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1、第三章 功率和电能的测量,第五节 感应系电能表及电能的测量 第六节 三相有功电能表 第七节 三相无功电能表和无功电能的测量 第八节 电子式单相电能表 第九节 电子式三相电能表 第十节 电子式单相复费率电能表 第十一节 集中抄表与电子式IC卡预付费电能表,Electrical Measure,电能表是一种专门用来测量某一段时间内发电机发出电能或负载消耗电能多少的仪表，凡是需要计量用电量的场合都要使用电能表。测量直流电能时一般采用电动系电能表，测量交流电能通常采用感应系电能表和电子式电能表。,第五节 感应系电能表及电能的测量,感应式电能表的优点： 结构简单、工作可靠、维护方便、调整容易。 缺点：
2、体积大、制造精度不容易提高。,表示用途及工作原理：X无功；B标准；A安培小时计；Z最大需量，J直流：F复费率；H总耗；L长寿命；S全电子式；Y预付费；M脉冲；D多功能。 3设计序号：用阿拉伯数字表示。 4派生号：T湿热、干热两用；TH湿热用；TA干热用；G高原用；H船用；F化工防腐用。 例如： DD单相感应式有功电能表，如DD28型、DD862型等。 DS三相三线有功电能表，如DS8型、DS864型等。 DSSD三相三线全电子式多功能电能表，如DSSD-331型、DSSD-110型等。 DT三相四线有功电能表，如DT8型、DT862型等。 DTF三相四线复费率电能表，如DTF68型、DTF9型
3、等。 DX无功电能表，如DX862型、DX863型等。,二、感应系电能表结构,电能表一般由测量机构和辅助部件这两大部分组成 （一）测量机构 测量机构是电能表实现电能测量的核心部分,它由驱动元件 、转动元件 、制动元件、计算机构五大部分组成。,驱动元件：驱动元件由电压元件(电压线圈及其铁心)和电流元件(电流线圈及其铁心)组成。 转动元件：转动元件由可动铝盘和转轴组成。 制动元件：制动元件是一块永久磁铁，在转盘转动时产生制动力矩，使转盘转动的转速与用电器的功率大小成正比。 计算机构：计算机构又叫计算器，它由蜗杆、 蜗轮、 齿轮和字轮组成。,（二）辅助部件 它包括底座、表盖、基架、端钮盒和铭牌。 1
4、底座 底座的作用是将电能表基架、端钮盒及表盖固定在它的上面，并供电能表安装固定用。 2表盖 表盖起密封和保护作用，通过透明部分可以看到转盘转动和计度器的示数。,3基架 基架的作用是用来支撑和固定测量机构及调整装置。 4端钮盒 它的作用是用来将测量机构的电流、电压线圈与被测电路相连接。 5铭牌 铭牌可以固定在计度器框架上，也可附在表盖上，示意图如图所示。铭牌上标志的含义分别说明如下：,(1)计量单位名称或符号。 (2)字轮式计度器的窗口。,如有功电能表为“千瓦时”或“kWh”,无功电能表为“千乏时”或“kvarh”。,整数位和小数位用不同颜色区分，中间有小数点。,（3）电能表的名称及型号。 （4
5、）基本电流和额定最大电流，其中基本电流用Ib表示；额定最大电流用max表示。,(5) 额定电压，指的是确定电能表有关特性的电压值，以Ue表示。 三相三线电能表以相数乘以线电压表示，如3380V； 三相四线电能表则以相数乘以相电压线电压表示， 如3220380V； 单相电能表则以电压线路接线端上的电压表示，如220； 如果电能表通过测量用互感器接入电路，并且在常数中已考虑互感器变比时，应标明互感器变比，如36000/100V。,(6)额定频率，我国工业频率规定为50z。 (7)电能表常数，指的是电能表计度器的指示数和转盘转数之间的比例常数，用C表示,如C720/（kWh），说明转盘转了720，计
