电能表原理及使用方法

电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能表的原理及使用方法电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能计量的基本知识单、三相电能表常用接线单、三相电能表错误接线举例目录电能计量装置的安装设计原则电能计量装置的故障一、电能计量装置基本知识（一）、电能计量装置的概念电能计量装置：是由电能表、互感器（电流互感器、电压互感器）、电能表到互感器的二次回路三部分组成。电度表也叫电能表，电能表示用来测量用户在一定时间内消耗多少电能的装置，通常安装在家庭电路的干路上。（二）、各部分的作用分别为：1、电能表的作用：也叫电度表，是电能计量装置的核心，是计量负载消耗的或电源发出的电能。电能表型号：1位D-电能表；2位表示相线：D-单相、S-三相三线有功、T-三相四线有功；3位表示用途D-多功能、F-复费率、M-脉冲、S-全电子、Y-预付费；4位设计序号用阿拉伯数字表示。电能表铭牌：以哈尔滨电能表DD105型为例，220V表示额定电压，1.5(6)A表示额定电流为1.5A，最大电流为6A，50HZ表示额定频率，6400ipm/kw.h表示计6400个脉冲为一度电。电能表的原理及使用方法公用工程项目部2、互感器的作用：（1）扩大电能表的量程。电压互感器把高电压变换成低电压，电流互感器将大电流变换成小电流。（2）减少了仪表的制造规格。除直接接入式电能表外，电流二次回路均以5A为主，电压二次回路均以100V为主。（3）隔离高电压、大电流，保证了人员和仪表的安全。互感器分为电流互感器和电压互感器电能表的原理及使用方法公用工程项目部（1）电流互感器型号：第一个字母：L-电流互感器第二个字母：A-穿墙式；F-多匝式；R-装入式；B-支持式；Y-低压；M-母线式；Z-支柱式；D-单匝式；Q-线圈式第三个字母：C-资绝缘；S-速饱和；G-改进型；K-塑料外壳式；W-户外式；M-母线式；Z-浇注式第四个字母：B-保护式；D-差动式电流互感器两种典型接线IuIvIwINUVWIuIw不完全星形接线（V）完全星形接线（Y）UVW电能表的原理及使用方法公用工程项目部（2）电压互感器型号：第一个字母：J-电流互感器第二个字母：D-单相；S-三相；C-串级式第三个字母：J-油浸式；G-干式；C-磁绝缘；R-电容式；Z-浇注绝缘第四个字母：W-五铁芯柱；B-带补偿角差绕组；J-接地保护abcABC两台单相电压互感器典型V/V接线电能表的原理及使用方法公用工程项目部3、二次回路的作用电压二次回路是指电压互感器、电能表的电压线圈以及连接二者的导线所构成的回路。由于连接导线阻抗等因素的影响，电能表电压线圈上实际获得的电压值往往都小于额定值（220V、380V、100V），二次电压回路电降的大小直接影响电能计量的准确度。电流二次回路是指电流互感器二次线圈、电能表的电流线圈以及连接二者的导线所构成的回路。电流互感器的二次负载包括二次连接导线阻抗、电能表电流线圈的阻抗、端钮之间的接触电阻等。它直接影响电流互感器的确度等级。电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能表的结构•电度表的基本结构主要包括测量机构和辅助部件。测量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。驱动元件由电压元件和电流元件组成，用来将交变的电压和电流转变为交变磁通，切割转盘形成驱动力矩，使转盘转动。制动力矩由磁钢形成，磁钢产生磁通，被转动着的转盘切割转盘中的感应电流，相互作用形成制动力矩从而阻止转盘加速转动。电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能表的原理•电度表是利用电压和电流线圈在铝盘上产生的涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，使铝盘转动，同时引入制动力矩，使铝盘转速与负载功率成正比，通过轴向齿轮传动，由计度器积算出转盘转数而测定出电能。