《电能计量技术》实验指导书-郭壮志、李惜玉-20121023

《电能计量技术》实验指导书
郭壮志李惜玉编
广东工业大学自动化学院
二０一二年十月印刷
学生实验守则
1、学生必须熟悉和遵守《电能计量技术》的实验安全规则。

2、实验必须按照实验指导书进行预习，实验后按照实验指导书的要求
撰写实验报告，并在一周内交给相关指导教师。

3、必须经实验指导教师检查和同意后学生方可开始实验。

严禁擅自接
通电源。

4、实验过程中要集中思想，禁止谈笑和玩弄仪器设备。

5、实验完毕后必须经指导教师检查认可后，方可离开实验室。

6、对于违反规定的学生，指导教师有权根据情况提出批评、警告或停
止进行中的实验。

《电能计量技术》实验安全规则
一、实验过程中要严肃认真，不做与实验内容无关的事情。

二、对实验仪器、仪表等设备，在未掌握使用方法前不能使用。

三、实验过程中要确定小组负责人，明确各组成员分工。

四、实验过程中若出现异常现象，要立即停止实验、切断电源。

查明原因
并采取相应措施后再继续进行实验。

实验一交流感应式电能表的拆装
实验项目性质：普通实验
所属课程名称：电能计量技术
实验计划学时：2
一、实验目的
1、了解感应式电能表的结构。

2、了解感应式电能表各部分组成部分的主要作用，掌握驱动力矩、制
动力矩等的产生方法和工作原理。

3、掌握感应式电能表的拆装方法。

4、掌握感应式电能表铭牌的物理意义，如电能表常数、准确度等级、
基本电流等。

二、实验主要内容
1、感应式单相电能表、三相电能表的拆卸。

2、感应式单相电能表、三相电能表的组装。

三、实验主要设备
1、感应式单相电能表、三相电能表各一块。

2、不同规格螺丝刀各一把；小活扳子、钳子各一把；专用工具盒一个；
相应的配套检修工具等。

四、实验原理
根据黄伟主编《电能计量技术》第二章感应式电能表基本知识可知，无论何种类型的感应式电能表主要由测量机构和辅助元件（基架、底座、
外壳、端钮盒和铭牌等组成），本实验就是按照上述现实情况进行设计的。

五、感应式电能表实物和结构简图
图1 感应式电能表实物（单相/三相）与原理接线图
1电压铁芯2电压线圈3电流铁芯4电流线圈5转盘6转轴7制动元件
8下轴承9上轴承10涡轮11蜗杆12回磁极
图2 感应式电能表测量机构简图
采用广州仪表厂生产的电能表，基架采用优质铝合金压铸，电磁系统的电压铁芯采用插片式结构，电流铁芯加过载补偿，制动元件采用双复极磁钢，且选用高矫顽力的LNG37 永磁合金，磁性能稳定，下轴承采用双宝石结构及磁力轴承两种形式。

六、实验内容及其步骤
1、电能表拆卸
（1）将电能表的表盖和表底全部脱开。

（2）拆下计度器。

（3）拆下永久磁铁。

（4）拆下上下轴承和转盘，注意不要使转盘变形。

（5）拆下电压线圈和电流线圈。

（6）拆下基架。

2、电能表组装
（1）安装基架。

（2）安装电压线圈和电流线圈。

（3）安装上下轴承和转盘，注意不要使转盘变形。

（4）安装永久磁铁。

（5）安装计度器。

（6）安装电能表的表盖。

七、实验注意事项
实验过程中要注意拆装顺序，做好记录。

要注意轻拿轻放，爱护设备。

具体注意事项有：
（1）将电流线圈和电压线圈安装在基架上。

（2）基架要安装端正，螺丝要拧紧。

（3）装转盘和轴承时，要使转盘转动灵活，上下轴承压片不要拧偏。

（4）装永久磁铁时要用手按住磁铁，使其位置端正后再拧螺丝，要求磁铁的板面要平行于转盘平面。

（5）安装计度器时，要求齿轮与涡轮齿合适当，深度一般为齿高的1/2~1/3。

（6）检查防潜钩在防潜位置时，转盘上的颜色标志应在窗口正中间。

（7）电流线圈和电压线圈与端钮盒连接导线要拧紧，接线要正确，尤其是三相表的极性要特别注意接线正确。

（8）组装好的的电能表要内部清洁，接线正确，螺丝拧紧，检查转盘的位置、计度器齿轮与蜗轮的齿合程度。

经老师检查合格后安装
表盖。

八、实验报告要求
1、记录感应式电能表拆卸和安装的详细步骤。

2、详细分析感应式电能表驱动转矩和制动转矩的产生原理。

3、在电能表基本原理基础上，分析电能表存在潜动的原因及解决方法。

九、思考题
1、交流感应式电能表为什么需要有电压驱动元件和电流驱动元件，如
果仅有电压驱动元件或电流驱动元件正常工作，电能表能否正常工
作，为什么？
2、当负载为感性负载时，交流感应式电能表要实现有功电能的准确计
量需要满足怎样的条件？如何采用相量分析法进行分析？
实验二互感器的极性检查
实验项目性质：普通实验
所属课程名称：电能计量技术
实验计划学时：2学时
一、实验目的
1、了解互感器绕组极性的含义和极性检查的必要性。

