機(jī)電式交流電能表指適用于參比頻率為50Hz或60Hz機(jī)電式(感應(yīng)式)交流電能表。日常的家用電能表大部分為機(jī)電式交流電能表，下面本文根據(jù)機(jī)電式交流電能表檢定規(guī)程介紹機(jī)電式交流電能表工作原理及相關(guān)檢定方法。

一機(jī)電式交流電能表簡(jiǎn)介

　　圖1是單相機(jī)電式電能表測(cè)量機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其主要組成部件已在圖注中說(shuō)明。由硅鋼片疊成的電壓、電流鐵心，分別繞有電壓線圈和電流線圈。單相電路的相電壓U加在電壓線圈，就有電流IU流經(jīng)該線圈，產(chǎn)生穿過(guò)鋁質(zhì)轉(zhuǎn)盤的交變電流工作磁通ΦI。有相位差的電壓、電流工作磁通，從不同位置穿過(guò)轉(zhuǎn)盤并在轉(zhuǎn)盤中感生渦流，各磁通與渦流相互作用，形成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩(平均值：如下式)。

圖1：?jiǎn)蜗嚯娔鼙淼臏y(cè)量機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

　　1-制動(dòng)磁鐵；2-電壓線圈；3-電流鐵心；4-電流線圈；5-轉(zhuǎn)盤；6-轉(zhuǎn)軸；7-電壓鐵心；8-下軸承；9-上軸承；10-渦輪；11-蝸桿；12-回磁極。

　　式中的電壓(電流)工作磁通，跟隨電壓(電流)成正比地變化;繞有線圈的電壓電流鐵心組成的驅(qū)動(dòng)元件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足電壓電流工作磁通間的相位差Ψ=90°-φ。因此，驅(qū)動(dòng)力矩與單相電路的有功功率P成正比，即M=k2UIcosφ=k2P。

　　制動(dòng)磁鐵產(chǎn)生的制動(dòng)磁通，與其在轉(zhuǎn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)盤內(nèi)感生的渦流相作用，形成制動(dòng)力矩，阻止轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，轉(zhuǎn)盤因受驅(qū)動(dòng)力拒和制動(dòng)力矩的作用，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度跟隨負(fù)載消耗的有功功率P成正比地變化。

　　隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，相繼推動(dòng)計(jì)度器(圖中沒畫出)各位字輪(或推針)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在負(fù)載用電期間內(nèi)計(jì)度器累計(jì)的轉(zhuǎn)數(shù)，表示測(cè)得的電能。三相電能表由兩組或三組測(cè)量機(jī)構(gòu)組成，各測(cè)量機(jī)構(gòu)的構(gòu)成原理與單相電能表相似，通過(guò)一定的測(cè)量電路才能測(cè)量三相電路功率。

二機(jī)電式交流電能表檢定方法

01用標(biāo)準(zhǔn)電能表法檢定電能表

　　采用標(biāo)準(zhǔn)電能表法檢定電能表是指在標(biāo)準(zhǔn)電能表和受檢電能表都處于連續(xù)工作情況下，用光電轉(zhuǎn)換方法，將受檢電能表轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖數(shù)，控制標(biāo)準(zhǔn)電能表計(jì)數(shù)來(lái)確定受檢電能表的相對(duì)誤差。

　　相對(duì)誤差：

　　該誤差按照下式1計(jì)算：

……1

　　式中：

　　m——實(shí)測(cè)脈沖數(shù)，即受檢電能表轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)期間，標(biāo)準(zhǔn)電能表顯示的脈沖數(shù);

　　m0——算定脈沖數(shù)，按下式2計(jì)算：

……2

　　式中：

　　Cb——標(biāo)準(zhǔn)電能表脈沖常數(shù)【imp/KW.h(kvar.h)】。用三相標(biāo)準(zhǔn)電能表對(duì)三相電能表進(jìn)行三相檢定和分組檢定，或用規(guī)格相同的多只單相標(biāo)準(zhǔn)電能表檢定三相電能表，所用的常數(shù)Cb相同；

　　KI、KU——擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)量范圍的電流電壓互感器使用的額定變比，沒用互感器時(shí)KI和/或KU=1；

