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1、会计学1无功电能表的工作无功电能表的工作(gngzu)原理和接线原理和接线方式方式第一页，共26页。国家对电力用户实行了依据功率因数的高低调国家对电力用户实行了依据功率因数的高低调国家对电力用户实行了依据功率因数的高低调国家对电力用户实行了依据功率因数的高低调整电费的办法，以鼓励用户采取措施，提高整电费的办法，以鼓励用户采取措施，提高整电费的办法，以鼓励用户采取措施，提高整电费的办法，以鼓励用户采取措施，提高功率因数。如果负载功率因数低，意味着无功率因数。如果负载功率因数低，意味着无功率因数。如果负载功率因数低，意味着无功率因数。如果负载功率因数低，意味着无功功率增加功功率增加功功率增加功功率
2、增加(zngji)(zngji)(zngji)(zngji)，则将产生下列后果：，则将产生下列后果：，则将产生下列后果：，则将产生下列后果：（1 1 1 1）发、供电设备的容量不能充分利用。）发、供电设备的容量不能充分利用。）发、供电设备的容量不能充分利用。）发、供电设备的容量不能充分利用。当发、供电设备的容量一定时，在额定当发、供电设备的容量一定时，在额定当发、供电设备的容量一定时，在额定当发、供电设备的容量一定时，在额定电压和额定电流下，负载的功率因数越低，电压和额定电流下，负载的功率因数越低，电压和额定电流下，负载的功率因数越低，电压和额定电流下，负载的功率因数越低，则发、供电设备发出的
3、有功功率减少，无功则发、供电设备发出的有功功率减少，无功则发、供电设备发出的有功功率减少，无功则发、供电设备发出的有功功率减少，无功功率增大，发、供电设备的容量就不能充分功率增大，发、供电设备的容量就不能充分功率增大，发、供电设备的容量就不能充分功率增大，发、供电设备的容量就不能充分利用。利用。利用。利用。第1页/共26页第二页，共26页。（2 2）增加输电线路损耗和电压降。）增加输电线路损耗和电压降。从从 公式得到，当负载公式得到，当负载(fzi)(fzi)的功率的功率P P和电压和电压U U确定后，确定后，则则 第2页/共26页第三页，共26页。通过电压表、电流表和功率表的指示值，可以通过
4、电压表、电流表和功率表的指示值，可以计算出功率因数，或用功率因数表进行监视，计算出功率因数，或用功率因数表进行监视，但是这只能测量到某一时刻功率因数的瞬时值，但是这只能测量到某一时刻功率因数的瞬时值，而用户的功率因数是随着有功负载和无功负载而用户的功率因数是随着有功负载和无功负载的变化而变化的。为了测量用户在一个月的平的变化而变化的。为了测量用户在一个月的平均均(pngjn)(pngjn)功率因数，规定以用户在一个月功率因数，规定以用户在一个月内有功和无功负载的累积量来计算，它等于内有功和无功负载的累积量来计算，它等于 第3页/共26页第四页，共26页。无功功率无功功率(w n n l)：三相
5、电路三相电路(dinl)的无功功率：的无功功率：三相电压对称三相电压对称(duchn)时：时：三相电路对称时三相电路对称时：无功功率公式无功功率公式第4页/共26页第五页，共26页。无功电能表正确无功电能表正确无功电能表正确无功电能表正确(zhngqu)(zhngqu)计量无功的计量无功的计量无功的计量无功的条件条件条件条件 复习复习(fx)电磁驱动力矩的公式：电磁驱动力矩的公式：三相三相(sn xin)电路对称时：电路对称时：所以，无功电能表正确计量无功的条件：所以，无功电能表正确计量无功的条件：1：电流元件产生的磁通正比于电流：电流元件产生的磁通正比于电流2：电压元件产生的磁通正比于电压：
6、电压元件产生的磁通正比于电压3：=第5页/共26页第六页，共26页。无功无功(w n)电能表的分类电能表的分类1、正弦型无功、正弦型无功(w n)电能表电能表 目前较少采用目前较少采用2、跨相、跨相90无功无功(w n)电能表电能表 利用有功表采用不同接线方式可以测量无功利用有功表采用不同接线方式可以测量无功(w n)3、60 无功无功(w n)电能表电能表 多采用多采用第6页/共26页第七页，共26页。一：正弦一：正弦一：正弦一：正弦(zhngxin)(zhngxin)型型型型无功电能表无功电能表无功电能表无功电能表 负荷电流负荷电流I不变，电能表阻抗不变，改变不变，电能表阻抗不变，改变R2
