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1、第七章 电能的测量 第一节第二节 第三节 第四节 第七章 电能的测量 7 1 感应系电能表 1 熟悉单相感应系电能表的结构及原理 2 掌握单相电能表的接线方法 第七章 电能的测量 一 感应系电能表的结构 第七章 电能的测量 感应系电能表的主要组成部分有 驱动元件 用来产生转动力矩 转动元件 由铝盘和转轴组成 仪表工作时 驱动元件产 生的转动力矩将驱使铝盘转动 制动元件 由永久磁铁组成 用来在铝盘转动时产生制动 力矩 使铝盘的转速与被测功率成正比 计度器 也称积算机构 用来计算铝盘的转数 实现 累计电能的目的 它包括安装在转轴上的齿轮 滚轮以 及计数器等 电能表最终通过计数器直接显示出被测电 能
2、的数值 1 基本结构 第七章 电能的测量 计度器的结构 第七章 电能的测量 感应系电能表的铁心结构 第七章 电能的测量 2 电能表的电路和磁路 第七章 电能的测量 单相感应系电能表的 原理接线图与功率表 相似 不同之处是电 能表的电压线圈没有 串联分压电阻 二 感应系电能表的工作原理 第七章 电能的测量 二 感应系电能表的工作原理 电能表各电流 电压及磁通的关系 第七章 电能的测量 1 铝盘转动力矩的产生 铝盘转动力矩的产生 第七章 电能的测量 在t1 时刻 由于iA和iU的变化 在铝 盘中感应出涡流 而各涡流在磁通作用 下都产生顺时针方向的转动力矩 使得 铝盘顺时针转动起来 铝盘所受转动力
3、矩的方向 总是由相位超前磁通 A指向 相位滞后磁通 U 可以证明 铝盘所受平均转动力矩与 负载的有功功率成正比 即 Mp C1P C1UIcos 第七章 电能的测量 2 铝盘转数与被测电能的关系 当负载功率一定时 铝盘所受转动力矩不变 但是 铝盘若只受到转动力矩的作用 铝盘将会不断地 加速运动 以至无法正确计量电能 为了使铝盘在一定负载功率下以相应的转速匀速转 动 能正确反映电能的大小 必须在铝盘上加制动 力矩 铝盘所受制动力矩随铝盘转速的增加而增大 即Mz K n 当制动力矩Mz增大到与转动力矩Mp相等时 Mp Mz 铝盘就匀速转动 第七章 电能的测量 将上面两个式子整理 得 C1P K n
4、 铝盘转速 可见 铝盘的转速n与负载有功功率P成正比 第七章 电能的测量 将两边同乘以t得nt CPt 式中nt是电能 表在时间t内铝盘的转数 用N表示 Pt是负 载在时间t内所消耗的电能 用E表示 则 N CE 在时间t内 电能表的铝盘转数与这段时 间内负载消耗的电能成正比 因此 可以通 过计度器自动累计铝盘的转数 由计数器显 示出被测电能的大小 由上式可求出电能表常数 r kW h 第七章 电能的测量 制动力矩的产生 第七章 电能的测量 三 单相电能表的接线 单相电能表的接线应遵从发电机端守则 即电能表的电流线圈与负载串联 电压线 圈与负载并联 两线圈的发电机端应接电 源的同一极性端 第七
5、章 电能的测量 单相电能表的接线方法 第七章 电能的测量 思考与练习 比较电能表和功率表的异同 感应系电能表由哪几个部分组成 各自的 作用如何 说明电能表常数的意义 画出单相电能表的接线图 第七章 电能的测量 通常在电能表接线盒盖的里面都画有其接线图 使 用者只要按照接线图接线即可 返回章目录 第七章 电能的测量 7 2 电子式电能表 1 掌握电子式电能表的组成及原理 2 掌握电子式预付费电能表的组成及使用方法 3 了解智能式电能表的基本知识 第七章 电能的测量 一 普通单相电子式电能表 电子式电能表原理方框图 第七章 电能的测量 1 输入变换电路 输入变换电路包括电压变换器和电流变换器两部分