6、度器的指示数增加1kWh。,(8) 准确度等级（精度），以圆圈中的等级数字表示，无标志时，单相电能表视为2.0级。 (9) 耐受环境条件的能力，分为P、S、A、B四组。 (10) 条形码 电能表的质量是以准确度等级、过负载能力和一次使用寿命等几项指标为主要标志。,是一组黑白相间的条纹组成的标志。它能将电能表铭牌上的所有信息按一定的规律设置成一组条形码，通过条形码扫描器可将电能表的信息输入计算机，由计算机自动建立每只电能表的档案。,三、工作原理,感应式单相电能表是利用电磁感应原理工作的，其铁芯的结构如下图（a）所示，电流和磁通如图（b）所示。,当电能表接入被测电路并接通负载后，则转盘便开始不停地
7、转动，转盘所以能转动，就是因为受到某种电磁力形成的驱动力矩作用，即转盘是个导体，其上有电流通过(形成了载流导体)，在磁场作用下受力矩作用而转动。 1通过转盘的磁通,当电能表的电压线圈和电流线圈接到被测电路后，相应地在电压铁芯和电流铁芯中产生了磁通，按右手螺旋法则可以分别确定出磁通的方向，如图所示。,当交流电通过感应式单相电能表的电压线圈时，在电压 元件铁芯中产生一个交变磁通u，这一磁通经过伸入铝盘下部的回磁板穿过铝盘构成磁回路，并在铝盘上产生涡流iu 交流电流通过电流线圈时，会在电流元件铁芯中产生一个交变磁通i ，这一磁通通过铁芯柱的一端穿出铝盘，又经过铁芯柱的另一端穿人铝盘，从而构成闭合的磁
8、路。 电压线圈和电流线圈产生的是两个交变磁通，这两个交变磁通及其产生的涡流相互作用，产生电磁力矩。这个电磁力矩（即转动力矩）推动铝盘转动。同时这两个磁通产生的涡流也与制动永久磁铁产生的磁场相互作用产生制动力矩，制动力矩的大小是随铝盘转速的增大而增大的，与铝盘转速成正比。只有制动力矩与转动力矩平衡时，铝盘才能匀速转动。,电能表的铝盘向什么方向转动，电能表中的磁通和涡流 又是如何作用产生转动力矩的呢？ 图中，u为电压线圈产生的穿过铝盘的磁通，它与电压线 圈的电压仍成正比，方向由纸面指向读者，根据右手螺旋法 则可以判断出铝盘产生的涡流iu的方向。i1和i2为电流线 圈产生的磁通，其大小与电流线圈中的
9、i成正比，方向如上 图所示。同样，可以判断出i1和i2产生的涡流i1和i2方 向，如下图所示。,铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生的驱动力矩与负载功率成正比，由永久磁铁产生的制动力矩与转速成正比。写成等式为,四、电能表的安装和使用要求,(1)电能表应按设计装配图规定的位置进行安装，应注意不能安装在高温、潮湿、多尘及有腐蚀气体的地方。 (2)电能表应安装在不易受震动的墙上或开关板上，墙面上的安装位置以不低于1.8 m为宜。 (3)为了保证电能表工作的准确性，必须严格垂直装设。 (4)电能表的导线中间不应有接头。,(5)电能表在额定电压下，当电流线圈无电流通过时，铝盘的转动不超过1转，功率消耗不超
10、过1.5W。 (6)电能表装好后，开亮电灯，电能表的铝盘应从左向右转动。 (7)单相电能表的选用必须与用电器总瓦数相适应。 (8)电能表在使用时，电路不容许短路及用电器超过额定值的125%。 (9)电能表不允许安装在10%额定负载以下的电路中使用。,五、电能表的接线,单相电能表的接线 在低压小电流电路中，电能表可直接接在线路上，如图（a）所示。 在低压大电流电路中，若线路负载电流超过电能表的量程，则须经电流 互感器将电流变小， 即将电能表间接连接到线路上, 接线方法如图（b） 所示。,图 单相电能表的接线方法 (a) 直接接入式； (b) 经电流互感器接入式,电能表接线盒 相线进、出 中性线进
11、、出 进端接电源，出端接负载 电流线圈接相线,六、交流电能表常见故障及处理方法,表 交流电能表常见故障及处理方法,第六节 三相有功电能表,一、三相有功电能表的结构,三相电能表和三相功率表一样，也有二元件和三元件两种结构， 二元件用于三相三线制，三元件可用于三相四线制。不论是二元件或三元件都有两种形式，一种是一个公共转轴上装三个铝盘或两个铝盘分别由三个元件或两个元件驱动，另一种转轴上只有一个铝盘由三个元件或两个元件共同驱动。以二元件为例，其结构如图。,二元件二铝盘,二 元 件 单 铝 盘,二、三相有功电能表的接线,感应式三相有功电能表，是利用两只或三只单相有功电能表，驱动一个公共转轴，使转数直接