7、，就能改变，就能改变I1和和I2大小和方向，从而大小和方向，从而(cng r)改变电流工作磁通改变电流工作磁通I和和I的夹角的夹角I。（上图向量分析忽略电流元件的各种损耗）。（上图向量分析忽略电流元件的各种损耗）1：有功电能表电流：有功电能表电流(dinli)线圈并电阻线圈并电阻第7页/共26页第八页，共26页。2 2：有功电能表电压线圈：有功电能表电压线圈：有功电能表电压线圈：有功电能表电压线圈(xinqun)(xinqun)串电阻串电阻串电阻串电阻 电源电压电源电压U不变，电能表阻抗不变，电能表阻抗(zkng)不变，改变不变，改变RU，就能改变，就能改变UU和和URU大小和方向，从而改变电
8、压工作磁通大小和方向，从而改变电压工作磁通U和和U的夹角的夹角。（上图向量分析忽略电压元件的各种损耗）。（上图向量分析忽略电压元件的各种损耗）第8页/共26页第九页，共26页。3 3：正弦：正弦：正弦：正弦(zhngxin)(zhngxin)型单向无功电能表型单向无功电能表型单向无功电能表型单向无功电能表原理原理原理原理调整(tiozhng)U和I的角度，使sin=sin（=）第9页/共26页第十页，共26页。4 4：正弦型单向无功电能表原理：正弦型单向无功电能表原理：正弦型单向无功电能表原理：正弦型单向无功电能表原理(yunl(yunl)（电流反（电流反（电流反（电流反极性）极性）极性）极性
9、）调整调整U和和I的角度的角度(jiod)，使，使=180型无功电度表：型无功电度表：=0 时，接入电度表的两磁通为时，接入电度表的两磁通为180 第10页/共26页第十一页，共26页。5 5：正弦型单向无功：正弦型单向无功：正弦型单向无功：正弦型单向无功(w(w nn)电能表原理（电压反极电能表原理（电压反极电能表原理（电压反极电能表原理（电压反极性）性）性）性）调整调整(tiozhng)U和和I的角度，使的角度，使=，180型无功电度表：型无功电度表：=0 时，接入电度表的两磁通为时，接入电度表的两磁通为180 第11页/共26页第十二页，共26页。6 6：正弦型单向无功：正弦型单向无功：
10、正弦型单向无功：正弦型单向无功(w(w nn)电能表原理（容性负载）电能表原理（容性负载）电能表原理（容性负载）电能表原理（容性负载）0型无功电度表：型无功电度表：=0 时，接入电度表的两磁通为时，接入电度表的两磁通为0 测量测量(cling)容性无功时，不必改变电压或电流的极性。容性无功时，不必改变电压或电流的极性。第12页/共26页第十三页，共26页。7 7：正弦型两元件：正弦型两元件：正弦型两元件：正弦型两元件(yunjin)(yunjin)三相无功电能表三相无功电能表三相无功电能表三相无功电能表实际上是两只单相实际上是两只单相(dn xin)正弦型无功电能表的组合体正弦型无功电能表的组
11、合体第13页/共26页第十四页，共26页。8 8：正弦型三元件三相：正弦型三元件三相：正弦型三元件三相：正弦型三元件三相(sn xin(sn xin)无功电无功电无功电无功电能表能表能表能表 三元件三元件(yunjin)三相正弦型无功电能表实际上是三只单相正弦型无功电能表的组合体，其接线原则与三相四线有功电能表相同。三相正弦型无功电能表实际上是三只单相正弦型无功电能表的组合体，其接线原则与三相四线有功电能表相同。正弦型无功电能表缺点：成本高，功耗大，准确度难以提高正弦型无功电能表缺点：成本高，功耗大，准确度难以提高(t go)。目前较少采用目前较少采用正弦型无功电能表优点：适用范围广，单相和三
12、相电路均可采用，三相电路电压是否对称、负载是否平衡均能正确计量。正弦型无功电能表优点：适用范围广，单相和三相电路均可采用，三相电路电压是否对称、负载是否平衡均能正确计量。第14页/共26页第十五页，共26页。这种无功这种无功(w n)电能表的结构与三相四线有功电能表完全电能表的结构与三相四线有功电能表完全相同，有三组电磁元件，区别在于内部接线不同。相同，有三组电磁元件，区别在于内部接线不同。用以测量电压对称的三相三线和三相四线电路中的无功用以测量电压对称的三相三线和三相四线电路中的无功(w n)电能。电能。第一元件接入：第一元件接入：第二元件接入：第二元件接入：第三元件接入：第三元件接入：二、
