工信版（中职）通用电工电子仪表应用实训模块十 感应系仪表教学课件.ppt

YCF（中职）通用电工电子仪表应用实训模块十 感应系仪表教学课件模块十模块十 感应系仪表感应系仪表项目项目1 单相电度表单相电度表项目项目2 三相电度表三相电度表项目项目3 互感器互感器项目项目4 单相电度表的使用单相电度表的使用模块十模块十 感应系仪表感应系仪表模块概述模块概述感应系电度表由驱动部件、转动部件、制动部件以及积算机感应系电度表由驱动部件、转动部件、制动部件以及积算机构组成。其基本原理是构组成。其基本原理是:电压线圈中产生的交变磁场作用于由电压线圈中产生的交变磁场作用于由电流线圈产生的交变磁通在铝制转盘上形成的感应涡流，使电流线圈产生的交变磁通在铝制转盘上形成的感应涡流，使铝盘受到其大小与被测电路的有功功率成正比的转动力矩。铝盘受到其大小与被测电路的有功功率成正比的转动力矩。三相电度表的工作原理与单相电度表相同，只是在结构上采三相电度表的工作原理与单相电度表相同，只是在结构上采用多组驱动部件和固定在同一转轴上的多个铝盘的方式。用多组驱动部件和固定在同一转轴上的多个铝盘的方式。仪用互感器的基本结构与变压器相同，由一个用硅钢片叠制仪用互感器的基本结构与变压器相同，由一个用硅钢片叠制的闭合铁芯和装在铁芯上的一次线圈及二次线圈构成。电压的闭合铁芯和装在铁芯上的一次线圈及二次线圈构成。电压互感器实际上就是一个降压变压器，其一次线圈的匝数远比互感器实际上就是一个降压变压器，其一次线圈的匝数远比二次线圈的匝数多。电流互感器实际上就是一个降流变压器，二次线圈的匝数多。电流互感器实际上就是一个降流变压器，其一次线圈的匝数一般都比二次线圈的匝数少。其一次线圈的匝数一般都比二次线圈的匝数少。下一页返回模块十模块十 感应系仪表感应系仪表教学目标教学目标1.了解感应系电度表的结构、技术特性、应用范围、维护保养了解感应系电度表的结构、技术特性、应用范围、维护保养及简单校验及简单校验;2.理解感应系电度表的工作原理，掌握其使用方法理解感应系电度表的工作原理，掌握其使用方法;3.了解三相有功、无功电度表的工作原理及使用方法了解三相有功、无功电度表的工作原理及使用方法;4.了解互感器的结构、技术特性了解互感器的结构、技术特性;5.理解互感器的工作原理，掌握其使用方法。理解互感器的工作原理，掌握其使用方法。上一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表电度表是日常生活和生产中必不可少的一种电工仪表，它能电度表是日常生活和生产中必不可少的一种电工仪表，它能够实现电能的计量。在交流电能的测量中一般都是采用感应够实现电能的计量。在交流电能的测量中一般都是采用感应系电度表，它是利用电磁感应原理制成的。系电度表，它是利用电磁感应原理制成的。一、结构一、结构感应系电度表的型号很多，但其结构大致相同。感应系电度表的型号很多，但其结构大致相同。如图如图10-1所所示为感应系电度表的结构示意图，它主要由驱动部分、转动示为感应系电度表的结构示意图，它主要由驱动部分、转动部分、制动部分、计算机构等组成。部分、制动部分、计算机构等组成。下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表1.驱动部分驱动部分包括电流元件和电压元件两部分。电流元件由铁芯和绕在铁包括电流元件和电压元件两部分。电流元件由铁芯和绕在铁芯上的电流线圈构成。电流线圈的导线较粗，匝数较少，与芯上的电流线圈构成。电流线圈的导线较粗，匝数较少，与负载串联，其铁芯是由硅钢片叠制而成的，故又称串联电磁负载串联，其铁芯是由硅钢片叠制而成的，故又称串联电磁铁。电压元件也是由铁芯和电压线圈构成。电压线圈的导线铁。电压元件也是由铁芯和电压线圈构成。电压线圈的导线较细而匝数较多，与负载并联，其铁芯也是由硅钢片叠制而较细而匝数较多，与负载并联，其铁芯也是由硅钢片叠制而成，只是形状与电流元件不同，故又称并联电磁铁。成，只是形状与电流元件不同，故又称并联电磁铁。2.转动部分转动部分由铝质的转动圆盘、固定转动圆盘的转轴构成，转轴支承在由铝质的转动圆盘、固定转动圆盘的转轴构成，转轴支承在上下轴承中。电度表工作时，电流元件和电压元件产生的交上下轴承中。电度表工作时，电流元件和电压元件产生的交变磁场使铝盘感应出的涡流与该交变磁场相互作用，驱使圆变磁场使铝盘感应出的涡流与该交变磁场相互作用，驱使圆盘转动。盘转动。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表3.