6、 作用 将高电压 大电流变换后送至乘法器 转换 后的信号应分别与输入的高电压和大电流成正比 常见的输入变换电路有精密电阻分流分压和仪用互 感器两种 第七章 电能的测量 2 乘法器 乘法器是电子式电能表的核心 是一种 能将两个互不相关的模拟信号进行相乘 的电子电路 通常具有两个输入端和一 个输出端 是一个三端网络 乘法器的输出信号与两个输入信号的乘 积成正比 第七章 电能的测量 3 U f 转换器 U f 转换器的作用是将输入电压 电流 转换成与之成正比的频率输出 在模 数 A D 转换中 U f 转换器是常 用的一种电子电路 第七章 电能的测量 4 计度器 包括计数器和显示部分 计数器可将由U
7、 f 转 换器输出的脉冲加以计数 然后送至显示电路 显示 全电子式电能表的显示部分通常采用液晶显示 器进行计度 由于取消了感应式电能表的仪表 转盘 故也称之为静止式电能表 目前电子式电能表也有不少采用步进电机式的 机械计度器 第七章 电能的测量 DDS673型系列电子式电能表 第七章 电能的测量 普通单相电子式电能表是根据上述测量原理进 行电能计量的 而三相有功电子式电能表则是通过 两个或者三个模拟乘法器 分别将每一相的有功功 率运算成与该相的单相有功功率成正比的模拟电压 信号 通过模拟加法器将两个电压信号U1 U2 或 者三个电压信号U1 U2 U3 相加获得一个相加的 和U0 模拟电压信号
8、U0 与三相有功功率P 成正比 模拟量U0 通过U f 或I f 转换成数字脉冲输出 经计数器累积计数去驱动计度器 把三相三线电能 数值或三相四线电能数值显示出来 第七章 电能的测量 二 单相电子式预付费电能表 单相电子式预付费 IC卡 电能表的用途是计 量额定频率为50Hz的交流单相有功电能并实现 电量预购功能 供电部门可通过计算机售电管理系统对用户预 购电量 预置等 并经电卡传递给电能表 该 电能表具有自动计算用户消耗电量 停电时表 内数据自动保护 电能表具有最大负荷控制功 能 第七章 电能的测量 单相电子式预付费 IC卡 电能表采用六位计 度器显示总消耗电量 电卡作媒介 由供电部 门设置
9、密码 保证了用户电卡只能自己使用而 不能换用 电卡可反复使用达一千次以上 单相电子式预付费 IC卡 电能表的准确度等 级为1 0级 额定电压220V 额定电流有2 10 5 25 10 50 20 100 A等多种规格 第七章 电能的测量 1 单相电子式预付费电能表的工作原理 由分压器完成电压取样 由取样电阻完成电流取样 取样后的电压电流信号由乘法器转换为功率信号 经U f变换后 由步进电机驱动计度器工作 并将 脉冲信号输入单片机系统 用户需在供电部门交款购电 所购电量在售电机上 被写进用户电卡 由电卡传递给电能表 电卡经多 次加密可以保证用户可靠地使用 当所购电量用完后 表内继电器将自动切断
10、供电回 路 第七章 电能的测量 2 单相电子式预付费电能表的安装方法 电能表在出厂前经检验合格并加以铅封 即可 安装使用 安装表的底板应固定在坚固的耐火墙上 建议 安装高度为1 8m左右 要求环境温度在 25 70 相对湿度不超过85 且周围空气中 无腐蚀性气体 电能表应按照接线图接线 最好用铜线引入 第七章 电能的测量 IC卡插座 接线盒 计度器 数码管 3 单相电子式预付费电能表使用方法 第七章 电能的测量 思考与练习 电子式电能表的主要优点是什么 电子式电能表由哪几部分组成 各部分 的作用是什么 简述电子式电能表的工作原理 第七章 电能的测量 电卡内装有集成电路 为防止其静电损坏 电 卡
11、一定要妥善保管 不应放入易产生静电的物体中 如纤维 塑料 并应注意保持电卡插头的清洁 如电卡丢失应及时到售电部门申请补配 电能表在 运输与装卸过程中应避免受到剧烈冲击 返回章目录 第七章 电能的测量 7 3 三相有功电能的测量 1 掌握三相三线电能表的组成及接线方式 2 掌握三相四线电能表的组成及接线方式 3 了解三相无功电能表的组成及使用方法 第七章 电能的测量 电能表和功率表在测量负载功率这一点上是 完全相同的 只不过电能的测量还需增加计 度器 以计算功率的使用时间 因此 对三 相电路有功功率测量的各种方法和理论 同 样适用于三相有功电能的测量 生产实际中的三相电能测量 一般都采用三 相电