　　N——選定的受檢電能表轉(zhuǎn)數(shù)；

　　C——受檢電能表常數(shù)，r/KW.h(kvar.h)；

　　Kj——接線系數(shù)，接線圖中，未給出接線系數(shù)時(shí)Kj=1。

　　經(jīng)互感器接入式的電能表，其常數(shù)值小于5，銘牌上標(biāo)有電流互感器變KL和/或電壓互感器變比Ky。檢定這類電能表，算定脈沖數(shù)m0按下式3計(jì)算：

……3

　　寬電壓電流量程的標(biāo)準(zhǔn)電能表所用的誤差計(jì)算器，如果已將標(biāo)準(zhǔn)電能表常數(shù)Cb和互感器額定變比KI和KU列入計(jì)算，則在式2和式3中只輸入其他參數(shù)。受檢電能表和標(biāo)準(zhǔn)電能表常數(shù)與式2不同時(shí)，按照表1換算。

表2：電能表常數(shù)換算表

　　確定算定脈沖數(shù)的原則：

　　在每一負(fù)載功率下，適當(dāng)選定受檢電能表轉(zhuǎn)數(shù)和電流互感器量程，使算定脈沖數(shù)不少于表3規(guī)定，同時(shí)每次測(cè)試時(shí)限不少于5s。cosφ(sinφ)=0.25時(shí)，算定脈沖數(shù)可減少一半。

表3：算定脈沖數(shù)下限值

　　若標(biāo)準(zhǔn)電能表所發(fā)脈沖序列不夠均勻或其相應(yīng)速度較慢，應(yīng)適當(dāng)增加算定脈沖數(shù)。

　　若采用手動(dòng)方法代替光電脈沖控制標(biāo)準(zhǔn)電能表計(jì)數(shù)，在Ib(In)~Imax和cosφ(sinφ)=0.5~1的情況下，受檢電能表不少于10轉(zhuǎn)，同時(shí)算定脈沖數(shù)比表3增加1倍。

　　重復(fù)測(cè)定次數(shù)：

　　每一負(fù)載功率下，至少記錄兩次誤差測(cè)定數(shù)據(jù)，取其平均值。因光電采樣器等原因不能正確地采集受檢電能表轉(zhuǎn)數(shù)，舍去測(cè)得的數(shù)據(jù)。求得的相對(duì)誤差等于0.8~1.2倍受檢電能表的基本誤差限，在進(jìn)行兩次測(cè)定，取各次測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算相對(duì)誤差。

02用瓦.秒法檢定電能表

　　用標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)定調(diào)定的恒定功率，或用標(biāo)準(zhǔn)功率源確定功率，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器測(cè)量受檢電能表在恒定功率下轉(zhuǎn)若干轉(zhuǎn)所需時(shí)間。這時(shí)間與恒定功率的乘積所得實(shí)際電能，與受檢電能表測(cè)定的電能相比較來(lái)確定受檢電能表的相對(duì)誤差。

　　相對(duì)誤差：

　　用定圈測(cè)時(shí)的瓦.秒法檢定安裝式電能表，相對(duì)誤差按式4計(jì)算：

……4

　　式中：

　　t——實(shí)測(cè)時(shí)間(s)，即受檢電能表在恒定功率下轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器測(cè)定的時(shí)間;

　　T——算定時(shí)間(s)，按式(5)計(jì)算：

……5

　　式中：

　　P——標(biāo)準(zhǔn)功率表或標(biāo)準(zhǔn)功率源指示的功率，W;

　　N——選定的受檢電能表轉(zhuǎn)數(shù)。其他符號(hào)與式(2)和式(3)相同。

　　確定算定時(shí)間的原則：

　　用自動(dòng)方法(如光電脈沖法)控制標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器，受檢電能表連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，算定時(shí)間不少于10s。

　　若標(biāo)準(zhǔn)功率表或標(biāo)準(zhǔn)功率源所發(fā)出功率脈沖序列不夠均勻或其相應(yīng)速度較慢，還需適當(dāng)增加時(shí)間。

　　如手動(dòng)方法控制標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器，在任何負(fù)載功率下，算定時(shí)間不少于50s。

　　重復(fù)測(cè)定次數(shù)：

　　每一負(fù)載功率下，至少記錄兩次誤差測(cè)定數(shù)據(jù)，取其平均值。因光電采樣器等原因不能正確地采集受檢電能表轉(zhuǎn)數(shù)，舍去測(cè)得的數(shù)據(jù)。求得的相對(duì)誤差等于0.8~1.2倍受檢電能表的基本誤差限，在進(jìn)行兩次測(cè)定，取各次測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算相對(duì)誤差。

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