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1、,第六章 电度表原理及安装,一 、前言,当今世界的四大生存问题中之一就有能源问题,而我们的的电能是我们现在人类社会使用最为广泛的能源 由于电能是一种非再生能源,所以我们大家要节约用电,我们首先要比较清楚电能及计量设备进行了解,我们最常用的计量设备之一是电度表,我们大家一起来对电度表进行相关学习,一.电表的分类,1.电度表按其使用的电路可分为直流电度表和交流电度表，如我们家庭用的电源是交流电，因此是交流电度表 2.交流电度表按其电路进表相线又可分为：单相电度表、三相三线电度表和三相四线电度表，一般家庭使用的是单相电度表工业用户使用三相三线和三相四线电度表,3电度表按其工作原理可分为电气机械式电度
2、表和电子式电度表 4电度表按其用途可分为有功电度表、无功电度表、最大需量表、标准电度表、复费率分时电度表、预付费电度表、多功能电度表。用的是有功电度家庭常表，但预付费电度表的使用也越来越普及，现在有的发达地区为了节电也在推广复费率分时电度表,图4-1 电能表的型号和名称,1,6,2,5,3,4,二.电能表的命名方法,电能表的型号一般由六部分组成，各部分意义如下。 1.类别代号： 一般电能表的类别代号均为D。 2.组别代号： A代表安培小时计：B代表标准； D代表单相电能表；F代表伏特小时计； J代表直流； S代表三相三线； T代表三相四线； x代表无功。,3.功能代号： F代表分时计费； S代
3、表电子式； Y代表预付费式； D代表多功能； M代表脉冲式； z代表最大需量。 4.设计序号： 一般用数字表示。,5. 改进序号： 一般用汉语拼音字母表示。 6.派生代号： T 代表湿热、干热两用； TH 代表湿热专用； TA 代表干热专用； G 代表高原用； H 代表船用； F 代表化工防腐。,三 .单相电度表工作原理,当电度表接入被测电路后，被测电路电压U加在电压线圈上，在其铁芯中形成一个交变的磁通，这个磁通的一部分U由回磁板穿过铝盘回到电压线圈的铁芯中；同理，被测电路电流I通过电流线圈后，也要在电流线圈的U形铁芯中形成一个交变磁通i，这个磁通由U形成铁芯的一端由下至上穿过铝盘，然后又由上
4、至下穿过铝盘回到U形铁芯的另一端。电度表的电路和磁路如图6-3所示，,图6-3 电度表的电路和磁路 （a）铁芯结构 （b）电路和磁路 1电流元件铁芯 2电压元件铁芯 3铝盘 4回磁板,其中回磁板4是由钢板冲制而成的，它的下端伸入铝盘下部，与隔着铝盘和电压部件的铁芯柱相对应，以便构成电压线圈工作磁通的回路 由于穿过铝盘的两个磁通是交流磁通，而且是在不同位置穿过铝盘，因此就在各自穿 过铝盘的位置附近产生感应涡流，如图所示，这两个磁通与这些涡流的相互作用，便在铝盘上产生推动铝盘转动的转动力矩。可以证明：作用于铝盘的转动力矩MP与被测电路的有功功率成正比。即 Mp=KUIcos (6-1) (式中，K
5、为一比例常数。是I与U的相位差。当铝盘在转动力矩的作用下开始转动时，切割穿过它的永久磁铁的磁通f，将在其上产生一个涡流if。这个涡流与永久磁铁的相互作用，将产生一个作用于铝盘与其转动方向相反的力矩Mf，称为制动力矩。显然，铝盘转动越快，切割穿过它的磁力线就越快，所引起的磁通变化率就越大，产生的涡流越大，则制动力矩就越大；所以制动力矩和铝盘的转速n（转/秒）成正比，,即 Mf=kn (6-2) 式中，k为一比例常数。由此说明，制动力矩是一个动态力矩，当铝盘不动时，制动力矩不存在。制动力矩是随铝盘的转动而产生的，并随转速增大而增大，其方向总是和铝盘的转动方向相反。 当铝盘在转动力矩的作用下开始转动
