電工儀表與測(cè)量 第七章

第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)§7-1感應(yīng)系電能表1.熟悉單相感應(yīng)系電能表的結(jié)構(gòu)及原理。2.掌握單相電能表的接線方法。一、感應(yīng)系電能表的結(jié)構(gòu)感應(yīng)系電能表的結(jié)構(gòu)感應(yīng)系電能表的主要組成部分有：驅(qū)動(dòng)元件：用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)動(dòng)元件：由鋁盤和轉(zhuǎn)軸組成。儀表工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩將驅(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)。制動(dòng)元件：由永久磁鐵組成。用來在鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使鋁盤的轉(zhuǎn)速與被測(cè)功率成正比。計(jì)度器（也稱積算機(jī)構(gòu)）：用來計(jì)算鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)累計(jì)電能的目的。它包括安裝在轉(zhuǎn)軸上的齒輪、滾輪以及計(jì)數(shù)器等。電能表最終通過計(jì)數(shù)器直接顯示出被測(cè)電能的數(shù)值。1.基本結(jié)構(gòu)計(jì)度器的結(jié)構(gòu)感應(yīng)系電能表的鐵芯結(jié)構(gòu)2.電能表的電路和磁路電能表的電路和磁路單相感應(yīng)系電能表的原理接線圖與功率表相似，不同之處是電能表的電壓線圈沒有串聯(lián)分壓電阻。二、感應(yīng)系電能表的工作原理單相感應(yīng)系電能表的原理接線圖電能表各電流、電壓及磁通的關(guān)系1.鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的產(chǎn)生鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的產(chǎn)生Mp＝C1P＝C1UIcosφ鋁盤所受平均轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與負(fù)載的有功功率成正比，即2.鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)與被測(cè)電能的關(guān)系當(dāng)負(fù)載功率一定時(shí)，鋁盤所受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩不變。但是，鋁盤若只受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的作用，鋁盤將會(huì)不斷地加速運(yùn)動(dòng)，以至無法正確計(jì)量電能。為了使鋁盤在一定負(fù)載功率下以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能正確反映電能的大小，必須在鋁盤上加制動(dòng)力矩，鋁盤所受制動(dòng)力矩隨鋁盤轉(zhuǎn)速的增加而增大，即Mz＝Kn。當(dāng)制動(dòng)力矩Mz增大到與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩Mp相等時(shí)，Mp＝Mz，鋁盤就勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。將上面兩個(gè)式子整理，得C1P＝Kn。鋁盤轉(zhuǎn)速

可見，鋁盤的轉(zhuǎn)速n與負(fù)載有功功率P成正比。

將兩邊同乘以t得nt＝CPt

，式中nt是電能表在時(shí)間t內(nèi)鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，用N表示；Pt是負(fù)載在時(shí)間t內(nèi)所消耗的電能，用E表示，則N=CE。

在時(shí)間t內(nèi)，電能表的鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)與這段時(shí)間內(nèi)負(fù)載消耗的電能成正比。因此，可以通過計(jì)度器自動(dòng)累計(jì)鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，由計(jì)數(shù)器顯示出被測(cè)電能的大小。由上式可求出電能表常數(shù)(r/kW·h)。制動(dòng)力矩的產(chǎn)生

三、單相電能表的接線單相電能表的接線應(yīng)遵從發(fā)電機(jī)端守則，即電能表的電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)，兩線圈的發(fā)電機(jī)端應(yīng)接電源的同一極性端。單相電能表的接線方式通常在電能表接線盒蓋的里面都畫有其接線圖，使用者只要按照接線圖接線即可。1.比較電能表和功率表的異同。2.感應(yīng)系電能表由哪幾個(gè)部分組成?各自的作用如何?

3.說明電能表常數(shù)的意義。

4.畫出單相電能表的接線圖。思考與練習(xí)返回章目錄§7-2電子式電能表1.掌握電子式電能表的組成及原理。2.掌握電子式預(yù)付費(fèi)電能表的組成及使用方法。3.了解智能式電能表的基本知識(shí)。一、

普通單相電子式電能表

電子式電能表原理方框圖1.輸入變換電路輸入變換電路包括電壓變換器和電流變換器兩部分。作用：將高電壓、大電流變換后送至乘法器。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)應(yīng)分別與輸入的高電壓和大電流成正比。常見的輸入變換電路有精密電阻分流分壓和儀用互感器兩種。2.乘法器乘法器是電子式電能表的核心，是一種能將兩個(gè)互不相關(guān)的模擬信號(hào)進(jìn)行相乘的電子電路，通常具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，是一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò)。乘法器的輸出信號(hào)與兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積成正比。3.U／f

