電工儀表與測(cè)量第五版教案省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)1/52§7-1感應(yīng)系電能表1.熟悉單相感應(yīng)系電能表結(jié)構(gòu)及原理。2.掌握單相電能表接線方法。2/52一、感應(yīng)系電能表結(jié)構(gòu)3/52感應(yīng)系電能表主要組成部分有：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)算鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)累計(jì)電能目標(biāo)。它包含安裝在轉(zhuǎn)軸上齒輪、滾輪以及計(jì)數(shù)器等。電能表最終經(jīng)過計(jì)數(shù)器直接顯示出被測(cè)電能數(shù)值。1、基本結(jié)構(gòu)4/52

計(jì)度器結(jié)構(gòu)

5/52感應(yīng)系電能表鐵心結(jié)構(gòu)6/522、電能表電路和磁路

7/52單相感應(yīng)系電能表原理接線圖與功率表相同，不一樣之處是電能表電壓線圈沒有串聯(lián)分壓電阻。二、感應(yīng)系電能表工作原理8/52二、感應(yīng)系電能表工作原理電能表各電流、電壓及磁通關(guān)系9/521、鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)力矩產(chǎn)生鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)力矩產(chǎn)生10/52

在t1

時(shí)刻，因?yàn)閕A和iU改變，在鋁盤中感應(yīng)出渦流，而各渦流在磁通作用下都產(chǎn)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使得鋁盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)起來。鋁盤所受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩方向，總是由相位超前磁通ΦA(chǔ)指向相位滯后磁通ΦU。能夠證實(shí)，鋁盤所受平均轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與負(fù)載有功功率成正比，即

Mp＝C1P＝C1UIcosφ11/522、鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)與被測(cè)電能關(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。不過，鋁盤若只受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用，鋁盤將會(huì)不停地加速運(yùn)動(dòng)，以至無法正確計(jì)量電能。為了使鋁盤在一定負(fù)載功率下以對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能正確反應(yīng)電能大小，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)。12/52將上面兩個(gè)式子整理，得C1P＝Kn鋁盤轉(zhuǎn)速

可見，鋁盤轉(zhuǎn)速n與負(fù)載有功功率P成正比。13/52

將兩邊同乘以t得nt＝CPt

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

在時(shí)間t內(nèi)，電能表鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)與這段時(shí)間內(nèi)負(fù)載消耗電能成正比。所以，能夠經(jīng)過計(jì)度器自動(dòng)累計(jì)鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)，由計(jì)數(shù)器顯示出被測(cè)電能大小。由上式可求出電能表常數(shù)(r/kW·h)14/52制動(dòng)力矩產(chǎn)生

15/52三、單相電能表接線

單相電能表接線應(yīng)遵從發(fā)電機(jī)端守則，即電能表電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)，兩線圈發(fā)電機(jī)端應(yīng)接電源同一極性端。16/52單相電能表接線方法17/52思索與練習(xí)比較電能表和功率表異同。感應(yīng)系電能表由哪幾個(gè)部分組成?各自作用怎樣?說明電能表常數(shù)意義。畫出單相電能表接線圖。18/52通常在電能表接線盒蓋里面都畫有其接線圖，使用者只要按照接線圖接線即可。返回章目錄19/52§7-2電子式電能表1.掌握電子式電能表組成及原理。2.掌握電子式預(yù)付費(fèi)電能表組成及使用方法。3.了解智能式電能表基本知識(shí)。20/52一、

普通單相電子式電能表

電子式電能表原理方框圖21/521.輸入變換電路輸入變換電路包含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)換后信號(hào)應(yīng)分別與輸入高電壓和大電流成正比。常見輸入變換電路有精密電阻分流分壓和儀用互感器兩種。

22/522、乘法器乘法器是電子式電能表關(guān)鍵，是一個(gè)能將兩個(gè)互不相關(guān)模擬信號(hào)進(jìn)行相乘電子電路，通常含有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，是一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò)。乘法器輸出信號(hào)與兩個(gè)輸入信號(hào)乘積成正比。23/523、U／f

轉(zhuǎn)換器U／f轉(zhuǎn)換器作用是將輸入電壓（電流）轉(zhuǎn)換成與之成正比頻率輸出。在模／數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換中，U／f轉(zhuǎn)換器是慣用一個(gè)電子電路。