制动部分制动部分由永久磁铁构成，它是用来在铝盘转动时产生制动力矩的，由永久磁铁构成，它是用来在铝盘转动时产生制动力矩的，使铝盘的转速能和被测负载功率成正比，从而使电度表能反使铝盘的转速能和被测负载功率成正比，从而使电度表能反映出负载所消耗的功率。映出负载所消耗的功率。4.计算机构计算机构由蜗杆、蜗轮、齿轮及滚轮组成，由蜗杆、蜗轮、齿轮及滚轮组成，如图如图10-2所示为其结构示所示为其结构示意图。可以用来计算铝盘的转数，实现电能的测量和时间的意图。可以用来计算铝盘的转数，实现电能的测量和时间的计算。当铝盘转动时，通过蜗杆、蜗轮及齿轮组的传动，带计算。当铝盘转动时，通过蜗杆、蜗轮及齿轮组的传动，带动滚轮组转动。滚轮组一般有五个滚轮，每个滚轮的侧面都动滚轮组转动。滚轮组一般有五个滚轮，每个滚轮的侧面都刻有刻有09十个数字，滚轮之间是按十进制进位，即右边第一个十个数字，滚轮之间是按十进制进位，即右边第一个的滚轮转动一周的滚轮转动一周(转过转过09十个数字十个数字)，带动右边第二个滚轮转，带动右边第二个滚轮转过一个数字，当右边第二个滚轮转动一周就带动第三个滚轮过一个数字，当右边第二个滚轮转动一周就带动第三个滚轮转过一个数字。以此类推，可以通过五个滚轮上的数字来反转过一个数字。以此类推，可以通过五个滚轮上的数字来反映铝盘的转数，也就是所测电能的度数。映铝盘的转数，也就是所测电能的度数。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表二、工作原理二、工作原理1.转动力矩转动力矩根据电磁感应原理，当交流电流流过感应系电度表的电根据电磁感应原理，当交流电流流过感应系电度表的电流线圈和电压线圈时，在线圈中会产生交变的磁通，这流线圈和电压线圈时，在线圈中会产生交变的磁通，这些交变的磁通穿过铝盘，在铝盘上会产生涡流，而这些些交变的磁通穿过铝盘，在铝盘上会产生涡流，而这些涡流与线圈中的交变磁通相互作用从而产生转动力矩。涡流与线圈中的交变磁通相互作用从而产生转动力矩。如图如图10-3所示为铝盘上的磁通与涡流示意图。所示为铝盘上的磁通与涡流示意图。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与被测电路的有功与被测电路的有功功率成正比，即功率成正比，即 （10-1）式中，式中，K为一比例常数为一比例常数;为为I与与U的相位差。的相位差。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表2.制动力矩制动力矩当铝盘在转动力矩的作用下开始转动时，铝盘切割穿过它的当铝盘在转动力矩的作用下开始转动时，铝盘切割穿过它的永久磁铁的磁通，从而在其上产生一个涡流。这个涡流与永永久磁铁的磁通，从而在其上产生一个涡流。这个涡流与永久磁铁的磁场相互作用，将产生一个作用于铝盘上且与其转久磁铁的磁场相互作用，将产生一个作用于铝盘上且与其转动方向相反的制动力矩动方向相反的制动力矩Mf。显然，铝盘转动越快，切割穿过。显然，铝盘转动越快，切割穿过它的磁感线就越快，所引起的磁通变化率就越大，产生的涡它的磁感线就越快，所引起的磁通变化率就越大，产生的涡流越大，则制动力矩就越大。所以制动力矩与铝盘的转速流越大，则制动力矩就越大。所以制动力矩与铝盘的转速n(r/s)成正比，即成正比，即 Mf=kn (10-2)式中，式中，k为比例常数。由上式可知，制动力矩是一个动态的量，为比例常数。由上式可知，制动力矩是一个动态的量，当铝盘不动时当铝盘不动时(n=0)，制动力矩不存在。制动力矩是随铝盘的，制动力矩不存在。制动力矩是随铝盘的转动而产生的，并随转速增大而增大，其方向总是和铝盘的转动而产生的，并随转速增大而增大，其方向总是和铝盘的转动方向相反。转动方向相反。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表当铝盘在转动力矩的作用下开始转动后，随着转速的增当铝盘在转动力矩的作用下开始转动后，随着转速的增加，其制动力矩也不断增加，直到制动力矩与转动力矩加，其制动力矩也不断增加，直到制动力矩与转动力矩相平衡。此时铝盘将匀速运行。根据平衡条件相平衡。此时铝盘将匀速运行。根据平衡条件Mp=Mf，可得可得既转速既转速n为为 （10-3）式中，式中，C=K/k，称为电度表的比例常数，单位为，称为电度表的比例常数，单位为r/(kWh)，表示电度表每千瓦时下的铝盘转数。由此可，表示电度表每千瓦时下的铝盘转数。由此可见，电度表铝盘的转速和负载功率成正比。见，电度表铝盘的转速和负载功率成正比。