【doc】单相有功电能表改制成无功电能表

【doc】单相有功电能改制成无功电能表 单相有功电能表改制成无功电能表 计量技术1990.5 单相有功电能表改制成无功电能表 邱炳正 (萍乡市王坑电厂) 摘要本文提出在单相有功电能表电压线圈[口]路中串人适当的电容着【f电咀.使 电压磁通相对于产生 它的电压逆时针方f"l移相g0.,同时维持电压线圈回路中的原电流值不变,以达到 用单相有功电能表测 量单相电路中无功电能韵丑的 某些单相感性负载电路需要进行无功电能 的测量(如根据在纂一段时间内掴4得的有功电 量和无功电量进行某段时间内的平均功率因数 计算)但我国目前尚无单相无功电能表产品, 因此使测量无功电能发生困难.笔者利用单相 有功电能表改制成功单相无功电能表,通过现 场使用,性能稳定,误差较小. 一 ,改奄孽原理 单相有功电能表的条件相量如图1(8珊 示.从条件相量图可知单相有功电能表的转动 力矩M与电压磁通和电流磁通及 与砥者之间夹角的正弦乘积成正比,即 = Kq5,sin(中J)=置,sirt~由悃1 (.)可见电压磁通滞后产生它的电压U90, 宁寸 '口)拈J 故90.一而无功电能表的转动力矩表达 式为埘:Kq3,sinrp=KUIsinrp.由此可知 要用有功电能表改为无功电能表,必须创造一 种条件使电压磁通向超前方向移相90., 使之与产生它的电压U周相位.但产生电压磁 通.的电压线圈匝数很多,故电感很大,囡 此必须在电压元件的电压线圈回路中串人适当 的电容c来抵销电压线圈中的电感,达到电压 线圈回路呈阻性,使电流J与电压U同相 位,这样就满足了电压磁通与线路电压U 同相位的条件由此可见,角度妒永远与负载 功率角相等,因而有功电能表就可直接测量 无功电能其相量如图1(6)所示. 不过在此应当说明的是当X=噩时将BI 起串联谐振(即电压谐振),使电压线圈两端 的电压大为升高,导致电匿线圈中的电流J, 猛增,线圈过热,因而还应在电压线圈回路中 再串入适当值的纯电阻R,将电流J限制在 原值范围内. =,改方法 有功电能表改为无功电能表的接线方式如 匿2(4)所示从图1(6)相量可见电压磁通 超前电流磁通,(指感性时)由于电压磁 通-超前电流磁通,,表将倒转,所以在 改制时应将电压线圈或电流线圈首尾端颠倒一 下(图2(n)是将电流线圈首尾端反接).其相 量如图2(5)所示. 根据图2(6)相量关系便可写出无功电能计 量方式的功率表达式为: 0=sin(180.一) 将sin(1SO.一)=sin代人上式则; 0=Jsin 因为和西分别与电匿u和电流j 计量技术lOOg.舶5(33) i8一 中 兄一 — t' 翻2 成正比,所以上式又可写为: 蔓嚣 斋美 口:U1sin i上式与单相电路的无功功率标准公式Q = uIsin完垒相同,因而证明图2(口)接线可 以计量无功电能. 改制中电容,电阻值的确定如下: 在预先已调校好的单相有功电能表电压线 圈回路中串入一只交流毫安表和可变十进电容 辅c,旋钮电阻箱R.,以便作电压线圈原值 电流的测定及电容与电阻值确定,接线如图3 所示测试方法步骤为: 1.测试前将电容箱c.和电阻箱R.均 放在零位上,然后接入三相交流稳压电源,使 电能表电压线圈承受额定电压,从毫安表上读 取电压线圈中流过的电流值i(即原值电 流). 2.将移相器向滞后方向转动,使相位表 指示为90.(sin90.=1),然后逐渐引入电容 c当电容抗和电感抗相等时,由于产生串联 谐振,毫安表指示值突然增大,电压线圈中的 电流L大大地超过原值,此时应迅速地调节 电阻箱R.,使电阻值增加至毫安表指针降低 到原指示值接着用秒表测定无功电能表 旷R,选定转数(5转或l9转)下的时间 (sin90.). 3.将移相器向相反方向转动,使相位表 指示为3O.(sin30.一0.),用秒表测定无功 电能表WhR,在同一选定转数下的时间T:(sin 型100V' 标准表 30.). 4.根据两次涮定的时问进行比罐计算. 如果隔次所铡得的时间比值为吉(即吉= {)则说明所配电容量是正确的, 否则应反复调节c和R.使比值为. 5.根据电容箱和电阻箱上的示值分别选 取相近值的固定电容和固定电阻代替. 笔者曾对几种常见的单相有功电能表改为 无功电能表作了测试电容和电阻的测试数据 如下表,可供读者改制时参考. 三,检定线路及误差测定 改制后的无功电能表必须进行误差测定 (3]计量技术1990.5 丧:瞰锄嗯搿刹试熬耀 _ 2200.26b8;8O2.5W 2966.14412;0O2.0W 2200.208't6602.5W 2200.1441256D=.0W 22013.25376603.OW (误差检定),以保证电能表的准确度.检定 线路如图8所示: 关于无功标准袁问题,笔者采用DB2型单 相有功标准电能表接成(9o.一)跨相法无功 表作为无功电能标准表.从图3接线中可见被 校无功电能表电压线圈跨按在220V相电压上, 而标准表电压线罔通过380/1O0vFB压互感器 跨接在380VBc相问电压l:(线电压).检 定方法采用比较法相对误差枝验.误差调整方 法与有功电能表基本相同,仅低功率因数调整 装置的调整方法与之相反. 视差法在表类量具检定中的应用 视差是一种常见的误差因素,在各种表娄 (长度)量具的检定规程中,对视差的主要因 素指针与刻度表面之问的距离,做了明确 的规定.然而,这一项目的检定方法目前只有 JJG34--84百分表检定规程中提的比较具体, 即采用工具显微镜两次调焦,利用微动升降读 数装置或是附加百分表读数的方法进行检定. 但是由于大型或小型工具疆微镜一般都不具备 选两种功能,因而该项目的检定工作受到很大 限制.本文根据视差产生的原理,介绍一种新 的检定方法视差洼,以供参考. 视差的产生是由于指针与划度表面不在同 一 平面,同时观察方向与刻度表面不垂直而造 成的读数误差.如图1所示,在正确的观察方 向{'读数为.,在偏斜口角的向读数为 6,删视 图l 由图1可看出,指针与刻度轰面之间的 距离『c_喃斜角以及视差之间有一定的 函数关系: = I(A,a) 因此,当,?为已知量时,即可由关系 式计算出指针至刻度表面的距离h. 具体溅量方法是:在工具显微镜上使甩l ×物镜,通过调焦使指针与割度表面同时成像 清晰(1×物镜的景深范围大于lmm).根据 检定规程的,选择图2a或图26所示的 . '?(缸 固2 测量位置,在显微镜立臂处于零位时分别对指 针边缘及相邻刻度线的边缘进行瞄准,测得4 值;将立臂偏斜a角后再分别对上述两位置瞄 准测得6值,由下式即可计算出指针至刻度表 面的距离h; i?一6I=———一 tga 笔者在万工显上对一块百分表用两次调焦 法及视差法分别进行8次测量,测量结果剜于