5感应式电能表的误差特性和误差调整装置

3、电流铁心磁化曲线的非线性
铁心的磁化曲线是非线性的，则电流工作磁通与
负载电流的关系是非线性的，而不是我们所假定的线
性关系。 曲线1为铁心的磁化曲线 直线2为理想的磁化曲线。 a点对应的电流为电能表的 标定电流Ib。 b点对应的电流为电能表的 额定最大电流Imax。
三个负荷段的误差特性
(1)当负载电流<标定电流时（轻负荷时）： 电流工作磁通与曲线1相对应 <直线2相对应的磁通。 则电能表的驱动力矩与功率不成正比例，而是偏小， 导致电能表转速降低，出现负误差。 (2)当Ib<负载电流<Imax时： 曲线1对应的磁通>直线2对应的磁通值，使电能表 出现正误差。 (3)当负载电流>额定最大电流时： 使电能表出现负误差。
KU n KU
2 U
3
电压抑制力矩与电压三次方成正比，但电 能表一般在额定电压下使用，并且测定基本误 差也在额定电压下进行。所以，电压抑制力矩 只随转速变化，与制动力矩随转速变化的作用 相同，不会引起明显的误差。
2、摩擦力矩
电能表转动元件转动时，由于轴和轴承之 间、计度器传动齿之间以及圆盘与空气之间存 在摩擦。因此产生的摩擦力矩与驱动力矩方向 相反。 摩擦力矩阻碍转盘转动，使电能表产生负 误差。随着驱动力矩的增大，由摩擦力矩引起 的误差比例将减少。电能表在轻载下（5%～ 10%Ib）运行时，摩擦力矩的相对影响较大。
电能表误差趋向正。
2．相位角温度误差 当cosφ ＜1时，由于温度的变化引起aU角变化所产生的
温度附加误差。
当温度↗时： ①电压线圈的电阻↗，使aU角↘，故β 角↘，Ψ 角↘； 驱动力矩减小。 产生负的附加误差
②圆盘电阻↗，Ф U磁路上的有功损耗↘，aU角↘，Ψ 角↘
3．温度误差的补偿方法 温度误差补偿装置多是补偿幅值温度误差的，其常用方 法是利用热磁合金片。
1.当负载电流由小到大瞬时
建立时，因转动元件有惯性，
从原来转速达到新的稳定转
速要经过一段时间。则电能
表在这段时间内所计电能要
比负载在同一时间内消耗的
电能少，产生负的附加误差
2.当负载电流由大的到小 瞬时建立时，因转动元件 有惯性，电能表转速由大
到小也要经过一段时间，
使得电能表在这段时间内
所计量的电能比负载在同
PX——电能表反映的功率，W；
P。——被测电路中的实际功率，W。 γ =（nx－n。）/ n。× 100%
nx—电能表圆盘的实际转速，r／s；
n。—电能表圆盘的理论转速，r／s。
二、电能表误差产生的原因
按其产生的原因分，电能表的误差又可分为基本 误差和附加误差。 1.基本误差：电能表在规定的条件下（电压为额定值、频
一时间内消耗的电能多，
则产生正的附加误差。
当负载电流频繁波动变化时，电能表转盘转动时具有惯 性，阻止转盘的力矩比原有制动力矩要大得多，因而由 原来转速达到新的稳定转速所需的时间要长得多。必然 产生较大的正附加误差。
校验电能表时，在改变负载电流值后，一般须在该负载电
流下运行一段时间，使电能表转速稳定后，才可以测定电
芯非线性 ） ： cosφ =1为负误差，
cosφ =0.5为正误差
3.负荷电流在标定电流的30%～100%时，为正误差
（电流铁芯非线性 ）
4.负荷电流大于标定电流的100%时，为负误差
负荷电流抑制力矩
六、电能表误差调整装置
误差调整装置是改善电能表的工作特性和满足准确度要求 不可缺少的组成部分。 单相电能表装有满载调整、轻载调整、相位角调整和防 潜装置。三相电能表还有平衡调整装置。
在检定及安装电能表时应保 持垂直，以减小倾斜误差。
（五）、自热影响
电能表接入电路运行时，串联电路和并联电路产生的热量，
会使测量机构中的各个部件受热，这种现象称为自热。 把电能表通电后，电磁元件由冷状态到达热稳定状态这段 时间内电能表误差的变化，称为电能表的自热影响。
自热影响对运行中的计费电能表意义是不大的。 因为接入电路后的运行时间比热稳定所需时间 （60min）长得多。
热磁合金的特性是：导磁率
随温度的升高而急剧下降， 当温度达到50～70℃时，甚 至会失去导磁的性能。
