为使电能表能在各种负荷情况下准确计量电能,必须使转动力矩与负荷功率成正比。但是,由于电能表结构上的原因,导致工作磁通间相位差偏离90°,由此而产生的误差的补偿办法已在上面叙述。电能表的转动机构在上下轴承之间转动,计数器齿轮与蜗杆啮合时,都要产生摩擦力,使转动力矩减弱,补偿的措施也于上面叙述。除此以外,由于电磁元件磁导体的磁化曲线并非线性,以及负荷增大时,电磁元件的自制动增加等因素,使电能表在不同负荷情况下,它的指示值与实际消耗的电能有所差异。电能表这些误差的变化,常以负荷曲线来表征。图5-18给出一般电能表的负荷曲线,它是在额定电压,额定频率,正常使用温度,cosφ=1.0及cosφ=0.5(滞后)的条件下测得的。图中实线是cosφ=1.0情况下的曲线,虚线为cosφ=0.5(滞后)情况下的曲线,它们处于上下两条直线之间,后者是容许误差的极限。
从图5-18可以看出,当负荷电流低于30%时,曲线向负的方向弯曲,这是由于电流铁芯磁化曲线的非直线性及摩擦力矩所造成的。超过额定电流,特性曲线又向负的方向弯曲,这是由电流磁通自制动力矩增加所引起。电流磁通制动力矩正比于电流磁通的平方与铝盘转速的乘积,而驱动力矩仅与电流成正比,因而在负荷电流增大时,负荷曲线向负方向下降。改善电能表负荷特性的方法,可从大负荷与小负荷两个方面进行。
图5-18 电能表的负荷曲线
大负荷时主要矛盾是电流磁通自制动力矩的增加,从这一点出发,可以采取的措施是:
(1)增大电能表常数(即转盘每转的瓦时数),降低转动元件的转速,为此选用强磁性制动磁钢。
(2)添加过负荷补偿装置,即用磁分路将一部分电流磁通分出,使之不通过铝转盘,当负荷电流增大时,通过磁分路的磁通也增大,磁分路到某一程度时即达到饱和,饱和后通过磁分路的磁通就不随负荷电流成正比增大,因而使通过铝转盘的工作磁通相对增大,驱动力矩也随之增大,使电流特性曲线保持平直。
(3)增加电压工作磁通,驱动力矩与电压电流工作磁通的乘积成比例,若电压磁通增加,电流磁通对于驱动力矩的比例相对降低,电流磁通自制动力矩也随着减小,因而过负载曲线得到改善。
在小负荷时特性曲线受摩擦力与铁芯导磁非线性的影响较大,为此,可以采取以下措施:(www.xing528.com)
(1)减轻转动部件的重量。
(2)改进下轴承结构,如采用双宝石轴承,或磁推轴承。
(3)提高计数器各部件光洁度。
(4)电流铁芯选用高导磁的材料。
(5)合理选择电流铁芯参数,如增大铁芯截面减短磁路长度。
(6)增加驱动力矩如增加电流元件的安匝数,但这个措施将使电能表的过负载特性变坏。
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