12、反映三相电能。积算器的示值就是三相总电能，连接方法及使用范围与功率表的两表法或三表法相同。,1、三相二元件电能表的接线 三相二元件电能表的直接接线方式如图（a）所示，经电流互感器的接线方法 如图(b)、(c)和(d)所示。,图 三相二元件电能表接线方法 (a) 直接接入； (b) 经TA接入方法一；(c) 经TA接入方法二； (d) 经TA接入方法三,2、三相三元件电能表的接线 三相三元件电能表（用于三相四线制）的接线方式如图所示,图 三相三元件电能表接线方法 (a) 直接接入； (b) 经TA接入；(c) 经TA和TV接入； (d)三只单相电能表接入三相四线制接法,三、三相三线有功电能表,三
13、相三线有功电能表（三相三线两元件电能表） ，可将这种电能表看成是两只单相电能表的组合，其原理结构如图所示。它具有两组电流、电压线圈（即两组驱动元件），两个同轴转动的铝盘，两只制动磁铁，一套计度器。铁芯采用分离形式。电压元仵为半封闭插片结构，性能较稳定，减小了摩擦力矩，有利于提高电能表的灵敏度，三相三线直人式电能表的读数直接反映了三相负载所消耗的电能。 三相三线有功电能表的工作原理与单相有功电能表的工作原理基本上相同，三相有功电能表由电流、电压元件产生一移进磁场，同时与制动力矩相互作用，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的。,四、三相四线有功电能表,三相四线有功电
14、能表（三相四线三元件电能表） ，可以看作是三只单相电能表的组合，它具有三组电压、电流元件，两个同轴转动的铝盘上、下排列，上面一只铝盘装有一套驱动元件（即电压、电流线圈），下面一只铝盘装有两组驱动元件，一套计度器。三相四线有功电能表工作时，由三组电流、电压元件产生一移动磁场，作用在铝盘上的总转矩为三组元件产生的转矩之和，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的。,无功功率一般无需测量，但电力系统为了限制用户滥用无功电能，对装机容量大的用户，采取无功电能收费政策，促使用户采取措施提高功率因数。为此要对这种用户加装无功电能表。,第七节 三相无功电能表和无功电能的测量,DX
15、1型三相无功电能表,DX2型三相无功电能表,适用于电源对称 的三相四线制,适用于三相三线制,对三相四线制系统，测量无功电能可用DX1型无功电能表，该表为两元件结构，两组铝盘装在同一转轴上，读数为三相总无功电能。每一组驱动元件有两个固定电流线圈，即基本线圈与附加线圈，两线圈绕在同一铁心上，匝数相等，极性相反。,一、三相四线制无功电能的测量,DX1型三相无功电能表测量无功电能的原理：,测量三相三线制无功电能可用DX2型无功电能表，该表也是二元件结构，可直接读出三相无功电能，该表电压圈串接一电阻,调节R，使电压与工作磁通相位差为60，接线如图。,二、三相三线制无功电能的测量,图 无功电能表的接线方法
16、 （a） 直接接入; （b) 经电流互感器接入; （c） 经电流互感器、 电压互感器接入,三、无功电能表的接线,图 无功电能表的接线方法 （a） 直接接入; （b) 经电流互感器接入; （c） 经电流互感器、 电压互感器接入,四、用单相电能表测 对称的三相三线制的无功电能 按下图接法，将单相电能表读数除以 ，等于三相三线制无功电能。这可由铝盘所受的平均转矩推出。,五、无功电能表的特点,机电式电能表 由感应式测量机构、光电转换器和分频器、计数器及显示器 全电子式电能表 取消感应式测量机构 准确度高、频带宽、体积小，适合遥控、遥测功能 缺点是结构复杂、价格昂贵,第八节 电子式单相电能表,图中乘法器和频率变换器可选用专用集成电路。步进电动机和字轮也有单独的部件产品，所以电子电能表实际是在电能表专用集成电路和字轮部件的基础上，配置相应的取样电路构成，生产工艺简单，可靠性高，已开始取代过去生产工艺复杂、耗材多的感应系电能表。,一、电子式单相能表结构,二、电子式单相电能