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表将式将式(10-3)两端同时乘以测量时间两端同时乘以测量时间t，得，得 nt=CPt=CW将上式中将上式中nt用用N来代替来代替(表示为在测量时间表示为在测量时间t内电度表铝盘内电度表铝盘的转数的转数)，可得被测负载在时间，可得被测负载在时间t内所消耗的电能为内所消耗的电能为在设计电度表计算机构的传动比中，已经考虑了在设计电度表计算机构的传动比中，已经考虑了C的大的大小，因此窗口上可以直接读出电能的千瓦时小，因此窗口上可以直接读出电能的千瓦时(kWh)数。数。C是电度表的一个重要参数，通常标注在电度表的铭牌是电度表的一个重要参数，通常标注在电度表的铭牌上，通常有上，通常有3000r/kWh、1 500r/kW.h等。等。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表三、技术特性及应用范围三、技术特性及应用范围1.准确度等级准确度等级国标规定有功电度表准确度等级为国标规定有功电度表准确度等级为0.5级、级、1.0级和级和2.0级，无功级，无功电度表为电度表为2.0级和级和3.0级。另外还规定级。另外还规定:交流电度表在额定电压、交流电度表在额定电压、额定电流及额定电流及cos=1的条件下，的条件下，0.5级和级和1.0级三相电度表工作级三相电度表工作5000h后，其他级电度表工作后，其他级电度表工作3000h后，其基本误差仍应符合后，其基本误差仍应符合原准确度等级的要求。原准确度等级的要求。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表2.负载范围负载范围它是表征电度表性能好坏的一个重要指标，表示其允许的负它是表征电度表性能好坏的一个重要指标，表示其允许的负载电流范围的宽窄。对于载电流范围的宽窄。对于“宽负载电度表宽负载电度表”可以扩大其使用可以扩大其使用电流范围，在负载电流超过额定电流的若干倍的范围内，仍电流范围，在负载电流超过额定电流的若干倍的范围内，仍能保证电度表的基本误差不超过原规定的数值。而一般电度能保证电度表的基本误差不超过原规定的数值。而一般电度表在使用过程中，电路上不允许经常短路或负载超过额定值表在使用过程中，电路上不允许经常短路或负载超过额定值的的125%。3.灵敏度灵敏度电度表的灵敏度是指电度表工作在额定电压、额定频率及电度表的灵敏度是指电度表工作在额定电压、额定频率及cos=1的条件下，驱动铝盘转动的最小电流与电度表额定电的条件下，驱动铝盘转动的最小电流与电度表额定电流之比。流之比。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表4.潜动潜动潜动是指当负载电流为零时，由于惯性的作用，电度表转盘潜动是指当负载电流为零时，由于惯性的作用，电度表转盘仍稍有转动的现象。按照规定，当电度表的电流线圈中没有仍稍有转动的现象。按照规定，当电度表的电流线圈中没有电流，加在电压线圈上的电压为额定值的电流，加在电压线圈上的电压为额定值的80%110%时，电时，电度表转盘的转动不应超过一整转。度表转盘的转动不应超过一整转。5.功率消耗功率消耗当电流线圈中没有电流时当电流线圈中没有电流时(即负载不工作即负载不工作)，在额定电压、额，在额定电压、额定频率下，单相电度表的电压线圈或三相电度表的单个电压定频率下，单相电度表的电压线圈或三相电度表的单个电压线圈中仍然会消耗一定的功率。一般其消耗功率要符合相关线圈中仍然会消耗一定的功率。一般其消耗功率要符合相关规定。规定。感应系电度表可以用来测量某一段时间内发电机发出的电能感应系电度表可以用来测量某一段时间内发电机发出的电能或负载所消耗的电能。或负载所消耗的电能。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表四、使用及维护四、使用及维护1.合理选择电度表合理选择电度表一是根据测量任务选择单相或三相电度表。对于三相电度表，一是根据测量任务选择单相或三相电度表。对于三相电度表，应根据被测线路是三相三线制还是三相四线制来选择。二是应根据被测线路是三相三线制还是三相四线制来选择。二是额定电压、电流的选择，必须使负载电压、电流等于或小于额定电压、电流的选择，必须使负载电压、电流等于或小于其额定值。其额定值。2.正确安装电度表正确安装电度表电度表通常与配电装置安装在一起，为了使线路的走向简捷电度表通常与配电装置安装在一起，为了使线路的走向简捷而不混乱，电度表应安装在配电装置的下方，其中心距地面而不混乱，电度表应安装在配电装置的下方，其中心距地面1.51.8 m处处;如需并列安装多只电度表，则两表的间距不得小如需并列安装多只电度表，则两表的间距不得小于于200 mm;不同电价的用电线路应分别装表，同一电价的用不同电价的用电线路应分别装表，同一电价的用电线路应合并装表电线路应合并装表;安装电度表时，必须使表身与地面垂直，安装电度表时，必须使表身与地面垂直，否则会影响其准确度。