定电压、额定频率、规定温度以及的正常条件下，也会产生误差，这个误差的相对值称为电能表的基本误差。电能表的负载特性曲线：电能表的基本误差随着负载电流和负载功率因数而变化的关系曲线。

感应式电能表的负载特性曲线（γ—I曲线）小于5%，误差为正5%-30%，误差为负30%-100%，误差为正大于100%，误差为负

电能表的基本误差随着负载电流和负载功率因数而变化的关系曲线，称为电能表的负载特性曲线。

感应式电能表的负载特性曲线（γ—I曲线）小于5%，误差为正。低负载时，MQ较小，若MB>MM使电能表转速加快。误差表现为正值。MQ0.5=1/2MQ1故0.5时正误差更大5%-30%，误差为负。M’的负误差影响增加，MM负误差和MB正误差的变化不大。使得误差呈现负值。30%-100%，误差为正。M’的负误差影响减少了，I=Ib时，误差为零。MM负误差减小，MB仍为正误差。M‘负误差影响减小使得误差呈现正值。大于100%，误差为负。MI的负误差影响急剧增加。MM可以忽略。Ｍ’的误差趋于正值b点后误差为负。68第二节感应式电能表的误差特性69第二节感应式电能表的误差特性理想负荷特性曲线运行时负载特性曲线尽可能平坦些，且cosφ=0.5线和cosφ=1线尽量靠近，这样可使电能表在较宽负载范围内运行。现代电能表的发展，要求电能表在较宽的负载范围内使用，以适用于各种用户的需要。71第二节感应式电能表的误差特性（1）改善负载特性曲线常用的方法轻负载电流范围内，电能表的负载特性主要取决于电流铁芯非线性影响引起的负误差，所得的特性是不够理想的，甚至是不够稳定的，因此可采用以下方法改善：电流铁芯选用初始导磁率较高且比较稳定的材料，如D41~D43等牌号的硅钢片。增大电流铁芯的截面，缩短铁芯长度，从而在同样的负载电流下，增大电流铁芯的磁通。用一部分电压工作磁通磁化电流铁芯，以提高电流铁芯的初始磁通，从而避开了磁化曲线起始的弯曲部分，减小了非线性误差。在大负载电流范围内，电能表的负载特性主要取决于电流抑制力矩引起的负误差，因此可采用以下方法改善：增加永久磁铁的制动力矩，降低转盘的转速，这样就能相对的减小电流抑制力矩在总制动力矩中所占的比例。增加电压工作磁通。电流铁芯增加磁分路。（改善大负载电流范围的负载特性曲线）72第二节感应式电能表的误差特性二、电能表的附加误差电能表的附加误差：电能表所在的外界条件与规定的工作条件是不同的，例如电压、温度、频率可能偏离规定值，安装时相序、垂直度不符合规定等。外界条件改变后，MQ、MT、MU、MI、MM、M´、MB等会有不同的变化从而破坏了总驱动与总制动的平衡，这时电能表产生的误差称为电能表的附加误差。电压UN（1±1%）频率50Hz（1±0.5%）环境温度20℃（1±3%）波形畸变系数不超过±5%垂直倾斜不超过±1°73第二节感应式电能表的误差特性一、电压影响电压附加误差：当加于电压线圈两端的电压发生变化时，将引起电压铁芯中磁通的变化，而在磁通路径上，涡流损耗和磁滞损耗也有变化，致使电压磁通大小以及工作磁通之间的相位关系发生变化，因而引起驱动力矩、电压抑制力矩、补偿力矩等的变化，从而产生电压附加误差。MQ=KΦIΦUsinψ∝UMU