轉(zhuǎn)換器U／f轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入電壓（電流）轉(zhuǎn)換成與之成正比的頻率輸出。在模／數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換中，U／f轉(zhuǎn)換器是常用的一種電子電路。4.計(jì)度器包括計(jì)數(shù)器和顯示部分。計(jì)數(shù)器可將由U／f轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖加以計(jì)數(shù)，然后送至顯示電路顯示。全電子式電能表的顯示部分通常采用液晶顯示器進(jìn)行計(jì)度。由于取消了感應(yīng)式電能表的儀表轉(zhuǎn)盤，故也稱之為靜止式電能表。目前電子式電能表也有不少采用步進(jìn)電機(jī)式的機(jī)械計(jì)度器。DDS673型系列電子式電能表二、單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表單相電子式預(yù)付費(fèi)（IC卡）電能表的用途是計(jì)量額定頻率為50Hz的交流單相有功電能并實(shí)現(xiàn)電量預(yù)購(gòu)功能。供電部門可通過計(jì)算機(jī)售電管理系統(tǒng)對(duì)用戶預(yù)購(gòu)電量、預(yù)置等，并經(jīng)電卡傳遞給電能表。該電能表具有自動(dòng)計(jì)算用戶消耗電量、停電時(shí)表內(nèi)數(shù)據(jù)自動(dòng)保護(hù)、電能表具有最大負(fù)荷控制功能。單相電子式預(yù)付費(fèi)（IC卡）電能表采用六位計(jì)度器顯示總消耗電量。電卡作媒介，由供電部門設(shè)置密碼，保證了用戶電卡只能自己使用而不能換用，電卡可反復(fù)使用達(dá)一千次以上。單相電子式預(yù)付費(fèi)（IC卡）電能表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)。額定電壓220V，額定電流有2(10)、5(25)、10(50)、20(100)A等多種規(guī)格。1.單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表的工作原理由分壓器完成電壓取樣，由取樣電阻完成電流取樣。取樣后的電壓電流信號(hào)由乘法器轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)。經(jīng)U／f變換后，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)計(jì)度器工作，并將脈沖信號(hào)輸入單片機(jī)系統(tǒng)。用戶需在供電部門交款購(gòu)電，所購(gòu)電量在售電機(jī)上被寫進(jìn)用戶電卡，由電卡傳遞給電能表，電卡經(jīng)多次加密可以保證用戶可靠地使用。當(dāng)所購(gòu)電量用完后，表內(nèi)繼電器將自動(dòng)切斷供電回路。2.單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表的安裝方法電能表在出廠前經(jīng)檢驗(yàn)合格并加以鉛封，即可安裝使用。安裝表的底板應(yīng)固定在堅(jiān)固的耐火墻上，建議安裝高度為1.8m左右。要求環(huán)境溫度在－25℃～70℃，相對(duì)濕度不超過85％，且周圍空氣中無腐蝕性氣體。電能表應(yīng)按照接線圖接線，最好用銅線引入。單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表接線圖IC卡插座接線盒計(jì)度器數(shù)碼管3.單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表使用方法單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表面板電卡內(nèi)裝有集成電路，為防止其靜電損壞，電卡一定要妥善保管，不應(yīng)放入易產(chǎn)生靜電的物體中(如纖維、塑料)，并應(yīng)注意保持電卡插頭的清潔。如電卡丟失應(yīng)及時(shí)到售電部門申請(qǐng)補(bǔ)配。電能表在運(yùn)輸與裝卸過程中應(yīng)避免受到劇烈沖擊。

