第6章电能表与功率表有图样docDOC.docx
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6.3电能表与功率表
6.3.1电能表概述
电能表是用来计量某一段时间内负载消耗电能多少的仪表，又称为“电度表”或“千瓦小时表”。
它不仅能反映负载消耗的功率大小，而且还能反映出电能随时间增长积累的总和，当电能表消耗了1kW·h的电能时，即消耗了1度电，也就是平时人们所说的“电表走了一个字”。
1.电能表分类
根据电能表的用途、准确度等级、接线方式、付费方式、测量对象以及所接的电源性质和接入方式、付款方式的不同，测量用电能表又可分成以下不同的类别。
（1）按其准确度等级一般分为3级、2级、1级、0.5级等不同等级的电能表。
（2）按照表的安装、接线方式又可分为直接接入式和间接接入式（经互感器接入式）；其中，又有单相、三相三线、三相四线电能表之分。
（3）根据付款方式的不同还分为投币式、磁卡式（IC卡）等预付费电能表。
预付费电能表就是一种用户必须先买电，然后才能用电的特殊电能表。
（4）根据测量对象的不同分为以下五种类型。
1）有功电能表。
测量电路的有功功率，其测量结果一般表示为Wp＝UIcosφt。
2）无功电能表。
测量电路的无功功率，测量结果一般表示为WQ＝UIsinφt。
3）分时电能表。
内部装有多个计度器，计量不同时间段内交流有功或无功电能量的一种仪表，称为分时计度电能表，又称复费率或多费率电能表。
在我国分时电价一般分为峰、谷、平，即用电量在高峰、低谷、平常时分别执行不同电价。
5）多功能电能表。
一种比分时计度电能表功能更多、数据传输功能更强的电能表。
多功能电能表是由测量单元和数据处理单元等组成，除计量有功（无功）电能量外，还具有分时计量、测量需量等两种以上功能，并能自动显示、存储和传输数据。
2.电能表的型号和名称
（1）电能表的规格和电气参数
1）额定电压
单相电度表的额定电压有220（250）V和380V两种，分别用于220V和380V的单相电路中。
三相电度表的额定电压有380V、380/220V、100V三种，分别用在三相三线制（或三相四线制的平衡负荷）、三相四线制的平衡或不平衡负荷以及通过电压互感器接入的高压供电系统中。
2）额定电流
电能表的额定电流有多个等级。
如1A、2A、3A、5A等。
它们表明了该电度表所能长期安全流过的最大电流。
电能表的额定电流标有两个值，后面一个写在括号中，如3（5）A，这说明该电度表的额定电流为3A，最大负荷可达5A。
3）电度表常数
它表示每用1千瓦小时的电能，电度表的铝盘所转动的圈数。
例如，某块电度表的电度表常数为800，说明电度表每走一个字，铝盘要转800圈。
（2）常用电能表的型号及意义，电能表的形式及功能是多种多样的，各厂家在型号命名上也不尽完全相同，普通有功电能表用两个字母表示其功能和用途。
特殊功能或电子式的电能表多用三个字母表示其功能和用途，举例如下。
1）DD28表示单相电能表。
第一个字母D表示电能表，第二个字母D表示单相，28为设计序号。
2）DS862表示三相三线单相有功电能表。
第一个字母D表示电能表，第二个字母S表示三相三线，86为设计序号，2为改进序号。
3）DT862表示三相四线有功电能表。
D表示电能表，T表示三相四线，86为设计序号，2表示改进序号。
4）DB表示标准电能表。
D表示电能表，B表示标准。
5）DZ表示最大需量电能表。
D表示电能表，z表示最大需量。
6）DBT表示三相四线标准电能表。
D表示电能表，B表示标准，T表示三相四线。
3.电能表安装及安全要求
（1）电能表的安装要求
1）电能表应安装在洁净、干燥的场所，远离腐蚀性或可燃性气体，不能靠近强磁场，不能有大量的灰尘，与热力管应保持0.5m以上的距离，环境温度应在0～40°C之间。
2）暗装电度表应不低于1.4m，明装电能表距地面应在1.8～2.2m之间。