=

KU

·ΦU

2·

n

∝74第二节感应式电能表的误差特性电压误差随着电压的升高向负的方向变化（负误差）。电压降低时，电压抑制力矩减小更快，引起正误差。为减小电压变化对电能表误差的影响，一般采取以下措施在非工作磁通路径中设置饱和段，例如在电压铁芯的下部磁轭打孔或减小下部磁轭截面积，其作用是有意识的增加电压铁芯的非线性误差。当电压升高时，电压工作磁通比非工作磁通增加得更快，其结果使驱动力矩增大，补偿了由电压升高时增加的电压抑制误差。增加制动力矩，使电压抑制力矩在总的制动力矩中所占的比例下降。电压误差特性曲线75第二节感应式电能表的误差特性二、温度的影响温度对电流工作磁通的影响2.电压、电流工作磁通的变化：温度升高时，电能表转速加快，产生正的温度误差。反之，温度降低，则产生负的温度误差。磁通随着温度的变化，电流抑制力矩也要变化，但不显著。1、制动磁通的变化制动磁通是负温度系数。T升，ΦT减小。MT减小,n加快，产生正的温度误差。反之，温度降低时，产生负的温度误差。76第二节感应式电能表的误差特性DT8型有功电能表的温度误差特性3.温度的影响对内相角的变化77温度补偿方法之一温度补偿方法之二第二节感应式电能表的误差特性为减小温度变化对电能表误差的影响，一般采取以下措施：制动电磁铁上加装补偿片-磁性合金片。电压、电流工作磁通的路径上加装补偿片。作用是：加强制动。原理——温度升高，补偿片导磁率下降，通过磁通减少，最终使通过转盘制动磁通增加。作用是：减小驱动原理——当温度升高时，补偿片导磁率降低，使电流工作磁通路径上的磁阻增大，故电流工作磁通减少，驱动力矩减小，电能表转速减慢78第二节感应式电能表的误差特性三、频率的影响1.电压工作磁通的变化：当电网频率与电能表的额定频率不同时，将引起电流、电压工作磁通幅值以及它们之间的相位角差的改变，致使电能表产生频率误差γf。频率误差特性如图所示。79第二节感应式电能表的误差特性三、频率的影响2.电流工作磁通的变化：80第二节感应式电能表的误差特性四、其他附加影响自热影响；电流、电压波形畸变的影响；倾斜影响。总之，电能表的附加误差除了上述因素的影响外，还有不稳定运行的影响、负载功率因数的影响、三相电压不对称的影响、相序的影响等。电能表从通电开始到热稳定需要一定的时间，电能表误差在这段时间内也不断发生变化，这一过程称为自热。81第三节感应式电能表的调整装置目的——将电能表的误差调整到满足规定的误差范围内每只单相电能表应该有1、满载调整装置、

2、相位角调整装置、

3、轻载调整装置及

4、防潜装置。三相电能表还应有平衡调整装置。各种调整装置应满足下列要求：

1）应该有足够的调整范围及调整精度；

2）调整装置之间的相互影响要小；

3）应保证调整方便、操作简单、固定牢靠和足够稳定等。一、满载调整装置

电能表在额定负载下运行时，影响基本误差的主要因素是制动力矩。对制动力矩的调整主要是利用永久磁铁进行，即调整永久磁铁的位置或磁通量，就改变制动力矩。由得制动力矩的调整是在额定电压、基本电流、功率因数等于1.0的条件下进行调整以改变转盘转速，我们称之为满负载调整。在一定的负载功率P下，改变制动力臂hT或制动磁通ΦT，就能改变转盘的转速n。83第三节感应式电能表的调整装置1、改变作用力臂的满载调整装置1、改变作用力臂hT移动永久磁铁位置2→10→hT减小→n增大85第三节感应式电能表的调整装置2、改变制动磁通的满载调整装置（2）用磁分路方法：固定制动磁铁位置，在磁铁上设置可移动的分磁铁片，使制动磁通量ΦT经分磁铁片形成分流，改变分磁铁片位置，就改变了磁通ΦT的分磁量，也就是改变通过转盘的制动磁通量。（1）转动制动磁铁：使制动磁铁逐渐离开转盘，以改变穿过转盘的制动磁通量。86第三节感应式电能表的调整装置二、相位角调整装置在感应式电能表的工作原理中讲述了电能表实现正确计量的第三个条件是：应满足正交条件，即φ＋ψ＝士90°，也称90°相位角条件。当不能满足90°相位角条件时，电能表就要产生计量误差。

在额定电压、基本电流和cosφ=0.5情况下，调节电流工作磁通和电压工作磁通间的相位角，使其满足ψ=90°士φ关系的调整装置，称为相位角调整装置。

由相量图：β–αI=90°相位角调整的目的，就是使上式成立。

途径：调整αI或β（αU）改变磁通路径上的有功损耗，来实现相位角的改变。根据电能表正确测量有功电能的条件：φ+ψ=90°β－αI=φ+ψ88第三节感应式电能表的调整装置1、改变电流工作磁通相位角的调整装置短路滑块附加线圈