1.電子式電能表的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？

2.電子式電能表由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

3.簡(jiǎn)述電子式電能表的工作原理。返回章目錄思考與練習(xí)§7-3三相有功電能的測(cè)量1.掌握三相三線電能表的組成及接線方式。2.掌握三相四線電能表的組成及接線方式。3.了解三相無功電能表的組成及使用方法。電能表和功率表在測(cè)量負(fù)載功率這一點(diǎn)上是完全相同的，只不過電能的測(cè)量還需增加計(jì)度器，以計(jì)算功率的使用時(shí)間。因此，對(duì)三相電路有功功率測(cè)量的各種方法和理論，同樣適用于三相有功電能的測(cè)量。生產(chǎn)實(shí)際中的三相電能測(cè)量，一般都采用三相電能表。三相電能表是根據(jù)兩表法或三表法的原理，把兩個(gè)或三個(gè)單相電能表的測(cè)量機(jī)構(gòu)組合在一只表殼內(nèi)。一、三相三線有功電能表三相三線電能表由兩只單相電能表的測(cè)量機(jī)構(gòu)組合而成。將它接入電路后，作用在轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)矩等于兩組元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和，并與三相電路的有功功率成正比。因此，鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)可以反映有功電能的大小，并通過計(jì)度器直接顯示出三相電能的數(shù)值。三相三線電能表三相三線電能表的接線方法與兩表法測(cè)量功率的接線方法相同。按規(guī)定，對(duì)低壓供電線路，其負(fù)荷電流為80A及以下時(shí)，宜采用直接接入式電能表。若負(fù)荷電流為80A以上時(shí)，宜采用經(jīng)電流互感器接入式電能表。直接接入式電流互感器接入式二、三相四線有功電能表三相四線電能表由三只單相電能表的測(cè)量機(jī)構(gòu)組合而成。目前常見的DT862型三相四線有功電能表的外形與三相三線有功電能表的外形完全一樣。當(dāng)負(fù)載電流為80A以上時(shí)，也應(yīng)配以電流互感器使用。直接接入式電流互感器接入式

1.三相三線電能表如何組成？適用于哪些場(chǎng)合？

2.畫出三相三線電能表接線圖。

3.三相四線電能表如何組成？適用于哪些場(chǎng)合？

4.畫出三相四線電能表配合電流互感器的接線圖。思考與練習(xí)返回章目錄§7-4電能表的使用1.掌握電能表的正確使用方法。2.掌握電能表的安裝要求。3.了解電能表的主要技術(shù)特性。一、正確選擇量程選擇電能表量程時(shí)，應(yīng)使電能表額定電壓與負(fù)載額定電壓相符，電能表額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的最大電流。二、要正確接線電能表的接線和功率表一樣，必須遵守發(fā)電機(jī)端守則。通常情況下，電能表的發(fā)電機(jī)端已在內(nèi)部接好，接線圖印在端鈕盒蓋的里面。使用時(shí)，只要按照接線圖進(jìn)行接線，一般不會(huì)發(fā)生鋁盤反轉(zhuǎn)的情況。接線正確鋁盤仍反轉(zhuǎn)的原因:

（1）裝在雙側(cè)電源聯(lián)絡(luò)盤上的電能表，當(dāng)一段母線向另一段母線輸出電能改變?yōu)榱硪欢文妇€向這段母線輸出電能時(shí)。

（2）用兩只單相電能表測(cè)量三相三線有功負(fù)載，當(dāng)cosj<0.5時(shí)，其中一只電能表也會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。電能表在通過儀用互感器接入電路時(shí)，必須注意互感器接線端的極性，以便使電能表的接線仍能滿足發(fā)電機(jī)端守則。三相有功電能表和無功電能表與儀用互感器的聯(lián)合接線三、正確進(jìn)行電能表的讀數(shù)對(duì)直接接入電路的電能表，以及與所標(biāo)明的互感器配套使用的電能表，都可以直接從電能表上讀取被測(cè)電能。當(dāng)電能表上標(biāo)有“10×kW·h”，或“100×kW·h”字樣時(shí)，應(yīng)將表的讀數(shù)乘以10或100倍，才是被測(cè)電能的實(shí)際值。當(dāng)配套使用的互感器變比和電能表標(biāo)明的不同時(shí)，則必須將電能表的讀數(shù)進(jìn)行換算后，才能求得被測(cè)電能實(shí)際值。四、電能表的安裝要求通常要求電能表與配電裝置裝在一處。安裝電能表的木板正面及四周邊緣應(yīng)涂漆防潮。木板應(yīng)為實(shí)板，且厚度不應(yīng)小于20mm。木板必須堅(jiān)實(shí)干燥，不應(yīng)有裂縫，拼接處要緊密平整。電能表應(yīng)安裝在配電裝置的左方或下方。安裝高度應(yīng)在0.6～1.8m范圍內(nèi)（表水平中心線距地面尺寸）。電能表要安裝在干燥、無振動(dòng)和無腐蝕氣體的場(chǎng)所。不同電價(jià)的用電線路應(yīng)分別裝表，同一電價(jià)的用電線路應(yīng)合并裝表。電能表安裝要牢固垂直。每只表除掛表螺絲外，至少應(yīng)有一只定位螺釘，使表中心線向各方向傾斜度不大于1°，否則會(huì)影響電能表的準(zhǔn)確度。

1.安裝電能表時(shí)須注意哪些問題？