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机电式交流电能表误差检定

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  • 发布时间:2016/11/26 18:44:21
  • 作者:ly_yinhe

  机电式交流电能表指适用于参比频率为50Hz或60Hz机电式(感应式)交流电能表。日常的家用电能表大部分为机电式交流电能表,下面本文根据机电式交流电能表检定规程介绍机电式交流电能表工作原理及相关检定方法。

机电式交流电能表简介

  图1是单相机电式电能表测量机构简图,其主要组成部件已在图注中说明。由硅钢片叠成的电压、电流铁心,分别绕有电压线圈和电流线圈。单相电路的相电压U加在电压线圈,就有电流IU流经该线圈,产生穿过铝质转盘的交变电流工作磁通ΦI。有相位差的电压、电流工作磁通,从不同位置穿过转盘并在转盘中感生涡流,各磁通与涡流相互作用,形成驱动转盘转动的驱动力矩(平均值:如下式)。

单相电能表的测量机构简图

图1:单相电能表的测量机构简图

  1-制动磁铁;2-电压线圈;3-电流铁心;4-电流线圈;5-转盘;6-转轴;7-电压铁心;8-下轴承;9-上轴承;10-涡轮;11-蜗杆;12-回磁极。

  式中的电压(电流)工作磁通,跟随电压(电流)成正比地变化;绕有线圈的电压电流铁心组成的驱动元件,其结构参数满足电压电流工作磁通间的相位差Ψ=90°-φ。因此,驱动力矩与单相电路的有功功率P成正比,即M=k2UIcosφ=k2P。

  制动磁铁产生的制动磁通,与其在转动着的转盘内感生的涡流相作用,形成制动力矩,阻止转盘加速转动。这样,转盘因受驱动力拒和制动力矩的作用,其转动速度跟随负载消耗的有功功率P成正比地变化。

  随转盘转动的转轴带动齿轮机构,相继推动计度器(图中没画出)各位字轮(或推针)转动。因此,在负载用电期间内计度器累计的转数,表示测得的电能。三相电能表由两组或三组测量机构组成,各测量机构的构成原理与单相电能表相似,通过一定的测量电路才能测量三相电路功率。

机电式交流电能表检定方法

01用标准电能表法检定电能表

  采用标准电能表法检定电能表是指在标准电能表和受检电能表都处于连续工作情况下,用光电转换方法,将受检电能表转数转换成电脉冲数,控制标准电能表计数来确定受检电能表的相对误差。

  相对误差:

  该误差按照下式1计算:

……1

  式中:

  m——实测脉冲数,即受检电能表转N转期间,标准电能表显示的脉冲数;

  m0——算定脉冲数,按下式2计算:

……2

  式中:

  Cb——标准电能表脉冲常数【imp/KW.h(kvar.h)】。用三相标准电能表对三相电能表进行三相检定和分组检定,或用规格相同的多只单相标准电能表检定三相电能表,所用的常数Cb相同;

  KI、KU——扩大标准电能表测量范围的电流电压互感器使用的额定变比,没用互感器时KI和/或KU=1;

  N——选定的受检电能表转数;

  C——受检电能表常数,r/KW.h(kvar.h);

  Kj——接线系数,接线图中,未给出接线系数时Kj=1。

  经互感器接入式的电能表,其常数值小于5,铭牌上标有电流互感器变KL和/或电压互感器变比Ky。检定这类电能表,算定脉冲数m0按下式3计算:

……3

  宽电压电流量程的标准电能表所用的误差计算器,如果已将标准电能表常数Cb和互感器额定变比KI和KU列入计算,则在式2和式3中只输入其他参数。受检电能表和标准电能表常数与式2不同时,按照表1换算。

电能表常数换算表

表2:电能表常数换算表

  确定算定脉冲数的原则:

  在每一负载功率下,适当选定受检电能表转数和电流互感器量程,使算定脉冲数不少于表3规定,同时每次测试时限不少于5s。cosφ(sinφ)=0.25时,算定脉冲数可减少一半。

算定脉冲数下限值

表3:算定脉冲数下限值

  若标准电能表所发脉冲序列不够均匀或其相应速度较慢,应适当增加算定脉冲数。

  若采用手动方法代替光电脉冲控制标准电能表计数,在Ib(In)~Imax和cosφ(sinφ)=0.5~1的情况下,受检电能表不少于10转,同时算定脉冲数比表3增加1倍。

  重复测定次数:

  每一负载功率下,至少记录两次误差测定数据,取其平均值。因光电采样器等原因不能正确地采集受检电能表转数,舍去测得的数据。求得的相对误差等于0.8~1.2倍受检电能表的基本误差限,在进行两次测定,取各次测定数据的平均值计算相对误差。

02用瓦.秒法检定电能表

  用标准表测定调定的恒定功率,或用标准功率源确定功率,同时用标准计时器测量受检电能表在恒定功率下转若干转所需时间。这时间与恒定功率的乘积所得实际电能,与受检电能表测定的电能相比较来确定受检电能表的相对误差。

  相对误差:

  用定圈测时的瓦.秒法检定安装式电能表,相对误差按式4计算:

……4

  式中:

  t——实测时间(s),即受检电能表在恒定功率下转N转,标准计时器测定的时间;

  T——算定时间(s),按式(5)计算:

……5

  式中:

  P——标准功率表或标准功率源指示的功率,W;

  N——选定的受检电能表转数。其他符号与式(2)和式(3)相同。

  确定算定时间的原则:

  用自动方法(如光电脉冲法)控制标准计时器,受检电能表连续转动,算定时间不少于10s。

  若标准功率表或标准功率源所发出功率脉冲序列不够均匀或其相应速度较慢,还需适当增加时间。

  如手动方法控制标准计时器,在任何负载功率下,算定时间不少于50s。

  重复测定次数:

  每一负载功率下,至少记录两次误差测定数据,取其平均值。因光电采样器等原因不能正确地采集受检电能表转数,舍去测得的数据。求得的相对误差等于0.8~1.2倍受检电能表的基本误差限,在进行两次测定,取各次测定数据的平均值计算相对误差。