否则会影响其准确度。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表3.正确接线正确接线各种电度表的接线不尽相同，在接线前可查看附在电度表上各种电度表的接线不尽相同，在接线前可查看附在电度表上的说明书。接线时，要注意电源的相序关系，特别是无功电的说明书。接线时，要注意电源的相序关系，特别是无功电度表更要注意相序。接线完毕后，要反复查对无误才能合闸度表更要注意相序。接线完毕后，要反复查对无误才能合闸使用。使用。如图如图10-4所示为单相电度表的跳入式接线原理图，目所示为单相电度表的跳入式接线原理图，目前多数电度表使用这种接线方式。前多数电度表使用这种接线方式。当负载在额定电压下是空载时，电度表铝盘应该静止不动，当负载在额定电压下是空载时，电度表铝盘应该静止不动，否则必须检查线路，找出原因。否则必须检查线路，找出原因。当发现有功电度表反转时，必须进行具体分析。虽然有可能当发现有功电度表反转时，必须进行具体分析。虽然有可能是接线错误造成的，但不能认定凡是反转都是接线错误。例是接线错误造成的，但不能认定凡是反转都是接线错误。例如，在下列情况下的反转即属正常现象如，在下列情况下的反转即属正常现象:上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表装在联络盘上的电度表，当由一段母线向另一段母线输出电装在联络盘上的电度表，当由一段母线向另一段母线输出电能改为由另一段母线向这一段母线输出电能时。电度表转盘能改为由另一段母线向这一段母线输出电能时。电度表转盘就会反转。因为此时通过电流线圈的电流的相位发生了就会反转。因为此时通过电流线圈的电流的相位发生了180的变化。的变化。当用两只电度表测定三相三线制负载的有功电能时，在电流当用两只电度表测定三相三线制负载的有功电能时，在电流与电压的相位差角大于与电压的相位差角大于60，即，即cos 0.5时，其中一个电度时，其中一个电度表会反转。表会反转。4.正确读数正确读数当电度表不经互感器而直接接入电路时，可以从电度表上直当电度表不经互感器而直接接入电路时，可以从电度表上直接读出实际电能数接读出实际电能数(Wh或或kWh);如果电度表利用电流互感器如果电度表利用电流互感器或电压互感器扩大量程时，实际消耗电能应为电度表的读数或电压互感器扩大量程时，实际消耗电能应为电度表的读数乘以电流变比或电压变比。例如当电度表上标有乘以电流变比或电压变比。例如当电度表上标有“10 xkWh”或或“100 x kWh”等字样，表示应将电度表读数等字样，表示应将电度表读数乘以乘以10或或100才是实际电能数。才是实际电能数。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表五、简单校验五、简单校验单相电度表的校验方法与单相功率表的校验相近，单相电度表的校验方法与单相功率表的校验相近，如图如图10-5所示，其具体方法有两种。所示，其具体方法有两种。1.标准电度表法标准电度表法在图在图10-5中，用标准电度表和被校电度表同时替代标准功率中，用标准电度表和被校电度表同时替代标准功率表和被校功率表。调整表和被校功率表。调整T3,T4，使电压线圈两端电压为电度表，使电压线圈两端电压为电度表的额定电压，调节的额定电压，调节T1、T2使其工作在一定的使其工作在一定的“负载负载”条件下，条件下，比较两个电度表在相同时间内的转数，通过公式比较两个电度表在相同时间内的转数，通过公式(10.5)计算计算出被校表的相对误差。出被校表的相对误差。（10-5）式中，式中，C0、Cx分别为标准表与被校表的比例常数；分别为标准表与被校表的比例常数；N0、Nx分分别为标准表与被校表的转数。别为标准表与被校表的转数。上一页 下一页返回项目项目1 单相电度表单相电度表2.功率表功率表-秒表法秒表法此种方法是在图此种方法是在图10-5中，保留标准功率表中，保留标准功率表W0，用被校电度表，用被校电度表代替被校功率表代替被校功率表Wx。在一定的。在一定的“负载负载”条件下，用秒表测条件下，用秒表测出电度表转动一定转数所需的时间，然后与计算出的规定时出电度表转动一定转数所需的时间，然后与计算出的规定时间相比较，从而确定电度表的误差大小。间相比较，从而确定电度表的误差大小。