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04 无功电能表的工作原理和接线方式开元棋牌官

点击数:2019-09-21 18:32 来源:未知

  04 无功电能表的工作原理和接线方式开元棋牌官网开元棋牌平台课 题:无功电能表及无功电能的测量 目的要求: 目的要求:掌握无功电能的计量方法 重 点:接线方式 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, 调整电费的办法,以鼓励用户采取措施, 提高功率因数。如果负载功率因数低, 提高功率因数。如果负载功率因数低,◆●△▼●意 味着无功功率增加,则将产生下列后果: 味着无功功率增加,则将产生下列后果: 供电设备的容量不能充分利用。 (1)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, 当发、供电设备的容量一定时,在额 定电压和额定电流下, 定电压和额定电流下,负载的功率因数越 则发、供电设备发出的有功功率减少, 低,则发、供电设备发出的有功功率减少, 无功功率增大, 无功功率增大,发、供电设备的容量就不 能充分利用。 能充分利用。 (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。☆△◆▲■ 公式得到, 从 P = UI cos? 公式得到,当负载的 功率P和电压U确定后, 功率P和电压U确定后,则 cos? ↓ ?? → I ↑ ?? → ?P = I R ↑ 2 cos? ↓ ??→ I ↑ ??→?U ↑ ??→U ↓ 通过电压表、电流表和功率表的指示值, 通过电压表、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,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。 功负载的变化而变化的。为了测量用户在一 个月的平均功率因数, 个月的平均功率因数,规定以用户在一个月 内有功和无功负载的累积量来计算, 内有功和无功负载的累积量来计算,它等于 cos ? = WP WP + WQ 2 2 无功功率公式 无功功率: 无功功率: Q = UI sin ? 三相电路的无功功率: Q S = Q A + Q B + Q C = U A I A sin ? A + U B I B sin ? B + U C I C sin ? C 三相电压对称时: U A = UB = UC = UP Q S = U P ( I A sin ? A + I B sin ? B + I C sin ? C ) 三相电路对称时: QS = 3U l I l sin ? 无功电能表正确计量无功的条件 复习电磁驱动力矩的公式: 复习电磁驱动力矩的公式: MQ = K ΦIΦU sinψ 三相电路对称时: 三相电路对称时: QS = 3U l I l sin ? 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 : 2:电压元件产生的磁通正比于电压 : 3:ψ=φ : 无功电能表的分类 1、正弦型无功电能表 、 目前较少采用 2、跨相90°无功电能表 、跨相 ° 利用有功表采用不同接线 °无功电能表 、 多采用 一:正弦型无功电能表 1:有功电能表电流线 ? ? U ? I ? ? I1 ? I ? I2 I1 ΦI ? U 负荷电流I不变,电能表阻抗不变,改变 负荷电流 不变,电能表阻抗不变,改变R2, 不变 就能改变I 大小和方向, 就能改变 1和I2大小和方向,从而改变电流工作磁 的夹角α 上图向量分析忽略电流元件 通φI和I的夹角 I。(上图向量分析忽略电流元件 的夹角 。(上图向量分析 的各种损耗) 的各种损耗) 2:有功电能表电压线圈串电阻 : ? ? UU ? ? U ? ? ? ΦU ? IU ? UR U ? U UR U UU IU I 电源电压U不变,电能表阻抗不变,改变 电源电压 不变,电能表阻抗不变,改变RU, 不变 就能改变U 大小和方向, 就能改变 U和URU大小和方向,从而改变电压工 作磁通φ 的夹角β。(上图向量分析忽略电压 作磁通 U和U的夹角 。(上图向量分析忽略电压 的夹角 。(上图向量分析 元件的各种损耗) 元件的各种损耗) 3:正弦型单向无功电能表原理 : ? I2 ? ? I ? ? U ΦU ? ? ? I1 ? IU I ? ΦI ? U IU I1 调整φU和φI的角度, 使sinψ=sinφ( ψ=φ ) 4:正弦型单向无功电能表原理(电流反极性) :正弦型单向无功电能表原理(电流反极性) ? I2 ? ? U ΦU ? ? ? I ? IU I ? ΦI ? ? I1 ? I1 U IU ?