2、掌握互感器使用注意事项。

3、掌握互感器极性检查的方法。

二、实验主要内容
1、互感器极性检查直流法的应用。

2、互感器极性检查比较法的应用。

三、实验主要设备
1、直流法：电流（电压）互感器、开关、干电池、直流电流（电压）表。

2、比较法：电流（电压）互感器、开关、干电池、直流电流（电压）表、
极性已知互感器。

四、实验基本原理
1、互感器接线
互感器接线需要采用减极性接线，其接线的方式若出现错误，将不能准确实现用户电能的准确计量，对电网和用户都将产生不良影响。

其电压互感器、电流互感器的正确接线方法和错误接线方法分别如图1（减极性）、图2（加极性）、图3（减极性）、图4（加极性）所示。

图1 电流互感器减极性图2 电流互感器加极性
图3 电压互感器减极性图4 电压互感器加极性
2、电流互感器极性检查原理
（1）电流互感器极性检查直流法原理
图5为直流法检查电流互感器极性接线原理图。

当一次绕组通一直流电流，在二次绕组接直流电流表，当开关S合上的瞬间，观察电流表的指针，若正向偏转时，则绕组为减极性，否则为加极性。

图5 直流法检查电流互感器极性接线原理图
（2）电流互感器极性检查比较法原理
图6为比较法检查电流互感器极性接线原理图。

标准互感器TA0的极性已知，TAX为被检查互感器，当两者极性相同时，流过差流支路的电流202X
I I I
∆=-=
，不能启动指示器M，说明被测互感器的极性标志正确。

当两者极性相反时，202X
0I I I ∆=+> ，极性指示灯亮。

图6 比较法检查电流互感器极性接线原理图
3、 电压互感器极性检查原理
（1）电压互感器极性检查直流法原理
图7为直流法检查电压互感器极性接线原理图。

当一次绕组通一直流电流，在二次绕组接直流电压表，当开关S 合上的瞬间，观察直流电压表的指针，若正向偏转时，则绕组为减极性，否则为加极性。

图7 直流法检查电压互感器极性接线原理图
（2）电压互感器极性检查比较法原理
图8为比较法检查电压互感器极性接线原理图。

标准互感器TA0的极
性已知，TAX 为被检查互感器，当两者极性相同时，202x
U U U ∆=+ ，流过差流支路的电流0I
∆> ，可启动指示器M ，说明被测互感器的极性标志正确。

当两者极性相反时，0I
∆= ，极性指示灯不亮。

图8 比较法检查电压互感器极性接线原理图
五、实验步骤
（1）按照图5~图8接线。

（2）按照上述所描述的方法判别电流互感器和电压互感器的极性。

六、实验注意事项
实验过程中要注意拆装顺序，做好记录。

要注意轻拿轻放，爱护设备。

具体注意事项有：
1、直流法检查电流互感器极性时，加1.5V~12V的直流电压。

2、为防止万用表受过高电压冲击而受损害，应在电流互感器的小电流
侧（如2.5/5A的一次侧或100/5A的二次测）接干电池。

3、万用表和电池的正、负极必须对应电流互感器的极性符号。

4、对于二次多绕组的电流互感器，未实验的二次绕组均应短路。

5、为了安全，万用表应接在电压互感器的低压二次端子上，一次高压
绕组接开关和电池1.2~1.5V。

接线时正、负极与端子相对应。

6、万用表的直流毫伏量程应自高向低选用，以免冲击损伤表针。

7、对于多绕组的电压互感器，未实验的二次绕组均应开路。

七、实验报告要求
1、详细阐述实验判定互感器极性的步骤和原理。

2、分析电流互感器和电压互感器使用时的注意事项。

3、分析互感器工作时产生误差的根本原因和消除误差方法。

八、思考题
1、基尔霍夫电流定律和电压定律在实验中是如何得到应用的？
2、电流互感器和电压互感器在电能计量中的主要作用是什么？
3、检验互感器极性的方法有哪些？。