设电度表铝盘转动了设电度表铝盘转动了N转，则可通过公式转，则可通过公式(10-6)计算得出规计算得出规定时间定时间T的大小。的大小。（10-6）式中，式中，P0为标准功率表的读数。若测量时间为为标准功率表的读数。若测量时间为t，则电度表，则电度表的相对误差的相对误差 （10-7）上一页返回项目项目2 三相电度表三相电度表三相电度表可以实现三相交流电路功率的测量，其工作原理三相电度表可以实现三相交流电路功率的测量，其工作原理与单相电度表相同，只是在结构上采用多组驱动部件和多个与单相电度表相同，只是在结构上采用多组驱动部件和多个同轴铝盘的方式，以实现对三相电能的测量。同轴铝盘的方式，以实现对三相电能的测量。根据被测电能的性质，三相电度表可分为有功电度表和无功根据被测电能的性质，三相电度表可分为有功电度表和无功电度表。根据三相电路的接线形式的不同，可分为三相三线电度表。根据三相电路的接线形式的不同，可分为三相三线制电度表和三相四线制电度表。制电度表和三相四线制电度表。一、三相有功电度表一、三相有功电度表三相有功电度表是根据两表法或三表法原理，将两只或三只三相有功电度表是根据两表法或三表法原理，将两只或三只单相有功电度表的测量机构有机的组合为一体，构成测量三单相有功电度表的测量机构有机的组合为一体，构成测量三相有功功率的仪表。按其组合方式的不同，可分为三相三线相有功功率的仪表。按其组合方式的不同，可分为三相三线有功电度表有功电度表(又称两元件式又称两元件式)和三相四线有功电度表。和三相四线有功电度表。下一页返回项目项目2 三相电度表三相电度表1.三相三线有功电度表三相三线有功电度表三相三线有功电度表相当于由两只单相电度表组合而成，结三相三线有功电度表相当于由两只单相电度表组合而成，结构构如图如图10-6所示。它具有两个驱动元件、两个同轴转动的铝所示。它具有两个驱动元件、两个同轴转动的铝盘、两只制动磁铁和一只计算机构。将其接入被测电路时，盘、两只制动磁铁和一只计算机构。将其接入被测电路时，作用在转轴上的总转动力矩为两个元件产生的转动力矩之和，作用在转轴上的总转动力矩为两个元件产生的转动力矩之和，并与三相负载的有功功率成正比。因此，铝盘的转数可以反并与三相负载的有功功率成正比。因此，铝盘的转数可以反映被测三相负载消耗的有功电能的大小，并通过积算机构显映被测三相负载消耗的有功电能的大小，并通过积算机构显示出示出具体数值。具体数值。2.三相四线有功电度表三相四线有功电度表三相四线有功电度表相当于三只单相电度表组合而成。与三三相四线有功电度表相当于三只单相电度表组合而成。与三相三线有功电度表相比，它由三个驱动元件、三个铝盘等组相三线有功电度表相比，它由三个驱动元件、三个铝盘等组成，其读数同样可直接反映被测三相负载消耗的有功电能。成，其读数同样可直接反映被测三相负载消耗的有功电能。接线方式接线方式如图如图10-7所示。所示。上一页 下一页返回项目项目2 三相电度表三相电度表二、三相无功电度表二、三相无功电度表在三相电路中，除了有功功率外，还有无功功率的存在。发在三相电路中，除了有功功率外，还有无功功率的存在。发电机或变压器等电源设备都有一定的功率容量。在负载的功电机或变压器等电源设备都有一定的功率容量。在负载的功率因数很低时，虽然供电设备已经满载，但实际输出的有功率因数很低时，虽然供电设备已经满载，但实际输出的有功功率却很小，这既降低了供电设备的效率，又增加了线路上功率却很小，这既降低了供电设备的效率，又增加了线路上功率损耗。因此，提高功率因数是电力系统挖掘潜力的一项功率损耗。因此，提高功率因数是电力系统挖掘潜力的一项重要措施。提高功率因数就是要尽量减小负载的无功电能。重要措施。提高功率因数就是要尽量减小负载的无功电能。可见，无功电能的测量是十分重要的。可见，无功电能的测量是十分重要的。上一页 下一页返回项目项目2 三相电度表三相电度表1.三相三线无功电度表三相三线无功电度表在三相三线制交流电路的无功电能的测量中，广泛采用一种在三相三线制交流电路的无功电能的测量中，广泛采用一种具有具有60相位差的三相三线制无功电度表，相位差的三相三线制无功电度表，如图如图10-8所示。它所示。它的特点是当负载功率因数的特点是当负载功率因数cos=1时，电压线圈的工作磁通时，电压线圈的工作磁通U与电流线圈的工作磁通中，之间的相位差为与电流线圈的工作磁通中，之间的相位差为60(而有功电度表而有功电度表为为90)，这要求电压线圈的电流不是滞后于电压，这要求电压线圈的电流不是滞后于电压90，而是，而是60。这可以通过适当选择在电压线圈中所串联的电阻来实现。这可以通过适当选择在电压线圈中所串联的电阻来实现。这种三相无功电度表也是由两组电磁元件组成的。