故电度表主要结构是由电压线圈、电流线圈、转盘、转轴、制动磁铁、齿轮、计度器等组成电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能表的分类•电能表就是专门用于计量某一时间段电能累计值的仪表称为电能表，又叫电度表。它有感应式电能表和电子式电能表。作为测量电能的专用仪表，在电力系统的发电、供电和用电等各个环节中广泛应用。根据电能表的用途、结构形式、工作原理、准确度等级、测量对象的不同，以及所接的电源性质和接入方式、付款方式的不同等等，可将电能表分成若干类别。电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能表的分类•1、按照所测不同电流种类可分为：直流式和交流式二种。•2、按照电能表的用途可分为：（1）单相电能表、（2）三相有功电能表（3）三相无功电能表（4）最大需量表（5）复费率电能表（6）损耗电能表。•3、按照电能表的接线可分为（1）单相有功电能表（2）三相三线有功电能表（3）三相四线有功电能表（4）三相三线（60°）无功电能表（5）三相四线（90°）无功电能表。•4、按照电能表的等级划分为：普通有功电能表（0.2或0.2S级、0.5或0.5S级、1.0级、2.0级），普通无功电能表（2.0级、3.0级）。标准电能表分为（0.5级、0.2级、0.05级、0.02级、0.01级）。•5.按结构原理分为：感应式和电子式两种。•虽然电能表的型号、类别不同，但是它们的基本结构都是相似的，是由测量机构、补偿调整装置和辅助部件所组成。下面我们主要学习感应式电能表的结构及原理。电能表的原理及使用方法公用工程项目部感应式电能表的结构•感应式电能表由以下三大部分组成：•1.测量机构2.补偿调整装置3.辅助部件•一、测量机构•测量机构是电能表实现电能测量的核心又由五部分组成：•即驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器。•2、转动元件的作用：在驱动元件建立的交变磁场的作用下，在圆盘上产生驱动力矩使圆盘连续转动并把转动的圈数传递给计度器。•转动元件由转盘和竖转轴用合金（铝）压铸在一起组成。转盘直径一般为80-100mm,厚度为0.5-1.2mm、质量为20g。•3、制动元件的作用：产生与驱动力矩方向相反的制动力矩，以便使圆盘的转动速度与被测电路的功率成正比。•制动元件由永久磁铁及其调整装置组成。•4、轴承的作用：上轴承主要对转动元件起定位和导向作用。下轴承用来支撑转动元件。•我们现在使用的电能表的轴承分为单宝石、双宝石，磁推轴承。•5.计度器的作用：是电能表的指示部分，它可以累积圆盘的转数以显示被测电量的多少。•.计度器的形式有字轮式和指针式两种。电能表的原理及使用方法公用工程项目部感应式电能表的结构•二、补偿、调整装置•补偿、调整装置是改善电能表的使用特性和满足准确度要求不可缺少的重要组成部分，单相电能表装有全载调整装置、轻载调整装置、相位角调整装置、防潜调整装置，有些电能表还装有过载补偿装置及温度补偿装置。三相电能表还应装有平衡调整装置。•三、辅助部件•辅助部件包括：外壳、基架、端钮盒和铭牌电能表的原理及使用方法公用工程项目部电能表的铭牌电能表的铭牌上通常标注了：名称、型号、准确度等级、电能计算单位、标定电流和额定最大电流、额定电压、电能表常数、频率、制造厂名称或商标、工厂制造年份和厂内编号、电能表产品生产许可证的标记和编号、计度器显示数的整数位与小数位的窗口应有不同的颜色，在它们之间应有区分的小数点、使用条件和包装运输条件分组的代号：（将代号置于一个三角形内）、对具有止逆器的电能表应标明“止逆”字样。•1、名称：标明该电能表按用途分类的名称。（如单相电能表或三相有功电能表）•2、型号：我国对电能表型号的表示方式规定如下：•第一部分：类别代号（D-电能表）。