6、后，随着转速的增加，其制动力矩不断增加，直到制动力矩与转动力矩相平衡。此时，作用于铝盘的总力矩为零，铝盘的转速不再增加，而是稳定在一定的转速下。所以，按平衡条件MP = Mf，将式（6-1）和式（6-2）代入即得 kn = KP 即转速为 n = KP/k = CP （6-3） 式中C称为电度表的比例常数。 由此可见，电度表铝盘的转速和负载功率成正比。将式（6-3）两端同时乘以测量时间T，得： nT = CPT = CW 式中nT为在测量时间内电度表铝盘的转数，以N表示，故被测负载在时间T内所消耗的电能为 W = N/C （6-4） 上式中，C=N/W（转/千瓦小时）表示电度表每一千瓦小时下铝
7、盘的转数。即千瓦小时数。电度表常数C是电度表的一个重要参数，通常标注在电度表的铭牌上,电度表工作原理流程图,220/ 380V交流电,电流,电压线圈,产生交变闭合的电流,电压磁通,铝盘,涡流,铝盘,产生交变闭合的电流,电压磁通,转动力矩,铝盘开 始加速转动,切割电流 电压磁通,涡流,永久磁铁,制动力矩与 转动力矩方向相反,随转动力矩的使铝盘转速增加,制动力矩也在增大,铝盘,当制动力矩增到与转动力矩相等时,铝盘匀 速转动,电表正常工作,电表,铝盘,铝盘,力矩的平衡,四.单相电度表的技术特性,主要特性有： .准确度等级 .负载范围 .灵敏度 .功率消耗,五.DD862型系列单相电度表使用说明书,(
8、一) 、功能介绍 DD862型系列单相电度表系感应式电度表，该表用来测量频率为50Hz ， 220V的单相交流有功电能。,(二)、结构特点,1、DD862型系列单相电度表，其特点是高过载，长寿命，稳定性好，质量可靠。 2、电度表基架采用优质铝合金压铸，拱形结构。强度高，尺寸稳定性好，确保电度表具有良好的稳定性。 3、制动元件采用双复，选用高矫顽力的NG34永磁合金，磁路设计合理，温度补偿效果佳，磁性能稳定。,4、计度器采用宝石轴销结构，摩擦力矩小而稳定，对轻负荷差影响极微，且备有定向，定位装置，方便用户拆装。 5、驱动元件的电压线圈采用塑封包装，防尘绝缘性能高，电流铁芯加过载补偿,基本误差曲线
9、平直。 6、下轴承采用双宝石结构寿命长。,(三)、技术参数,1、电度表符合GBT15283-940.5、1和2级交流有功电度表中2级单相电度表的全部技术要求并完全符合IEC521国际标准。 2、电度表制成直接接入式和经电流互感器接入式两种。,(四）规格,1.5 (6)、 2. 5 (10) 、 5 (20)、 1 0 (40)、 1 5 (60)、 2 0 (80)、 3 0 (100),六、安装与使用,1、电度表应固定安装在符合工作条件所规定的条下使用，周围环境温度在0OC40 OC 范围内， 相对湿度不超过85。 2、电度表不应受震动和冲击。 3、在有污垢及可能损坏机构的场所，电度表应用保
10、护柜保护。,4、电度表用三个螺丝钉固定，按图示安装尺寸140mmx106mm预先钻好孔，并保证电度表与垂直位置的偏差不超过10。 5、电度表在使用10（40）以上规格时，接入端钮盒的引入线建议使用铜线引入，或用铜接头引入，避免端钮盒铜条因接触不良发热而烧毁端钮盒。,6、计算电能时，计度器的读数，红方框里的数字为小数，黑方框里的数字为整数，如无红方框，则全为整数。 7、在雷雨较多的地方使用电度表，应在安装处采取避雷措施，以免因雷击而使电度表烧毁。,七.感应式电能表,单相电能表的结构 感应式电能表的型号、规格虽然很多，且各有不同，但它们的基本结构及工作原理都很相似。单相感应式电能表的结构如图33所