两组元件这种三相无功电度表也是由两组电磁元件组成的。两组元件的接线方式是的接线方式是:第一组元件接于电压第一组元件接于电压UVW和电流和电流IU上上;第二组元第二组元件则接于电压件则接于电压Uuw和电流和电流Iw上。根据电磁感应原理可以证明，上。根据电磁感应原理可以证明，当电压线圈中的电流滞后于电压时，电度表铝盘的总转矩当电压线圈中的电流滞后于电压时，电度表铝盘的总转矩Mp为为 MP=KP （10-8）上一页 下一页返回项目项目2 三相电度表三相电度表即总转矩与三相无功功率成正比。所以，通过积算机构，便即总转矩与三相无功功率成正比。所以，通过积算机构，便可测出三相无功电能。该接法不论三相负载是否对称均适用，可测出三相无功电能。该接法不论三相负载是否对称均适用，该表的外部接线与三相三线制有功电度表的接线完全一样。该表的外部接线与三相三线制有功电度表的接线完全一样。2.三相四线无功电度表三相四线无功电度表在三相四线制无功电能的测量中，最常用的是一种带附加电在三相四线制无功电能的测量中，最常用的是一种带附加电流线圈结构的无功电度表，流线圈结构的无功电度表，如图如图10-9所示。所示。带有附加线圈的三相无功电度表的内部结构同三相三线制有带有附加线圈的三相无功电度表的内部结构同三相三线制有功电度表的结构基本相同，所不同的是每一个电流元件的铁功电度表的结构基本相同，所不同的是每一个电流元件的铁芯上除了基本线圈芯上除了基本线圈1外，还装有与基本线圈匝数相同的附加线外，还装有与基本线圈匝数相同的附加线圈圈2，并将两组电磁元件中的附加线圈串联起来接入没有基本，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中的一相电路中。线圈中的一相电路中。上一页 下一页返回项目项目2 三相电度表三相电度表基本线圈及电压线圈的接法与两表接法相同，即一组元件接基本线圈及电压线圈的接法与两表接法相同，即一组元件接入的电流为入的电流为IU、电压为、电压为UVW；另一组元件则接入电流；另一组元件则接入电流IW、电、电压为压为UUV。附加线圈的接法使电流产生的磁通与基本线圈中。附加线圈的接法使电流产生的磁通与基本线圈中的磁通方向相反。通过证明可得转动力矩的磁通方向相反。通过证明可得转动力矩 （10-9）同样总转矩与三相无功功率成正比。因而通过积算机构，便同样总转矩与三相无功功率成正比。因而通过积算机构，便可测出三相负载的无功电能。为了能直接读取无功电能，只可测出三相负载的无功电能。为了能直接读取无功电能，只要把电流线圈要把电流线圈(包括基本线圈和附加线圈包括基本线圈和附加线圈)减小为原来的减小为原来的 即可。即可。上一页 返回项目项目3 互感器互感器一、概述一、概述互感器实际上就是一个铁芯变压器，其结构互感器实际上就是一个铁芯变压器，其结构如图如图10-10所示。所示。它的铁芯是由硅钢片叠制而成，以减小涡流。铁芯上通常绕它的铁芯是由硅钢片叠制而成，以减小涡流。铁芯上通常绕有两个或多个绕组，即一次绕组和二次绕组。它能够将高电有两个或多个绕组，即一次绕组和二次绕组。它能够将高电压变换成标准的低电压，将大电流变换成标准的小电流，作压变换成标准的低电压，将大电流变换成标准的小电流，作为测量仪表或继电保护装置的电源，以保证操作人员的人身为测量仪表或继电保护装置的电源，以保证操作人员的人身安全。本节主要介绍仪用互感器。安全。本节主要介绍仪用互感器。按用途的不同，仪用互感器分为两种按用途的不同，仪用互感器分为两种:一种是电流互感器一种是电流互感器;另另一种是电压互感器。其符号一种是电压互感器。其符号如图如图10-11所示。所示。下一页返回项目项目3 互感器互感器二、电压互感器二、电压互感器1.结构结构在工程测量中，一般规定互感器的二次线圈的额定电压为在工程测量中，一般规定互感器的二次线圈的额定电压为100V，所以它的一次线圈的匝数比二次线圈的匝数要多得多。，所以它的一次线圈的匝数比二次线圈的匝数要多得多。不同量程的电压互感器，其一次线圈的匝数是不同的，即一不同量程的电压互感器，其一次线圈的匝数是不同的，即一次线圈可以接入不同的额定电压。次线圈可以接入不同的额定电压。如图如图10-12所示为被测电路、所示为被测电路、电压互感器和电压表之间的连接图。其中，电压互感器的一电压互感器和电压表之间的连接图。其中，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并接在被测电路中并接在被测电路中;二次绕组则通过二次绕组则通过u1和和u2端钮与电压表连接。端钮与电压表连接。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器2.