感應(yīng)式電能表是用鋁盤所轉(zhuǎn)的圈數(shù)反映電能的,電能表轉(zhuǎn)動的圈數(shù)與被測負載所用的電能量成正比關(guān)系。當(dāng)負載用電時,電壓線圈的兩端加上線路電壓,電流線圈通過負載電流。這時電壓線圈中通過的電流,在電壓鐵芯中產(chǎn)生了電壓工作磁通Φu,負載電流通過電流線圈時,在電流鐵芯中產(chǎn)生了電流工作磁通Φi。磁通穿過圓盤時,分別在圓盤上感應(yīng)出滯后于它們90°。的感應(yīng)電動勢Eu和EI,Eu和Eu又分別在圓盤上產(chǎn)生了渦流iU和iI。兩工作磁通Φu,Φi在空間位置是不重合的。 由于電壓工作磁通Φu和電流工作磁通產(chǎn)生的渦流iI,電流工作磁通命Φu和電壓工作磁通產(chǎn)生的渦流iU在空間位置上不相重合,而且在時間上存在相位差,電流和磁通之間會產(chǎn)生力的作用。這個力在圓盤上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩,使電能表的圓盤按一個方向不停地轉(zhuǎn)動。 作用在圓盤上的電磁力矩即驅(qū)動力矩,其計算公式為
式中。電流工作磁通Φi超前電壓工磁通Φu的角度。
式中,驅(qū)動力矩的公式可以寫成: 式中KW——比例常數(shù),由電能表的結(jié)構(gòu)決定。 式中說明了驅(qū)動力矩MQ與負載的有功功率成正比,實現(xiàn)正確測量的條件: (1)磁通Φu正比于外加電壓Uph。 (2)磁通ΦI正比于負載電流Iph。 (3)內(nèi)相角=90°±Φ,這一條件又叫正交條件,它是靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配來實現(xiàn)的。 由以上分析可以看出感應(yīng)式電能表的驅(qū)動力矩與被測電路中的負載功率成正比,當(dāng)功率改變時力矩也會隨之改變,圓盤的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)改變。但是僅有驅(qū)動力矩作用時,圓盤將作勻加速運動,使圓盤越轉(zhuǎn)越快,破壞了驅(qū)動力矩與負載功率成正比的關(guān)系。為了在一定力矩下使圓盤以一定的速度勻速轉(zhuǎn)動,還需要在圓盤上加一個與驅(qū)動力矩大小相等、方向相反的反作用力矩,保證圓盤轉(zhuǎn)動速度始終與負載功率成正比。這就是電能表中裝設(shè)永久磁鋼的目的。
運行中電能表潛動是經(jīng)常見到的現(xiàn)象,也較為復(fù)雜,其原因是多方面的。經(jīng)過現(xiàn)場細致的調(diào)查分析和測試,發(fā)現(xiàn)電能表的潛動原因大致有5種:
1、有輕微負荷,如配電盤上的指示燈、帶燈開關(guān)、線路負荷定量器、電壓互感器、變壓器、電焊機的空載運行、功率因數(shù)過低等。
2、潛動試驗不合格。一般電能表輕載正、負誤差偏大。
3、沒按正相序電源進行電能表接線。
4、三相電壓嚴(yán)重不平衡。
5、電流互感器匝間短路或存在漏電,線路絕緣破損及電能表電流線圈燒毀等。
按照上述故障原因,應(yīng)采取如下措施:
1、有輕微負荷造成潛動的,查明確切潛動原因并向用戶耐心解釋,說明情況。
2、按照電能表檢定規(guī)程,輕載誤差一般不要超差。
3、安裝電能表前一定要在現(xiàn)場測量相序,按正相序電源接線。
4、協(xié)助用戶調(diào)整用電負荷,能達到三相電流、電壓相對平衡。
5、因故障導(dǎo)致電能表潛動的,及時查找故障原因,檢查電能表、互感器、改裝接線、用電器燒毀等。
一般電能表的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)均是由于機械故障導(dǎo)致的。如: 1、當(dāng)電能表的上、下軸承因缺油而使摩擦力矩增大,有時還伴有吱吱的摩擦振動響聲,使電能表的轉(zhuǎn)速變慢?! √幚矸椒ǎ簩⒈須ご蜷_,在上、下軸承中加一點表油,問題即可得到解決。如果上下軸承已損壞或軸尖磨損嚴(yán)重,可換新的器件?! ?、由于電能表長期使用或由于制動磁鐵質(zhì)量不好,導(dǎo)致失磁現(xiàn)象,使制動力矩減小,表盤轉(zhuǎn)速變快。處理方法:將制動磁鐵充磁或更換磁鐵。 3、當(dāng)磁鐵間有雜物或鐵渣時,會使表盤轉(zhuǎn)速時快時慢。處理方法:清理雜物并對不平的表盤進行校正?! ∩鲜霈F(xiàn)象都是造成電能表轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的主要原因,但這也不能一概而論。電能表的轉(zhuǎn)速不僅和以上所述原因有關(guān),同時還和它所帶的負荷性質(zhì)有關(guān)。以三相三線電能表為例,當(dāng)它的負荷為純阻性時(即功率因數(shù)為1、0,Φ角為0°時),它的兩組元件都會在轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動力矩。它的功率計算公式為:PZ=UABIAcos(Φ+30°)+UCBICcos(Φ-30°)[式中:PZ為總功率;Φ為相電壓與相電流之間的夾角;(Φ+30°)和(Φ-30°)均為線電壓與相電流之間的夾角]?! ‘?dāng)負載為感性或容性時(功率因數(shù)為0、5,Φ角為60°時),在兩組元件中的其中一組功率為零,這樣它的總功率就為原來總功率的一半,當(dāng)然轉(zhuǎn)速就比負荷為純阻性時的轉(zhuǎn)速慢。由于線路的負荷有時在不斷地變化,因此,電能表的轉(zhuǎn)速也就隨之變化,但這是正?,F(xiàn)象。