11、示。 三相与单相感应式电能表在结构上的不同点是电磁组件和铝制圆盘个数不等，因而基架、底座、外壳等都存在定的差异，但其转动原理都完全一样，由测量机构和辅助组件两大部分组成。测量机构是电能表的核心部分，它包括以下五部分。,(1)驱动部分,也称驱动组件，它由电压组件1和电流组件2组成。其作用是产生驱动磁场，并与圆盘相互作用产生驱动力矩。使电能表的转动部分作旋转运动。,(2)转动部分,由铝制圆盘3和转轴4组成，并配以支撑转动的轴承。轴承分为上、下两部分，上轴承5主要起导向作用；下轴承6主要用来承担转动部分的全部重量，它是影响电能表准确度及使用寿命的主要部件，因此对其质量要求较高。感应式长寿命技术电能表
12、一般采用没有直接摩擦的磁力轴承。,(3)制动磁钢8 它由永久磁铁和磁轭组成，其作用一是在铝制圆盘转动时产生制动力矩使其匀速旋转，其次是使转速与负荷的大小呈正比。,(4)计度器7 蜗轮通过减速轮、字码轮把电能表铝制圆盘的转数变成与电能量相对应的指示值，其显示单位就是电能表的计量单位，有功电能表的计量单位是kWh，无功电能表的计量单位是kVarh。 (5)辅助部件 它包括基架、底座、表盖、端钮盒和铭牌等。,图33 单相感应式 电能表的结构示意图 l电压组件； 2一电流组件； 3一铝制圆盘： 4一转轴 5一上轴承； 6一下轴承； 7一计度器； 8制动磁钢,八单相有功电能表的接线和安装要求,(1)单相
13、有功电能表的直入式接线 单相有功电能表的直入式接线方式 是直接将电能表连接在单相电路中，对单相负载消耗的电能进行测量，这种接线方式称为直入式接线。单相有功电能表直入式接线一般分为跳入式和顺入式两种类型。,图 单相有功电能表跳入式接线图,单相有功电能表跳入式接线。单相有功电能表跳入式接线如图34所示。 接线特点是，电能表的1、3号端子为电源进线；2、4号端子为电源的出线，并且与开关、熔断器、负载连接。,单相有功电能表顺入式接线。单相有功电能表顺入式接线如图35所示。 接线特点是，电能表的1、2号端子为电源进线，3、4号端子为电源的出线并且与开关、熔断器、负载连接。,图 单相有功电能表顺入式接线图
14、,单相功率的测量 电动式瓦特计,指针偏 转角度,i2和 u 成正比，且近似同相,三相电路的功率的测量,图 DS型三相三线 有功电能表直入式接线原理图,7,4,5,三相总功率等于两表测得数据之和。,A,C,B,三相三线制的电路中，用二表法测功率：,两表法测量功率的原理：,结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义。,实验用的 三相瓦特计实际上就是根据“二表法”的原理设计的。,求：功率表W1、W2的读数。,例,已知： 电机的功率为 2.5 kW, 。,（设电机为星形接法，N为其中点。）,电源线电压为380V，各相对称。,（1）求电流大小,设：,（2）求电流、电压的相位关系,则
15、：,间的相位差,图DT型三相四线 有功电能表直入式接线原理图,三相功率的测量,负 载,A,C,B,N,三相总功率为三个功率表测得数据的总和。,三相四线制接法，用三个功率表测量：,图DT型三相四线有功电能表 配电流互感器的接线原理图,(2)单相有功电能表直入式接线要求,接线前，检查电能表的型号、规格是否与负载额定参数相适应电能表的额定电压应与电源电压一致，额定电流应不小于负载电流。,电能表的连接导线必须使用铜芯绝缘导线，连接导线的截面积应能满足导线的安全载流量及机械强度要求。电流回路使用的导线的截面积不小于2.5mm2，电压回路的导线应选用截面积不小于1.5mm2的绝缘铜芯导线。截面积为6mm2及以下的导线应采用单股铜芯绝缘导线。,连接电能表与其他元器件的导线中间不允许有接头。 连接电能表与其他元器件的导线和零线不可接错。 零线要从电能表的一个端子接入，再从另一个端子接出。 开关、熔断器应接在电能表的负载侧。,接线时要注意电能表的极性，即标有“*”的电压线圈端和标有“*”的电流线圈端必须接到电源的相线上。