当温度↗时：热磁合金片导磁率↘，其分磁作用↘，
Φ T′↘，使Φ T↗。于是补偿了因温度升高而减小的制动 磁通，即补偿了因温度升高而产生正的幅值温度误差。
（三）、频率影响 当电网频率与电能表额定频率（50Hz）不同时产生的 附加误差，叫频率附加误差。简称频率误差γ f。
电能表的频率误差特性为：
cosφ =1时：f<50Hz时，γ f为正；f>50Hz时，γ f为负。 cosφ =0.5时：f<50Hz时，γ f为负；f>50Hz时，γ f为正。
1．幅值频率误差 cosφ =1.0时，由于频率变化而产生的附加误差，叫幅值 频率误差。 在U、I不变的情况下，当f变化时，由于铁芯线圈阻抗的 变化引起Φ I、 Φ U的变化。 cosφ =1.0，f↗，使Φ U、Φ I↘，则驱动力矩↘，Υ f为负 f↘，使Φ U、Φ I↗，则驱动力矩↗，Υ f为正
W0——被测电能的实际值，kW· h Δ W可为正值，也可为负值。正值说明测得的
电量大于实际电量；负值说明测得的电量小于实际
电量。
2：相对误差就是被测电量的绝对误差与其实际 值的百分比，可表示为： γ =（WX－W。）/ W。× 100%
电能表的相对误差还可用下列几种形式表示： γ =（PX－P。）/ P。× 100%
（二）、温度影响 当电能表所处的环境温度与标准温度（20℃）不同时产 生的附加误差，叫温度附加误差。简称温度误差γ
t
有功电能表的温度误差特性为：
cosφ =1：温度<200C时，γ t为负；温度>200C时，γ t为正。 cosφ =0.5：温度<200C时，γ t为正；温度>200C时γ t为负
电流抑制力矩
电流抑制力矩
M I K I 2 n KI 3 I
电流抑制力矩与负载电流的三次方成正比。而驱 动力矩只与负载电流的一次方成正比。因此电流抑制 力矩比驱动力矩随负载电流变化的速度快的多，结果 就出现了电流抑制力矩引起的负误差，简称电流抑制 误差。
电压抑制力矩
电压抑制力矩：M
U
2．相位角频率误差 cosφ ＜1.0时，由于频率变化而产生的附加误差，叫相位 角频率误差。
频率变化时，由于相位角补偿片及补偿线圈、转盘以及铁
心线圈的铁损均随频率变化，以致使Φ U、Φ I之间的相角
差相应地变化 cosφ =0.5（感性）时： f↗，铁心损耗 ↗，损耗角↗， Ψ 角↗，Υ f为正； f↘，铁心损耗 ↘，损耗角↘， Ψ 角↘， Υ f为负。
1．幅值温度误差
当cosφ ＝1.0时，由于温度的变化而引起Φ T、Φ I、Φ U
的大小发生变化所产生的温度附加误差。 在温度↗时： ①永久磁铁的磁分子热运动加剧，使Φ T↘，制动力矩↘； ②转盘、相位角调整装置等导体的电阻↗，损耗↘，使 Φ I、Φ U均略有↗；但电压线圈电阻的↗却使Φ U有所↘， 两者相抵消，驱动力矩基本不变。
能表基本误差，这主要是为了减少冲击负载影响的附加误
差。
五、电能表的负荷特性曲线
来自百度文库
基本误差随负载电流和负载功率因数变化的关系 曲线称为电能表的基本误差特性曲线，简称电能表的
负载特性。负载特性曲线反映了电能表内部各电磁量
对电能表基本误差的影响情况。
四种不同负荷大小的误差特性
1.当负荷电流低于标定电流的5%时： 电能表的误差表现为正误差，且误差值大，特性不稳 定。（补偿力矩大于摩擦力矩等） 2.负荷电流在标定电流的5%～30%时 （电流铁
（一）、满载误差及其调整装置
电能表在满负载下运行时，影响其误差的主要因素是制动
力矩，包括永久磁钢产生的制动力矩、摩擦力矩、电流和
电压抑制力矩。
在标定电流和cosφ =1的条件下运行时，永久磁钢产生的
制动力矩占整个制动力矩的95％。
满载调整装置又称为制动力矩调整装置。它是通过改变电
能表永久磁铁的制动力矩来改变圆盘的转速。
电压特性的改善方法：
（1）增加永久磁铁的磁性，不仅可降低MU在总制动力矩 中的比例，还可降低圆盘的额定转速，从而使MU减小， 故可改善电压特性。 （2）在电压非工作磁通回路并联有非磁性金属片的热磁
