三相有功电能表无功电能表和互感器的联合接线讲课教案.ppt

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1、第五章电能计量方式本章重点讲述单相和三相有功电能表以及无功电能表的计量方式和适用范围。电能计量包含单相、三相三线和三线四线制电路中有功电能和无功电能的计量。测量电路中电能表除了直接接入式以外，还有经互感器接入的，即电能表和互感器的联合接线。其次讨论了电能计量装置的综合误差。最后就高次谐波对电能计量的影响作为选修内容进行了分析。第五章电能计量方式第一节单相有功电能的计量第二节三相有功电能的计量第三节无功电能计量方式第四节电能表和互感器的联合接线第五节电能计量装置的综合误差第六节*谐波对电能计量的影响小结复习思考题第一节单相有功电能的计量如图5-2所示，若有一个线圈极性接反，例如电流线圈极性

2、接反时，则流入电能表电流线圈中的电流方向与图5-1中的相反，产生的电流磁通方向也相反，在这种情况下，电能表的驱动力矩为图5-2电流线圈接反时有功电能的测量（a）接线原理图（b）向量图第一节单相有功电能的计量按图5-1接线电能表可以正确计量电能，按图5-2接线驱动力矩为负值，电能表反转。实际上还有一种接线方式，但在实际中这种接线是不被采用的。如下图5-3所示图5-3电能表的另一种接线方式第二节三相有功电能的计量当三相电压对称时，驱动力矩为（5-14）当三相电路完全对称时，驱动力矩为假设三相二元件有功电能表的结构完全相同，则，可进一步化简上式，驱动力矩为（5-15）第二节三相有功电能的计量应

3、当指出，电能表由于受补偿力矩的影响，其反转速度较慢，特别是低负载范围更加明显。用两只单相电能表计量三相有功电能时，随着负载功率因数的变化，表计有正、反转的可能。因而，在某一时间内，正转电能的指示值减去反转电能指示值的绝对值，可能稍大于负载实际消耗的电能，出现测量误差。用三相二元件有功电能表计量三相有功电能时，由于它的驱动力矩是两个元件驱动力矩之和，就不会出现反转，因此可减小测量误差。第二节三相有功电能的计量二、三相四线制电路有功电能的测量三相四线制电路可看成由三个单相电路组成的，其平均功率P等于各相有功功率之和，即如图5-7所示，常用三相四线式有功电能表（DT型）或三只单相有功电能表（D

4、D型）按此接线方式进行三相四线制电路有功电能的测量。图5-7三相四线制电路有功电能的测量（a）原理接线图（b）相量图第二节三相有功电能的计量当三相负载不对称时，例如在任何两相之间接有负载，如图5-8所示。则三相电路总功率为即图5-8三相不对称负载时有功电能的测量（a）原理接线图（b）相量图第二节三相有功电能的计量需要注意的是，三相四线制电路不能采用二表法测量电能，只有在三相电路完全对称的情况下，即时才允许，否则计量电能会产生误差，现分析如下：一般三相四线制电路中，三相电流之和。因此，各相负载消耗的瞬时功率为而二表法测量的三相瞬时功率只能是，因此按图5-9接线测量瞬时功率时，将引起误差图5

5、-9三相四线制电路用二表法测量的接线图第三节无功电能计量方式单相电路中无功功率的计算公式为（5-16）三相电路中无功功率的计算公式为（5-17）当三相电压对称时，三相电路中无功功率的计算公式为（5-18）当三相电路完全对称，即时，三相电路中无功功率的计算公式为（5-19）第三节无功电能计量方式一、正弦无功电能表如图5-9所示，感应式电能表的简化相量图如果人为地创造一种条件，使得驱动力矩与磁通和的乘积以及负载功率因数角的正弦成正比，则这只电能表就可以直接反映出无功电能。正弦式无功电能表就是基于这样一种原理而制造的。图5-10感应式电能表简化相量图第三节无功电能计量方式图5-11所示为单相正

6、弦式无功电能表的接线图5-11单相正弦式无功电能表的接线（a）原理接线图（b)简化相量图根据电能表工作原理及图5-11所示相量图可得（5-20）适当调节，使得则上式化简为由于则（5-21）式中负号表明电压磁通超前于电流磁通，电能表反转，将电压或电流线圈的任意一对端钮反接，则电能表正转，即电能表的驱动力矩与电路中的无功功率成正比。因此，此表可以正确计量单相无功电能。第三节无功电能计量方式如图5-12所示，三相二元件正弦式无功电能表测量三相无功电能。把两只单相正弦式无功电能表或一只三相两元件的正弦式无功电能表按三相三线有功方式接线，可以计量三相三线无功电能。假设两元件结构相同，则。当三相电路

7、完全对称时图5-12三相二元件正弦式无功电能表接线（a）原理接线图（b）向量图第三节无功电能计量方式二、内相角为的三相二元件无功电能表图5-13内相角为的无功电能表（a）等值电路图（b）相量图如图5-13所示，内相角为的无功电能表电压元件的等值电路图和相量图。在电压线圈回路中，感抗分量X与电阻分量RU+R之间的关系为式中R—附加电阻RU—电压线圈的直流电阻合理选择R是指满足公式5-22，来保证相角为第三节无功电能计量方式三、带有附加