单相正弦型无功电能表的工作原理解析

由感应式电能表的工作原理可知：感应式测量机构的驱动力矩是与电流工作磁通ΦI、电压工作磁通ΦU及它们之间相位差ψ角的正弦相乘积成正比的。如果我们能够设法满足ψ角永远等于功率因数角，则感应式测量机构便可直接反映无功电能了。正弦型无功电能表便是基于上述原理而构成的。现具体说明如下：

由式（5-1）可知，感应型仪表的驱动力矩公式为

因为ΦU∝U、ΦI∝I，所以上式可以转化为

式（5-10）说明，如果设法让ψ＝φ，则驱动力矩便与无功功率成正比。实现这一功能的方法如图5-21所示。

图5-21　单相正弦型无功电能表的原理(www.xing528.com)

在图5-21（a）中，电压线圈串入附加电阻RU，并将电压铁芯非工作磁通间隙适当放大，这样电压线圈的电流IU及由其产生的磁通ΦU滞后电压的角度β就不会太大。在电流线圈的两端并联一纯电阻R2，负载电流I被分解成I1和I2，I1是流过电流线圈的电流，因电流线圈有一定的电感，所以它滞后I2，I1产生电流工作磁通ΦI。调解R2的数值，使I1及ΦI滞后于I的角度αI与β相等，这样就实现了ψ＝φ，即得到了MD＝KUIsinφ的驱动力矩，与无功功率成正比，参见图5-21（b）。另外，从相量图还可以看出，此时ΦU超前ΦI，所以铝盘应朝反方向转。为解决转向问题，可将电能表的电压线圈或电流线圈的进线端子与出线端子对换一下位置即可。

应指出，以上讨论的是负载为感性时的情况。当负载变为容性时，则按上述方法构成的正弦型无功电度表，其圆盘要反转。实际使用时应注意到这一点。

从正弦型无功电能表的原理的分析中可以看出，完全可以用有功电能表改制成正弦型无功电能表。但应注意，在测量感性无功或容性无功时转盘的转向。