机电式预付费电能表的误差分析与测试>余绍黔
关键词：预付费电能表；误差；分析；测试
　　预付费电能表表内剩余电量的减少值Wj与用户实际消耗的电量值W0是有差别的，这种差别，我们称之为预付费电能表的误差。误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。
绝对误差ΔW可用下面的方法表示：

　　式中，P为预付费表测得的功率；P0为用户实际消耗的功率。
2　机电式预付费电能表的误差
　　机电式预付费电能表的误差来源于电能测量单元（主要来源）、脉冲采样及处理部分。
　　由于电能测量单元转盘上的驱动力矩与电功率成正比，而转盘转速又与驱动力矩成正比，所以，机电一体式预付费表的相对误差γ可表示为

　　式中，n为机电式预付费表转盘的实际转速；n0为机电式预付费表转盘的理论转速。
　　ΔW、γ均可正、可负。为正时，表示预付费电能表剩余电量减少值比用户实际消耗的电量多，电能表偏快；当ΔW、γ为负时，表示预付费电能表剩余电量减
少值比用户实际消耗的电量少，电能表偏慢。
2．1　脉冲采样造成的误差
　　这部分误差主要由转盘的起始位置不同、显示的截尾处理和脉冲在传输中的丢失引起。
2．2　电能测量单元误差
　　电能测量单元误差是由电能测量单元内部结构上的原因造成的。例如，转动元件、计度器存在摩擦，电压、电流磁铁等产生的自制动力矩的影响，轻载补偿的不适当以及相位角误差的影响等等。按不同负载条件所产生的误差可分为：
2．2．1　轻载误差
　　（1）摩擦误差。电能测量单元的转动部件转动时，必将产生阻碍其转动的摩擦力及摩擦力矩。
　　摩擦力矩的绝对值比较小，当负载电流较大时驱动力矩也较大，它引起的误差较小，可以忽略。但当负载电流下降到轻载（10％或5％以下）时，就不可以忽略了。由于摩擦力矩方向总与驱动力矩方向相反，所以，其引起的误差是负误差。
　　（2）电流电磁铁的非线性误差。由于磁阻随磁通密度而变化，所以，在一定磁通密度范围内，电流工作
　　磁通不与负载电流成正比例，而呈非线性关系（图1）。　　在从图1可以看出，在AB段，Φ1与电流I基本成正比，而在起始阶段（OA段）则是弯曲的，Φ1增加的较少，导致驱动力矩减少，产生负误差。
2．2．2　相位角误差
　　机电式预付费电能表实现准确计量需要满足一定的相位角条件。如：假定Φ1与I同相位，Φu滞后U90°。但实际上，由于电流线圈不是纯电阻元件，电流铁芯又有磁滞和涡流损耗，故I与ΦI相位不同；电压线圈不是纯电感元件，因而也不能满足Φu滞后U90°相位角的条件，这些都会产生计量误差。
2．2．3　满载误差
　　电能表在满载运行时，影响其误差的重要原因是制动力矩。
2．2．4　负载特性曲线
经调整后，一般机电式预付费电能表电能测量单元的负载曲线如图2所示。　　图2中实线为cosφ＝1．0情况下的曲线，虚线为cosφ＝0．5，即电流滞后电压60°情况下的曲线。
　　从图中可知，当负荷电流小于20％时，曲线向负的方向弯曲，这是由于电流铁芯磁化曲线非线性引起的。当电流超过标定电流时，特性曲线也向负的方向下弯，这是由电流磁通自制动力矩引起的。一般来说，负载曲线越平整，说明表计误差变化范围越小，表的性能越好。
3　基本误差测定
　　在参比条件下，预付费电能表基本误差不应超过表1的规定。　　在表2所列的负载点进行检定，误差应满足上述技术要求。4　校核常数
　　校核常数有计读转数法、恒定负载法、走字试验法（检定规格相同的一批表）三种方法。用第三种方法校核常数在测定基本误差后进行。为此选用误差较稳定（在试验期间误差的变化应不超过1／5基本误差限）而常数已知的两只预付费电能表作为参照表。各表为同相电流线路串联而电压线路并联接线，加额定最大负载。当计度器末位改变不少于10（对0．5及1级表）或5（对2级表）个数字时，参照表与其他表的示数（通电前后示值之差）应满足γ＝［（Di－D0）／D0］×100＋γ0≤1．5倍基本误差限
　　式中，D0—两只参照表示数的平均值；γ0—两只参照表相对误差的平均值（％）；Di—第i只被检表的示数（i＝1，2，…，n）。在走字过程中，应将电压线路中断电源3～4次。
　　一般多采用走字试验法。此时，剩余电能准确度与电能示值误差测定两项测试可一起进行。
5　机电式预付费电能表的误差的调整
　　机电式预付费电能表使用感应式电能表，在表头上记录了电量度数，同时又在表的电子数据处理单元上记录了电量数据，这两个数据必须相符，否则，就会自相矛盾。因此，机电式预付费电能表电子数据处理单元上的电量数据必须以感应式电能表表头电量数据为准，也就是应将机械表转盘的角频率转换成电的频率信号，再由电子数据处理单元进行累计和处理。对于机电式预付费电能表，一般采用以下方法进行调整或处理。
1．减少摩擦误差可采取如下措施：
　　①减轻转动部件重量及大小，以减少正压力及空气摩擦力。②改善计度器的质量，减少转动力矩。③改进轴承结构及质量。
　　2．减小电流电磁铁的非线性误差，可采取如下措施：
①增加电流部件铁芯起始导磁率；②增加铁芯截面积，以降低磁通密度；③减少磁路长度，以减小铁芯损失。
　　为了改善轻负载下的误差特性，在表中设置了轻负载调整装置，其作用是产生一个补偿力矩，以补偿摩擦力矩和电流电磁铁非线性所引起的轻载负误差。
　　3．为了减少相位角误差，在表中设置角补偿装置，对相位角进行精确调整，以达到补偿因各种原因而引起的相角误差。
　　4．为改善满载误差特性，在表中设置满载调整装置。其原理是，靠调整永久磁铁的位置或磁通量以改变其制动力矩的大小来实现。仪表技术