工作原理工作原理电压互感器实质上就是一个降压变压器。在测量中，连接在二次电压互感器实质上就是一个降压变压器。在测量中，连接在二次绕组的电压表的阻抗较高，所以电压互感器在正常工作时近似于绕组的电压表的阻抗较高，所以电压互感器在正常工作时近似于一个开路运行的变压器。一个开路运行的变压器。若一次线圈的匝数为若一次线圈的匝数为N1，二次线圈的匝数为，二次线圈的匝数为N2，根据变压器知识，根据变压器知识可知，变压比可知，变压比Ku为为在测量过程中，用电压表测出二次线圈两端的电压在测量过程中，用电压表测出二次线圈两端的电压U2，则被测电，则被测电压压U1=Ku U2。选择不同的匝数比，便可得到不同变压比的电压互。选择不同的匝数比，便可得到不同变压比的电压互感器。感器。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器3.技术特性技术特性实际的电压互感器中，由于铁芯、导线材料有损耗以及结构实际的电压互感器中，由于铁芯、导线材料有损耗以及结构上不可避免地存在一些缺陷，使得电压互感器具有如下特性。上不可避免地存在一些缺陷，使得电压互感器具有如下特性。一次、二次绕组的电压之比不再等于它们的匝数比，即电压一次、二次绕组的电压之比不再等于它们的匝数比，即电压互感器的实际变压比与铭牌上标注的额定变压比不相等。因互感器的实际变压比与铭牌上标注的额定变压比不相等。因此，根据额定变压比确定的被测电压和按实际变压比确定的此，根据额定变压比确定的被测电压和按实际变压比确定的被测电压之间就存在着差异，这种差异称为变压比误差，简被测电压之间就存在着差异，这种差异称为变压比误差，简称比差。实际变压比与互感器本身的性能称比差。实际变压比与互感器本身的性能(如导线电阻、铁芯如导线电阻、铁芯损耗、线圈漏磁等损耗、线圈漏磁等)及负载有关，其不是一个常数。及负载有关，其不是一个常数。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器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情况下的理想情况下的180，而是，而是180，角，角就称为电压互感器的相就称为电压互感器的相角误差，简称角差。同样，角差角误差，简称角差。同样，角差也不是一个常数，它与电压也不是一个常数，它与电压互感器本身的性能参数及负载有关。角差的存在，对接在二互感器本身的性能参数及负载有关。角差的存在，对接在二次绕组的电压表并没有什么影响，但对接入的功率表、电度次绕组的电压表并没有什么影响，但对接入的功率表、电度表等却有很大影响，这是因为这些仪表的读数与电压和电流表等却有很大影响，这是因为这些仪表的读数与电压和电流的相位差有关。如果经过电压互感器后的电压和电流的相位的相位差有关。如果经过电压互感器后的电压和电流的相位差不能保持原有关系，则必然引起对功率和能量等的测量误差不能保持原有关系，则必然引起对功率和能量等的测量误差。差。总之，不论是比差还是角差，都要求它们越小越好，通过合总之，不论是比差还是角差，都要求它们越小越好，通过合理的设计、选材和正确选择负载等措施来尽量减小它们对测理的设计、选材和正确选择负载等措施来尽量减小它们对测量的影响。量的影响。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器4.使用方法使用方法(1)正确选择电压互感器正确选择电压互感器根据被测电压大小合理选择一次线圈的额定电压。根据被测电压大小合理选择一次线圈的额定电压。根据测量准确度要求，合理选择准确度等级。根据测量准确度要求，合理选择准确度等级。根据负载的大刁、和性质，合理选择电压互感器的容量。根据负载的大刁、和性质，合理选择电压互感器的容量。(2)根据接线标示图正确接线根据接线标示图正确接线(3)电压互感器的一次线圈、二次线圈都要装保护熔断器，以电压互感器的一次线圈、二次线圈都要装保护熔断器，以防意外事故的发生。电压互感器的二次线圈绝对不允许短路。防意外事故的发生。电压互感器的二次线圈绝对不允许短路。因为当二次线圈发生短路时，会出现很大电流，电压互感器因为当二次线圈发生短路时，会出现很大电流，电压互感器有被烧毁的危险。有被烧毁的危险。(4)电压互感器的二次线圈、铁芯及外壳必须可靠接地。这样电压互感器的二次线圈、铁芯及外壳必须可靠接地。这样当绝缘损坏时，可以防止一次线圈回路的高电压窜入二次线当绝缘损坏时，可以防止一次线圈回路的高电压窜入二次线圈回路，以保证人身和设备的安全。圈回路，以保证人身和设备的安全。