合金片，并在电压非工作磁通回路中设置饱和孔。 当电压↗时，电压非工作磁通快速饱和，使Φ U急剧↗， 补偿了负误差。
率为 5 0 Hz环境温度为+23°C、无外磁场影响）测得的相
对误差。基本误差是由电能表的内部结构决定的。 2.附加误差：电能表在运行中，由于电压、频率、温度等 外界条件变化的影响而产生的误差。
三、基本误差产生的几个方面
1、抑制力矩 2、摩擦力矩 3、电流铁心磁化曲线的非线性
1、抑制力矩
转盘在驱动力矩作用下连续转动时， 一方面切割制动磁通而形成制动力矩， 另一方面还切割电压、电流工作磁通而 形成阻碍转盘转动的力矩--抑制力矩MI 。 抑制力矩使电能表出现负误差。
四、感应式电能表的附加误差
电能表的负载特性只说明了在规定的外界条件下 电能表的基本误差随负载电流和功率因数的变化
而变化的规律。
实际运行中的电能表所处的外界条件，常常与规
定的条件是不同的。例如：电压、频率、环境温
度、波形畸变、自热、倾斜及不稳定运行等。这
些条件变化后，电能表的误差就会改变，我们把
这个误差的改变量称为电能表的附加误差。
电能表误差的基本概念 感应式电能表的附加力矩及附加误差 感应式电能表的负载特性曲线 感应式电能表的误差调整装置
一、误差的表示方法
误差的表示方法有两种：绝对误差和相对误差 1：绝对误差是电量的测得值与实际值（也称真
值）之差，可表示为：
Δ W＝ WX－ W。
WX——电能表测得的电量，kW· h；
（四）、倾斜影响
电能表在使用或检定时，如果偏离垂直位置，其误差要 发生变化。 电能表倾斜时，造成转动元件在轴承中发生位移，在转动 元件上产生侧压力，引起轴承的摩擦发生变化，并影响了 驱动力矩和制动力矩之间的平衡关系，使电能表转速发生 变化，引起误差，且多为负误差。
在轻载情况下，尤其是起动 试验时，倾斜引起的误差则 不可忽视，可能造成起动试 验不合格。
在校验普通电能表时或使用标准电能表时，则必
须注意自热的影响。为避免自热影响，校验电能
表时，必须对被校表进行预热。待达到热稳定后
方能进行校验。
（六）、电压、电流波形畸变的影响 （1）通入电能表的电压、电流为正弦波时，由于铁芯线
圈的非线性，也会造成电压、电流工作磁通的波形为非正
弦波形。因而电能表的驱动力矩除基波电压、电流工作磁
4、补偿力矩
电能表在轻负载运行时，电流抑制力矩、摩擦力 矩和电流铁芯磁化曲线的非线性均引起的负误差。若 不进行补偿，则电能表不可能准确工作。 为此，在电能表内设置轻载调整装置，使其产生
和驱动力矩方向相同的附加力矩，以补偿上述因素引
起的负误差，称为补偿力矩。 轻载调整装置一旦位置调整固定后，其补偿力矩
（一）、电压影响 当电压线圈上的电压与其额定电压不同时，因Φ U的变化 引起的附加误差，叫电压附加误差。简称电压误差γ U。 电压误差γ U随电压变化的关系曲线，称为电压特性曲线。 当U>UN时， γ U为负；
当U<UN时， γ U为正 U/U 当U↗时：MU↗较多，且由于线圈受热及导磁率系数的非 N 线性，Φ U并不与U成比例地↗，故误差趋向负值。 在轻载时，由于轻载补偿力矩↗的影响，使电压特性曲线 变化有所缓和。
的大小和方向就不变。补偿力矩与负载电流大小无关，
与电压的平方成正比。补偿力矩若过补偿会引起电能
表的正误差。
轻负载补偿装置
轻负载补偿原理
原理见误差调整装置 的分析
（ C ）电压铁芯下设置铜片A 轻载调整装置一旦位置调整固定后，其补偿力矩的大 小和方向就不变。补偿力矩与负载电流大小无关，与电压 的平方成正比。补偿力矩若过补偿会引起电能表的正误差。
通相互作用产生外，还有由各谐波电压、电流工作磁通相
互作用产生的力矩。另外，高次谐波工作磁通也产生抑制 力矩。这些因素都将导致电能表转速改变。
（2）近年来，由于电网中大量使用非线性负载，导致谐 波污染日趋严重，通入电能表的电压、电流为非正弦波， 高次谐波造成电能计量不准确。
（七）、不稳定运行的影响
当电能表接有急剧而又频繁波动的负载时（如轧钢机械、 电焊机负载等），其误差就会发生变化。