改变αI的相位角调整装置

（电流工作磁通相位角）短路滑块产生：“+”

误差电流铁心附加线圈康铜线(R)“短路滑块”IK附加线圈有功损耗αI

ψMQ=KΦIΦUsinψRβ－αI=φ+ψ

在电流铁芯上，设置附加线圈，调节4，从而改变回路的感应电流90第三节感应式电能表的调整装置2、改变电压工作磁通相位角的调整装置

在电压工作磁通路径上，设置附加线圈，调节滑块，从而改变回路的感应电流2.改变αU的相位角调整装置(电压工作磁通相位角)

方法一：是改变图中附加线圈中的电阻方法二：是在电压磁铁磁极下面加一个铜环，铜环上下移动（上移，交链磁通多，涡流损耗大，相位角αU增大，致使ψ增大，所以驱动力矩增大，转盘转速加快。铜环下移，转盘转慢）92第三节感应式电能表的调整装置三、轻载调整装置为了改变轻负载范围内的负载特性曲线而调整补偿力矩的机构，称为轻载调整装置。原理：利用补偿力矩产生的正误差补偿MM、M’所产生的负误差，这些负误差不是固定不变的。这就要求补偿力矩是可调整的。轻载调整装置与补偿力矩的原理相同在电压铁芯的磁极附近设置可移动的导磁或不导磁金属部件，以使电压磁通对转动元件的对称轴成不对称分布，导致两部分电压工作磁通在时间和空间上不同，从而形成移进磁场，产生补偿力矩。）常用的轻载调整装置有下述两种类型：93第三节感应式电能表的调整装置1、移动金属框（片）的轻载调整装置2、移动铁磁部件的轻载调整装置铜短路框电压铁芯调整铁片回磁极位于对称位置时不产生补偿力矩轻载调整装置与补偿力矩的原理相同在电压铁芯的磁极附近设置可移动的导磁或不导磁金属部件，以使电压磁通对转动元件的对称轴成不对称分布，导致两部分电压工作磁通在时间和空间上不同，从而形成移进磁场，产生补偿力矩。）94第三节感应式电能表的调整装置四、灵敏度和防潜动装置1、灵敏度电能表精度等级越高越灵敏，即灵敏度值越小但灵敏度越高，电能表并不一定更加精确2）轻负载补偿力矩过大产生潜动。——由于电网电压在一定的范围内波动，而补偿力矩和电压的平方成正比。所以，当电压升高时，就会引起轻载补偿力矩增大，使误差偏正，此时将会产生正潜动。相反，当轻载补偿力矩减小时，会使误差偏负，此时将会产生反潜动。

客观存在允许值——Ｉ＝0、U=0.8～1.1Ue时，转盘转动不超过1r1）测量机构制造和装配不准确、不对称，如电压铁芯倾斜、电流铁芯倾斜、回磁极位移等；2、潜动即电压潜动，指电流回路没有接入负载，而电能表的转盘在缓慢地转动的现象

a、原因：96第三节感应式电能表的调整装置b、潜动及防潜动装置以下列举分离式驱动元件电能表产生潜动力矩的四种基本情况，图纸箭头表示潜动力矩的方向：97第三节感应式电能表的调整装置（1）电压铁芯倾斜形成潜动力矩c、分类：正潜动——与铭牌上的箭头方向一致

反潜动——与铭牌上的箭头方向相反98第三节感应式电能表的调整装置（2）电流铁芯倾斜形成潜动力矩：在转盘上靠近1平面上设置部件C-----P34铁磁部件C电压铁芯磁极99第三节感应式电能表的调整装置（3）回磁极位移形成潜动力矩回磁极驱动元件的对称轴向右位移。电压工作磁通在转盘的右边范围内，引起较大的感应电流和有功损耗，所以形成的潜动力矩由左边指向右边，即同回磁极的位移方向相同。100第三节感应式电能表的调整装置（4）电压辅助磁路径上的气隙不相等形成潜动力矩101第三节感应式电能表的调整装置（1）防潜装置转轴上接一钢丝，电压铁芯上固定的角型钢片漏磁通的作用产生电磁力