13、跨相二、跨相90型无功型无功(w n)电能表电能表第15页/共26页第十六页，共26页。1 1：跨相：跨相：跨相：跨相9090型三相型三相型三相型三相(sn xin(sn xin)无功电能表原理接线和无功电能表原理接线和无功电能表原理接线和无功电能表原理接线和向量图向量图向量图向量图 每组电磁元件上的电压(diny)线圈（如UBC）的相位滞后对应电流线圈（如IA）所接相 的电压(diny)（如UA）相位90。第16页/共26页第十七页，共26页。A相电流，BC相电压和他们夹角的余弦是有功(yu n)功率的公式。所以，利用有功(yu n)电能表可以测量A相无功电能，接线是A相电流，BC相电压。但
14、测量值要除以第17页/共26页第十八页，共26页。2 2：跨相：跨相：跨相：跨相9090型三相型三相型三相型三相(sn xin(sn xin)无功电能表各元件测量无功电能表各元件测量无功电能表各元件测量无功电能表各元件测量功率功率功率功率当三相电压对称当三相电压对称(duchn)时：时：利用三元件三相有功电能表，测量无功，读数除以利用三元件三相有功电能表，测量无功，读数除以 或改造有功表，将电流或电压线圈减少或改造有功表，将电流或电压线圈减少 倍即可直接读数倍即可直接读数第18页/共26页第十九页，共26页。3、跨相、跨相90型三相型三相(sn xin)无功电能表适用范围：无功电能表适用范围：
15、按跨相按跨相90原理制成的三元件三相无功电能表，只在完全对称或简单不对称的三相三线和三相四线电路中才能原理制成的三元件三相无功电能表，只在完全对称或简单不对称的三相三线和三相四线电路中才能(cinng)实现正确计量。实现正确计量。第19页/共26页第二十页，共26页。这种无功电能表的结构与三相三线有功电能表相似，区这种无功电能表的结构与三相三线有功电能表相似，区别在于别在于(ziy)电能表的内相角电能表的内相角（u与与u的相位差角）的相位差角）有功有功(yu n)电能表的内相角电能表的内相角为为：=+I+=900+I (+=900)若若I=0 则则=900（正弦型无功电能表（正弦型无功电能表=
16、I）无功电能表在电压无功电能表在电压(diny)线圈中串接了一个电阻线圈中串接了一个电阻R，并，并加大电压加大电压(diny)工作磁通磁路的空气气隙，来降低电压工作磁通磁路的空气气隙，来降低电压(diny)线圈的感抗，从而使线圈的感抗，从而使减小，由有功表的减小，由有功表的=900+I，降到，降到=600+I 若若I=0 则则=600 三：三：60 60 型无功电能表原理型无功电能表原理第20页/共26页第二十一页，共26页。1 1：两元件：两元件：两元件：两元件6060型无功电能表接线型无功电能表接线型无功电能表接线型无功电能表接线(ji xin)(ji xin)及向量及向量及向量及向量图图
17、图图 假设电流假设电流(dinli)元件的损耗角为元件的损耗角为0，调节，调节R，使，使UBC 滞后滞后UBC 60 ，UAC 滞后滞后UAC 60 1=150-A第21页/共26页第二十二页，共26页。电能表两组元件的驱动力矩电能表两组元件的驱动力矩(l j)分别为：分别为：当三相电压对称时，电能表的总驱动当三相电压对称时，电能表的总驱动(q dn)力矩为：力矩为：2：驱动：驱动(q dn)力矩力矩第22页/共26页第二十三页，共26页。具体步骤见具体步骤见P105-106：可推得：可推得适用范围是：适用范围是：三相电压对称的三相三线三相电压对称的三相三线(sn xin)电路电路1：完全对称
18、（电压电流对称），：完全对称（电压电流对称），2：简单不对称（电压对称电流不对称）：简单不对称（电压对称电流不对称）第23页/共26页第二十四页，共26页。3：三元件：三元件(yunjin)60型无功电能表型无功电能表例如：其中一电磁例如：其中一电磁(dinc)元件接线元件接线IA和和UB，根据，根据60相角原理，使相角原理，使UB滞后滞后UB 60，则，则=180-A第24页/共26页第二十五页，共26页。60o 60o型无功电能表中，每个元件电压回型无功电能表中，每个元件电压回路的电抗路的电抗(dinkng)(dinkng)与电阻之间有下列关与电阻之间有下列关系系 适用范围：三相电压对称的三相四线电路适用范围：三相电压对称的三相四线电路(dinl)的无功电能。的无功电能。第25页/共26页第二十六页，共26页。