12、能表 三相电能表是根据两表法或三表 法的原理 把两个或三个单相电能表的测量 机构组合在一只表壳内 第七章 电能的测量 一 三相三线有功电能表 三相三线电能表由两只单相电能表的测量 机构组合而成 将它接入电路后 作用在转轴上的总转矩 等于两组元件产生的转矩之和 并与三相 电路的有功功率成正比 因此 铝盘的转 数可以反映有功电能的大小 并通过计度 器直接显示出三相电能的数值 第七章 电能的测量 三相三线电能表 第七章 电能的测量 三相三线电能表的接线方法 与两表法测量功率的接线方 法相同 按规定 对低压供 电线路 其负荷电流为80A 及以下时 宜采用直接接入 式电能表 若负荷电流为80A以上 时
13、宜采用经电流互 感器接入式电能表 第七章 电能的测量 二 三相四线有功电能表 三相四线电能表由三只单相电能表的测量机构组合而成 目前常见的DT862型三相四 线有功电能表的外形与三相 三线有功电能表的外形完全 一样 当负载电流为80A以上 时 也应配以电流互感 器使用 第七章 电能的测量 思考与练习 三相三线电能表如何组成 适用于哪些 场合 画出三相三线电能表接线图 三相四线电能表如何组成 适用于哪些 场合 画出三相四线电能表配合电流互感器的 接线图 第七章 电能的测量 通常在电能表接线盒盖的里面都画有其接线图 使 用时只要按照接线图接线即可 返回章目录 第七章 电能的测量 7 4 电能表的使
14、用 1 掌握电能表的正确使用方法 2 掌握电能表的安装要求 3 了解电能表的主要技术特性 第七章 电能的测量 一 正确选择量程 选择电能表量程时 应使电能表 额定电压与负载额定电压相符 电能表额定电流应大于或等于负 载的最大电流 第七章 电能的测量 二 要正确接线 电能表的接线和功率表一样 必须遵守发 电机端守则 通常情况下 电能表的发电 机端已在内部接好 接线图印在端钮盒盖 的里面 使用时 只要按照接线图进行接 线 一般不会发生铝盘反转的情况 第七章 电能的测量 接线正确铝盘仍反转的原因 1 装在双侧电源联络盘上的电能表 当 一段母线向另一段母线输出电能改变 为另一段母线向这段母线输出电能时
15、 2 用两只单相电能表测量三相三线有功 负载 当cosj 0 5时 其中一只电能表 也会出现反转现象 第七章 电能的测量 电能表在通过仪用互感器接入电路时 必须注意互感器接线端的极性 以便使 电能表的接线仍能满足发电机端守则 三相有功电能表和无功电能表与仪用互感器的联合接线 第七章 电能的测量 三 正确进行电能表的读数 对直接接入电路的电能表 以及与所标 明的互感器配套使用的电能表 都可以 直接从电能表上读取被测电能 当电能表上标有 10 kW h 或 100 kW h 字样时 应将表的读数乘以 10或100倍 才是被测电能的实际值 第七章 电能的测量 当配套使用的互感器变比和电能表标明 的不
16、同时 则必须将电能表的读数进行 换算后 才能求得被测电能实际值 例如 电能表上标明互感器的变比是10 000 100V 100 5A 而实际使用的互 感器变比是10 000 100V 50 5A 此 时应将电能表的读数除以2 才是被测电 能的实际值 第七章 电能的测量 四 电能表的安装要求 通常要求电能表与配电装置装在一处 安装电能 表的木板正面及四周边缘应涂漆防潮 木板应为 实板 且厚度不应小于20mm 木板必须坚实干燥 不应有裂缝 拼接处要紧密平整 电能表应安装在配电装置的左方或下方 安装高 度应在0 6 1 8m范围内 表水平中心线距地面尺 寸 第七章 电能的测量 电能表要安装在干燥 无振动和无腐蚀 气体的场所 不同电价的用电线路应分别装表 同一 电价的用电线路应合并装表 电能表安装要牢固垂直 每只表除挂表 螺丝外 至少应有一只定位螺钉 使表 中心线向各方向倾斜度不大于1 否则 会影响电能表的准确度 第七章 电能的测量 思考与练习 安装电能表时须注意哪些问题 有一电能表 电能表常数为2 000 r kW h 月 初读数为308kW h 月底为529kW h 如果每 一kW h电费