ΦI ? 调整φ 的角度, 调整 U和φI的角度,使ψ=φ 180°型无功电度表:φ=0 °时,接入电度表的两 °型无功电度表: 磁通为180 ° 磁通为 MQ = K ΦIΦU sin(180° ? ? ) = K ΦIΦU sin ? = KUI sin ? = KQ 5:正弦型单向无功电能表原理(电压反极性) :正弦型单向无功电能表原理(电压反极性) ? ? I2 ? U ΦU ? ? ? I ? ? IU ? I ΦI ? I1 ? U IU I1 调整φ 的角度, 调整 U和φI的角度,使ψ=φ, , ? ΦU ? 180°型无功电度表:φ=0 °时,接入电度表的两磁 °型无功电度表: 通为180 ° 通为 MQ = K ΦIΦU sin(180° ? ? ) = K ΦIΦU sin ? = KUI sin ? = KQ 6:正弦型单向无功电能表原理(容性负载) :正弦型单向无功电能表原理(容性负载) ? I2 ? ? U ? ΦU ? ? I ? ΦI ? ? ? I1 ? U I1 IU IU I 0°型无功电度表:φ=0 °时,接入电度表的两磁通为 ° °型无功电度表: 接入电度表的两磁通为0 测量容性无功时,不必改变电压或电流的极性。 测量容性无功时,不必改变电压或电流的极性。 MQ = K ΦIΦU sin ? = KUI sin ? = KQ 7:正弦型两元件三相无功电能表 : ? UAB ? UCB ? U ? AB ? U A? IA ? IA ? IC U CB? IC ? ?IC ? UC ?I A ? ? UB 实际上是两只单相正弦型无功电能表的组合体 8:正弦型三元件三相无功电能表 : 三元件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, 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。 三相四线有功电能表相同。 正弦型无功电能表优点:适用范围广,单相和三 正弦型无功电能表优点:适用范围广, 相电路均可采用,三相电路电压是否对称、 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。 是否平衡均能正确计量。 正弦型无功电能表缺点:成本高, 正弦型无功电能表缺点:成本高,功耗 准确度难以提高。 大,准确度难以提高。 目前较少采用 二、跨相90°型无功电能表 跨相 ° 这种无功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 无功电能。 无功电能。 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: u BC i A uCA iB u AB iC 1:跨相90°型三相无功电能表原理接线和向量图 :跨相 ° ? ? ? U BC U CA U AB ? ? U AB ? ? UA ? ΦA ? ? IA ? ? IA ΦC ? IB IC U BC ? I B? UB ΦB A B C N ? IC ? UC ? U CA 每组电磁元件上的电压线圈( 的相位滞 每组电磁元件上的电压线圈(如UBC)的相位滞 电压线圈 对应电流线圈( 电压( 后对应电流线圈(如IA)所接相 的电压(如UA)相 位90°。 ° ? ? U AB ? ? U A ? ΦA ? ? QA = U A I A sin ? A QA = U A I A cos 90° ? ? A) ( QA = U A I A cos(U BC I A ) IA ? ΦC I C ? U BC ? I B? UB ΦB UC ? U CA 1 QA = U BC I A cos(U BC I A ) 3 A相电流,BC相电压和他们夹角的余弦是有功功率 相电流, 相电压和他们夹角的余弦是有功功率 相电流 的公式。所以,利用有功电能表可以测量A相无功电能 相无功电能,△▪️▲□△ 的公式。所以,利用有功电能表可以测量 相无功电能, 接线是A相电流 相电流, 相电压 相电压。 接线是 相电流,BC相电压。