装于立式盘和成套开关柜时，不低于0.7m。
3）电能表应垂直安装，垂直度偏差不应大于2度。
电能表应安装在牢固的表板上或支架上，不能有震动。
安装位置应便于抄表、检查、试验。
4）电能表配合电流互感器使用时，电能表的电流回路应选用2.5m㎡的绝缘单股铜芯导线，电能表的电压回路应选用截面积不小于1．5m㎡的绝缘单股铜芯导线。
5）电能表的选择要使它的型号和结构与被测的负荷性质和供电制式相适应，他的电压额定值要与电源电压相适应，电流额定值要与负荷相适应。
6）容量在250A及以上的电能表，需要加装专用的接线端子，以备校表之用。
6.3.2单相电能表
1.感应系电能表的结构
电度表的基本结构主要包括电磁机构和辅助部件。
电磁机构是电能测量的核心部分，由驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器和调整装置组成，驱动元件主要由电压线圈和电流线圈组成。
辅助部件包括各种调节校准机构，支架，轴承，接线端子等。
感应式单相电能表的结构如图6-1所示，主要器件作用如下。
（1）电磁机构
这是电能表的核心部分。
它由两组线圈和各自的磁路组成。
一组线圈称为电流线圈，它与被测负载串联，工作时流过负荷电流；另一组线圈与电源并联，称为电压线圈。
电能表工作时，两组线圈产生的磁通同时穿过铝盘，在这些磁通的共同作用下，铝盘受到一个正比于负载功率的转矩，同时铝盘开始转动。
铝盘通过齿轮机构带动计数器，由于铝盘转速与负载功率成正比，因此，计数器可直接显示用负载消耗的电能。
（2）传动机构
也就是电磁机构和积算器之间的各种传动部件，由齿轮、蜗轮及蜗杆组成。
铝盘的转数通过这一部件在计数器上显示出来。
（3）计数器
它是电能表的指示机构。
又称积算器，用电量的多少，最终由它来指示出来。
（４）制动机构
是一块可以调整的永磁铁。
电度表正常工作时，铝盘受到一个转矩，此时会产生一个角加速度，若不靠永磁铁的制动转矩，铝盘会越转越快。
当制动转矩与电磁转矩平衡时，铝盘保持匀速转动。
2.单相有功电能表的接线方式
单相电能表一般有四个接线孔，两个接电源线，两个接负载线。
直入式接线可分为跳入式和顺入式两种类型，跳入式较为常见，跳入式接线方式如图6－２所示。
对于一个具体的电能表，一般在接线端盖的背面印有接线图。
另外，还可以用万用表的电阻档来判断电能表的接线。
电能表的电流线圈串在负载电路中，它的导线粗，匝数少，电阻接近为零；而电压线圈并在输入电压上，导线细，匝数多，电阻值大。
因此很容易把他们区分开来。
3.单相有功电能表配电流互感器的接线
如果被测负载电流较大，不宜采用电能表直入式接法时，可以将电能表与电流互感器配合起来计量负载消耗的电能，单相有功电能表配电流互感器测量电能的接线方式如图6-3。
6.3.3三相有功电能表
三相有功电能表用来测量三相交流电路中电源输出（或负载消耗）的电能。
由于测量电路接线方式不同，三相有功电能表又分三相三线制和三相四线制两种。
1.三相三线有功电能表结构与工作原理
三相三线有功电能表适用于对三相三线对称或不对称负载作有功电能的计量，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6-4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。
有的三相三线有功电能表（如DT2型三相有功电能表），将两组元件共同作用在一个铝盘上，其特点是减小了电能表的体积，但两组元件间的涡流和磁通相互干扰，比两个铝盘的电能表产生的误差大。
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。
2.三相四线有功电能表
三相四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，适用于对三相四线对称或不对称负载作有功电能的计量。