24/524、計(jì)度器包含計(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。全電子式電能表顯示部分通常采取液晶顯示器進(jìn)行計(jì)度。因?yàn)槿∠烁袘?yīng)式電能表儀表轉(zhuǎn)盤，故也稱之為靜止式電能表。當(dāng)前電子式電能表也有不少采取步進(jìn)電機(jī)式機(jī)械計(jì)度器。25/52DDS673型系列電子式電能表26/52普通單相電子式電能表是依據(jù)上述測(cè)量原理進(jìn)行電能計(jì)量。而三相有功電子式電能表則是經(jīng)過兩個(gè)或者三個(gè)模擬乘法器，分別將每一相有功功率運(yùn)算成與該相單相有功功率成正比模擬電壓信號(hào)，經(jīng)過模擬加法器將兩個(gè)電壓信號(hào)U1、U2或者三個(gè)電壓信號(hào)U1、U2、U3相加取得一個(gè)相加和U0，模擬電壓信號(hào)U0與三相有功功率P成正比，模擬量U0經(jīng)過U/f(或I/f)轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖輸出，經(jīng)計(jì)數(shù)器累積計(jì)數(shù)去驅(qū)動(dòng)計(jì)度器，把三相三線電能數(shù)值或三相四線電能數(shù)值顯示出來。27/52二、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）電能表用途是計(jì)量額定頻率為50Hz交流單相有功電能并實(shí)現(xiàn)電量預(yù)購(gòu)功效。供電部門可經(jīng)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。該電能表含有自動(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)、電能表含有最大負(fù)荷控制功效。28/52單相電子式預(yù)付費(fèi)（IC卡）電能表采取六位計(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，確保了用戶電卡只能自己使用而不能換用，電卡可重復(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等各種規(guī)格。29/521、單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表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)屢次加密能夠確保用戶可靠地使用。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。30/522、單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表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。安裝表底板應(yīng)固定在堅(jiān)固耐火墻上，提議安裝高度為1.8m左右。要求環(huán)境溫度在－25℃～70℃，相對(duì)濕度不超出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。31/52IC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32/52思索與練習(xí)電子式電能表主要優(yōu)點(diǎn)是什么？電子式電能表由哪幾部分組成？各部分作用是什么？簡(jiǎn)述電子式電能表工作原理。33/52電卡內(nèi)裝有集成電路，為預(yù)防其靜電損壞，電卡一定要妥善保管，不應(yīng)放入易產(chǎn)生靜電物體中(如纖維、塑料)，并應(yīng)注意保持電卡插頭清潔。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)防止受到猛烈沖擊。返回章目錄34/52§7-3三相有功電能測(cè)量1.掌握三相三線電能表組成及接線方式。2.掌握三相四線電能表組成及接線方式。3.了解三相無功電能表組成及使用方法。35/52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，只不過電能測(cè)量還需增加計(jì)度器，以計(jì)算功率使用時(shí)間。所以，對(duì)三相電路有功功率測(cè)量各種方法和理論，一樣適合用于三相有功電能測(cè)量。生產(chǎn)實(shí)際中三相電能測(cè)量，普通都采取三相電能表。三相電能表是依據(jù)兩表法或三表法原理，把兩個(gè)或三個(gè)單相電能表測(cè)量機(jī)構(gòu)組合在一只表殼內(nèi)。36/52一、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)軸上總轉(zhuǎn)矩等于兩組元件產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩之和，并與三相電路有功功率成正比。所以，鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)能夠反應(yīng)有功電能大小，并經(jīng)過計(jì)度器直接顯示出三相電能數(shù)值。37/52

三相三線電能表38/52三相三線電能表接線方法與兩表法測(cè)量功率接線方法相同。按要求，對(duì)低壓供電線路，其負(fù)荷電流為80A及以下時(shí)，宜采取直接接入式電能表。若負(fù)荷電流為80A以上時(shí)，宜采取經(jīng)電流互感器接入式電能表。39/52二、三相四線有功電能表三相四線電能表由三只單相電能表測(cè)量機(jī)構(gòu)組合而成。當(dāng)前常見DT862型三相四線有功電能表外形與三相三線有功電能表外形完全一樣。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。40/52思索與練習(xí)三相三線電能表怎樣組成？適合用于哪些場(chǎng)所？畫出三相三線電能表接線圖。三相四線電能表怎樣組成？適合用于哪些場(chǎng)所？畫出三相四線電能表配合電流互感器接線圖。41/52通常在電能表接線盒蓋里面都畫有其接線圖，使用時(shí)只要按照接線圖接線即可。返回章目錄42/52§7-4電能表使用1.掌握電能表正確使用方法。2.掌握電能表安裝要求。3.了解電能表主要技術(shù)特征。43/52一、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)載最大電流。44/52二、要正確接線電能表接線和功率表一樣，必須恪守發(fā)電機(jī)端守則。通常情況下，電能表發(fā)電機(jī)端已在內(nèi)部接好，接線圖印在端鈕盒蓋里面。使用時(shí)，只要按照接線圖進(jìn)行接線，普通不會(huì)發(fā)生鋁盤反轉(zhuǎn)情況。45/52接線正確鋁盤仍反轉(zhuǎn)原因1．裝在雙側(cè)電源聯(lián)絡(luò)盤上電能表，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。46/52電能表在經(jīng)過儀用互感器接入電路時(shí)，必須注意互感器接線端極性，方便使電能表接線仍能滿足發(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聯(lián)合接線47/52三、正確進(jìn)行電能表讀數(shù)對(duì)直接接入電路電能表，以及與所標(biāo)明互感器配套使用電能表，都能夠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)將表讀數(shù)乘以10或100倍，才是被測(cè)電能實(shí)際值。48/52當(dāng)配套使用互感器變比和電能表標(biāo)明不一樣時(shí)，則必須將電能表讀數(shù)進(jìn)行換算后，才能求得被測(cè)電能實(shí)際值。比如，電能表上標(biāo)明互感器變比是10000／100V，100／5A，而實(shí)際使用互感器變比是10000／100V，50／5A，此時(shí)應(yīng)將電能表讀數(shù)除以2，才是被測(cè)電能實(shí)際值。49/52四、電能表安裝要求通常要求電能表與配電裝置裝在一處。安裝電能表木板正面及四面圍緣應(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）。50/52電能表要安裝在干燥、無振動(dòng)和無腐蝕氣體場(chǎng)所。不一樣電價(jià)用電線路應(yīng)分別裝表，同一電價(jià)用電線路應(yīng)合并裝表。電能表安裝要牢靠垂直。每只表除掛表螺絲外，最少應(yīng)有一只定位螺釘，使表中心線向各方向傾斜度小于1°，不