但测量值要除以 3 2:跨相90°型三相无功电能表各元件测量功率 :跨相 ° Q1 = U BC I A cos(u BC ∧ i A ) = U BC I A cos(90 0 ? ? A ) = U BC I A sin ? A Q2 = U CA I B cos(uCA ∧ i B ) = U CA I B cos(90 0 ? ? B ) = U CA I B sin ? B Q3 = U AB I C cos(u AB ∧ iC ) = U AB I C cos(90 0 ? ? C ) = U AB I C sin ? C 当三相电压对称时:U AB = U BC = U CA = U l = 3U P 当三相电压对称时 Q = Q1 + Q 2 + Q 3 = = 3U P ( I A sin ? 3Q S A + I B sin ? B + I C sin ? C ) 利用三元件三相有功电能表,测量无功, 利用三元件三相有功电能表,测量无功,读数除以 3 或改造有功表, 或改造有功表,将电流或电压线 倍即可直接 读数 3、跨相90°型三相无功电能表适用范围: 、跨相 °型三相无功电能表适用范围: 按跨相90°原理制成的三元件三相无功电能表, 按跨相 °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 四线电路中才能实现正确计量。 四线电路中才能实现正确计量。 三:60 °型无功电能表原理 这种无功电能表的结构与三相三线有功电能表相似, 这种无功电能表的结构与三相三线有功电能表相似,区 别在于电能表的内相角?( 与 的相位差角) 别在于电能表的内相角 (u与Φu的相位差角) 有功电能表的内相角 为 有功电能表的内相角?为 : 的内相角 +ψ=90 β= φ +αI+ψ=900+αI 若аI=0 则β=900 (φ +ψ=900 ) (正弦型无功电能表β= αI) 正弦型无功电能表β= 无功电能表在电压线圈中串接了一个电阻R, 无功电能表在电压线圈中串接了一个电阻 ,并加大电 压工作磁通磁路的空气气隙,来降低电压线圈的感抗,◆▼ 压工作磁通磁路的空气气隙,来降低电压线圈的感抗,从而 降到β=60 使β减小,由有功表的β=900 +аI ,降到β=600 +аI 减小,由有功表的β=90 若аI=0 则β=600 1:两元件60°型无功电能表接线及向量图 :两元件 ° ? UBC ? UAC ? U ? ? A ? Φ IA U ? ? ? AC IA ? I? A IB ? IC Φ IC I C ? Φ UAC ? ? ? U BC UC Φ UBC UB 假设电流元件的损耗角为0,调节 , 假设电流元件的损耗角为 ,调节R,使φUBC 滞后U 滞后U 滞后 BC 60 ° ,ΦUAC 滞后 AC 60 ° ψ1=150 °-φA 2:驱动力矩 : 电能表两组元件的驱动力矩分别为: 电能表两组元件的驱动力矩分别为: M 1 = KΦ IA IA Φ UBC sin( 150 ° ? ? sin( 30 ° + ? A A ) = KΦ M Φ UBC ) ) 2 = KΦ IC IC Φ Φ UAC UAC sin( 210 ° ? ? sin( 30 ° ? ? C C = ? KΦ ) 当三相电压对称时,电能表的总驱动力矩为: 当三相电压对称时,电能表的总驱动力矩为: M Q = M 1 + M 2 = KU l [ I A sin(30 ° + ? A ) ? I C sin(30° ? ? C )] i A + iB + iC = 0 具体步骤见P105-106:可推得 : 具体步骤见 M Q = KU P ( I A sin ? A + I B sin ? B + I C sin ? C ) = KQ S 适用范围是: 适用范围是: 三相电压对称的三相三线:完全对称(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) 3:三元件60°型无功电能表 :三元件 ° ? ? ? ? UB UC U A Φ UC ? IB ? IC ? IA ? UA ? Φ IA Φ UA ? ? Φ IC I C ? ? ? IA ? ? UC Φ UB Φ IB ? IB? UB 例如:其中一电磁元件接线° 例如:其中一电磁元件接线IA和UB ,根据 °相角 原理, 滞后U 原理,使φUB滞后 B 60° ,则ψ=180 °-φA ° 适用范围:三相电压对称的三相四线电路 适用范围: 的无功电能。 的无功电能。 型无功电能表中, 60o型无功电能表中,每个元件电压 回路的电抗与电阻之间有下列关系 X tg 60 = RU + R o X X RU = ?R= ?R o tg 60 3

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