三相四线有功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。
铁芯采用分离形式，电压元件为半封闭插片结构，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，达到计量电能的目的。
其电路图如图6-5所示
3.三相有功电能表接线方式
（1）三相三线有功电能表直入式接线
三相三线有功电能表直入式接线方式如图6-6所示。
（2）三相四线有功电能表直入式接线
三相四线有功电能表直入式接线方式如图6-7所示
（3）三相三线有功电能表配电流互感器的接线
三相三线有功电能表配电流互感器的接线原理如图6-8所示。
（4）三相四线有功电能表配电流互感器的接线
三相四线有功电能表配电流互感器的接线原理如图6-9所示
6.3.4电子式电能表
DTSD1945-2三相四线制电子式多功能电能表，是新一代智能型高科技电能计量产品，该表能精确地计量有功正反向、无功四象限电量，具有有功、无功最大需量记录功能，对有功、无功、功率、电压、电流、功率因素和频率等用电参数进行实时测量和处理，具有分时控制、电量和需量的数据存储、负荷曲线记录、电网质量记录、电能表的当前运行状态记录、事件数据记录等功能，是实现电能分时计量和核算工作的理想智能仪表。
电能表采用大屏幕液晶显示。
1.电子式电能表使用注意事项
（1）安装位置
电能表应安装在室内通风干燥的地方，电能表用三个螺钉固定，固定在坚固、耐火、不易震动的物体上，确保安装使用安全、可靠，在有污秽或有可能损坏电能表的场所，电能表应用保护柜进行保护。
（2）接线注意事项
电能表应按接线图所示的线路正确接线。
接线端钮盒的引线建议使用铜线或铜接头，端钮盒内螺钉应拧紧，避免因接触不良或引线太细发热而引起烧毁。
（3）电能表的外形如图6-10（单位：
mm）
2.电子式电能表显示说明
屏幕显示样图如图6-11所示
（1）当前电能表象限运行显示
可以由编程软件设置四象限的显示方式，象限显示如图6-12所示。
（2）与费率的对应关系显示
尖——费率1，峰——费率2平——费率3，谷——费率4
（3）UaUbUc电压显示
1）在正常情况下，“UaUbUc”全显，表示A、B、C相压正常；
2）当某一相断相时，该相对应的符号不显示；
3）当逆相序时，UaUbUc同时闪烁。
（4）IaIbIc电流显示
1）在正常情况下，“IaIbIc”全显，表示A、B、C相电流工作在正常状态下；
2）当某一相电流小于断流门限值时，该项对应的符号不显示；
3）当某一相失流时，该相对应的符号闪烁；
（5）单位指示
kWh——有功电量单位符号；
kvarh——无功电量单位符号；
kW——有功需量单位符号；
kvar——无功需量单位符号；
cosφ——功率因数；
（6）提示性名称字符显示：
如下图6-13所示，图a，后备电池电压不足，闪烁指示，电压正常时不显示；图b，异常报警指示，平时不显示，当发生开盖、后备电池不足等事件时，闪烁报警；图c，进入编程状态，退出编程状态后消失；图d，需量清零锁定符号，显示时表明电能表需量已被清零；图e上翻键，按此键查询前一项内容；图f下翻键，按此键查询后一项内容。
4.指示灯说明
表盖上共有3颗指示灯，从左至右依次是报警灯、有功脉冲红外灯、有功脉冲指示灯。
（１）报警灯当某些以光报警方式报警的事件发生时，报警灯会闪烁。
（２）脉冲指示灯当产生有功电量脉冲时，有功脉冲指示灯闪烁指示；当产生无功电量脉冲时，无功脉冲指示灯闪烁指示。
5.显示内容
电能表可实现数据轮显、键显和停显，显示项内容最多可达255项。
数据显示的内容、顺序由用电管理部门通过管理中心的PC机或掌机进行设置。
当电能表通电后，液晶LCD全屏显示字符，延时5秒后，进入数据轮显状态。
（１）轮显上电后，在不按按键的情况下，电能表按照预先设置的内容轮流显示每一项数据。
轮显的数据项及显示时间由中心PC或掌机设置。