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器三、电流互感器三、电流互感器1.结构结构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，所以它的一次线圈变压器，所以它的一次线圈的匝数远比二次线圈的匝数少。通常二次线圈的额定电流都的匝数远比二次线圈的匝数少。通常二次线圈的额定电流都规定为规定为5 A,所以不同量程电流互感器的一次线圈的匝数是不相所以不同量程电流互感器的一次线圈的匝数是不相同的。同的。如图如图10-13所示为利用电流互感器测量时的连接图，应所示为利用电流互感器测量时的连接图，应使一次线圈使一次线圈L1、L2与被测电路串联，二次线圈与被测电路串联，二次线圈K1、K2接到电接到电压表的两端。压表的两端。2.工作原理工作原理电流互感器的工作原理也与变压器相似，与电压互感器不同电流互感器的工作原理也与变压器相似，与电压互感器不同的是，由于接入二次线圈回路中电流表的阻抗很小，所以工的是，由于接入二次线圈回路中电流表的阻抗很小，所以工作中的电流互感器的工作状态接近于短路状态。作中的电流互感器的工作状态接近于短路状态。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器同样根据变压器知识可知，变流比同样根据变压器知识可知，变流比Ki为为在测量过程中，用电流表测出二次线圈流过的电流在测量过程中，用电流表测出二次线圈流过的电流I2，则被测，则被测电流电流I1=Ki I2。选择不同的匝数比，便可得到不同变流比的电。选择不同的匝数比，便可得到不同变流比的电流互感器。流互感器。3.技术特性技术特性与电压互感器相同，实际运行中的电流互感器也存在比差和与电压互感器相同，实际运行中的电流互感器也存在比差和角差，必须通过合理的设计、选材和正确选择负载等措施来角差，必须通过合理的设计、选材和正确选择负载等措施来尽量减小它们对测量的影响。尽量减小它们对测量的影响。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器4.使用方法使用方法与电压互感器相同，首先要正确选择电流互感器与正确连接与电压互感器相同，首先要正确选择电流互感器与正确连接电流互感器，另外还要注意以下两点电流互感器，另外还要注意以下两点:电流互感器二次线圈的连接线应选用电流互感器二次线圈的连接线应选用2.5 mm2的单股绝缘铜导的单股绝缘铜导线，中间不允许有接头，更不能装开关、熔断器等。二次线线，中间不允许有接头，更不能装开关、熔断器等。二次线圈不允许开路，这是因为当二次线圈开路时，铁芯会由于过圈不允许开路，这是因为当二次线圈开路时，铁芯会由于过度饱和磁化而引起其损耗大大增加，使铁芯过分发热而烧毁度饱和磁化而引起其损耗大大增加，使铁芯过分发热而烧毁其上的线圈其上的线圈;同时还会在二次线圈上感应出很高的电压同时还会在二次线圈上感应出很高的电压(有时有时可达到正常值的几百倍可达到正常值的几百倍)，可能损坏电流互感器的绝缘而危及，可能损坏电流互感器的绝缘而危及操作人员的安全，在操作时应特别注意。操作人员的安全，在操作时应特别注意。电流互感器的二次侧的一端和铁芯要可靠接地。电流互感器的二次侧的一端和铁芯要可靠接地。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器5.穿心式电流互感器穿心式电流互感器当电流互感器的二次线圈的匝数不变时，随着被测电流的增当电流互感器的二次线圈的匝数不变时，随着被测电流的增大，其一次线圈的匝数将相应减小，以保证二次线圈的电流大，其一次线圈的匝数将相应减小，以保证二次线圈的电流不超过额定电流。当一次线圈匝数减少到一定程度时，便可不超过额定电流。当一次线圈匝数减少到一定程度时，便可不必在铁芯上绕制固定的一次线圈，而是直接将通过大电流不必在铁芯上绕制固定的一次线圈，而是直接将通过大电流的导线和互感器的铁芯相交链，这种电流互感器就称为穿心的导线和互感器的铁芯相交链，这种电流互感器就称为穿心式电流互感器。被测电流越大，交链的次数越少。式电流互感器。被测电流越大，交链的次数越少。上一页 下一页返回项目项目3 互感器互感器四、互感器的应用四、互感器的应用1.钳形电流表钳形电流表通常在使用电流表直接测量电流时，需要将被测电路断开，通常在使用电流表直接测量电流时，需要将被测电路断开，才能将电流表或电流互感器的一次线圈接到被测电路中。而才能将电流表或电流互感器的一次线圈接到被测电路中。而利用钳形电流表，则无需断开被测电路就可以测量被测电流。利用钳形电流表，则无需断开被测电路就可以测量被测电流。由于