所有需要轮显的数据全部显示完毕为一个轮显周期。
当一个轮显周期结束后，电能表暂时关闭显示，等待一定的时间后，进入下一个轮显周期。
（２）键显是指按动面板上的按键，液晶屏上会显示相应的内容。
键显的数据项、显示时间由中心PC或掌机设置。
可以通过按上翻键或下翻键查看前一项或后一项数据。
6.显示内容举例
如图6-14所示，图a表示当前正向有功总电量；图b表示当前正向有功峰电量；图c表示当前正向有功平电量；图d表示当前正向有功谷电量；图e表示当前正向无功总电量；图f表示当前反向有功总电量；图g表示当前瞬时有功功率总。
6.3.5电能表实训
实训目的：
了解单相、三相电路电能的测量原理，掌握单相、三相电路电能的测量电路的连接。
1.认识电能表
供电部门要根据用户使用电能的多少收取电费，测量电路使用电能的仪表是电度表。
根据计量电能的原理，电度表分为机电式和电子式。
根据电能显示原理，电度表分为转盘式和数字式。
根据对电能使用和电费管理方法，电度表又分为普通电度表、预付费电度表、IC卡电度表、复费率（分时段计费）电度表等。
常见的电度表如图6-15所示。
2.三相电能测量电路及连接
三相电度表有两元件电度表（三相三线电度表）和三元件电度表（三相四线电度表），前者用于对称的三相电路，后者用于不对称的三相电路。
三相四线电度表用于测量不对称三相电路的功率，表内有三个电流线圈和三个电压线圈，因而又称作三元件电度表。
（1）测量电路原理图
电度表直接接入的三相四线电度表测量电路如图9-16所示，当三相电路的电流不大于电度表的额定电流时，采用电度表直接接入的测量电路。
当三相电路的电流大于电度表的额定电流时，采用电度表通过电流互感器接入的测量电路。
通过互感器接入的三相四线电度表测量电路如图6-17所示。
（2）测量电路的连接
1）接线端子的连接
如图6-17所示，连接电度表直接连接的测量电路时，线号为111的导线连接电源开关的U相与电度表的接线端子“1”，线号为112的导线连接负载开关的U相与电度表的接线端子“3”。
电源开关的V相与电度表的接线端子“4”连接导线的线号为113，负载开关的V相与电度表的接线端子“6”连接导线的线号为114。
电源开关的W相与电度表的接线端子“7”连接导线的线号为115，负载开关的W相与电度表的接线端子“9”连接导线的线号为116。
电源零线与电度表的接线端子“10”或“11”连接导线的线号为117。
电度表的接线端子“1”与“2”、“4”与“5”和“7”与“8”通过连接铜片连接在一起，所以电度表的接线端子“2”、“5”和“7”是空起来的。
连接电路时，要求在导线的两端套上编号管并写上导线的线号，以方便维修电路时检查故障。
2）检查导线的连接是否符合工艺要求：
导线与接线端子连接是否正确，牢固、可靠；
与接线端子连接处导线的裸露导体有没有超过要求的不大于2mm；
与接线端子连接处导线与元件安装底版的距离是否符合不小于5mm的要求；
电流互感器的铁心与二次侧的一个接线端子是否接地。
（3）实训评价
按下表所列出项目，检查自己连接的测量电路并作出评价，然后请小组同学和老师对你本次实训作出评价。
如表6-1
表6-1项目实训评价
序号
评价项目
配分
自我评价
小组评价
老师评价
1
电路连接的正确性
电度表接线
50
互感器接线
电路功能
2
电路连接工艺性
连接牢固可靠
30
导线的裸露导体
安全要求
3
工作态度
遵守安全规程
20
遵守实训纪律
与同学的合作
4
学到的专业知识和技能
掌握的测量电路安装的工作过程知识
5
老师评语
6.3.6本节小结
本节学习要求如表6-2所示
表6-2电能表学习要求
主要知识
基本要求
重点难点
熟练掌握
正确理解
一般了解
电能表概述
√
1.电能表的结构与原理
2.电能表安装与使用
单相电能表
√
三相电能表
√
电子式电能表
√
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