•第二部分：组别代号（D-单相、S-三相三线有功、T-三相四线有功、X-三相无功、B-标准、Z-最大需量）•第三部分：设计序号•如：DD28-单相28型电能表、DS15-三相三线15型有功电能表、DT8-三相四线8型有功电能表、DX15-三相15型无功电能表、DZ1-1型最大需量电能表、DB2-2型单相标准电能表、DBS25-25型三相三线标准电能表。•3、准确度等级：用置于圆圈内的数字来表示.•4、电能计量单位:有功电能表为“千瓦•小时”(kW•h)、无功电能表为“千乏•小时”(kvar•h)、电子表为脉冲常数（imp/kW•h）。•5、标定电流和额定最大电流：如：5（20）A、10（40）A。•6、电能表常数：以每千瓦小时圆盘的转数或脉冲数表示：•如800R/kW•h、（kvar•h）、4000imp/kW•h。•计度器的小数点位一般用红色或白色区分，并标有X0.1或X10-1电能表的原理及使用方法公用工程项目部我们知道了感应式电能表的结构以及各部件的功能后，有人会问，电能表的圆盘为什么会转动而且是匀速转动？为什么负载大圆盘转的就快，负载小圆盘转的就慢？电能表是怎样才把电能正确地测量出来的呢？•左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直并且跟手掌处于一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。•右手定则（安培定则）：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指方向与电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。电能表的原理及使用方法公用工程项目部单相感应式电能表的工作原理•交流感应式电能表有单相和三相两种，下面就用单相电能表进行描述，单相电能表中，驱动元件和转动元件是交流感应式电能表基本结构中的两个主要组成部分，其工作原理是：交流单相电能表接在交流电路中，当电压线圈两端加以线路电压，电流线圈串接在电源与负载之间流过负载电流时，电压元件和电流元件就产生在空间上不同位置，相角上不同相位的电压和电流工作磁通。它们分别穿过转盘（根据电工学的右手定则原理）在转盘中产生感应涡流（电流），于是电压工作磁通与电流工作磁通产生的感应涡流（电流）相互作用，（根据电工学左手定则原理），结果在转盘中就形成以转盘转轴为中心的转动力矩，使电能表转盘始终按左手定则指示的方向转动起来。电能表的原理及使用方法公用工程项目部交流电能表产生转矩力矩的过程和原理：•当电能表接入交流电路后，电压线圈的两端加上线路电压U，电流线圈通过负载电流I。这时电压线圈中通过电流IU，IU在电压铁芯中产生了电压工作磁通фU；电流I通过电流线圈时在电流铁芯中产生了电流工作磁通фI。фU、фI穿过圆盘时，分别在圆盘上感应出滞后与它们90°的感应的电动势EU和EI，EU和EI又分别在圆盘上产生了涡流IU和II。•由于电压工作磁通фU和电流工作磁通产生的涡流II、电流工作磁通фI和电压工作磁通产生的涡流IU在空间上不相重合，而且在时间上存在着相位差，根据电磁学原理，它们分别为一对在时间上有相位差，且在空间相对位置不同的电流和磁通，因此都会产生力的作用。这个力在圆盘上产生转动力矩，使电能表的圆盘按一个方向不停地转动。•电压工作磁通фU一次穿过圆盘，而电流工作磁通从不同位置两次穿过圆盘，相当于有大小相等、方向相反的两个电流工作磁通фI和фI/作用在圆盘上面，这样电压和电流工作磁通就相当与有三束磁通作用在圆盘上，所以电能表也称“三磁通”型电能表。电能表的原理及使用方法公用工程项目部交流电能表产生转矩力矩的过程和原理：•分析了驱动力矩，当电能表仅仅有驱动力矩作用时，圆盘将作匀加速运动，这样，便破坏了驱动力矩与负载功率成正比的关系。为了使圆盘转动速度始终保持与负载功率成正比，必须在电能表中装设永久磁铁用以产生与驱动力矩方向相反的制动力矩。当驱动力矩与制动力矩处于平衡时，圆盘就可以在一定的功率下作匀速转动了。所以，永久磁铁的作用就是使圆盘在一定的功率下做匀速转动，以保证驱动力矩与负载功率成正比。•制动力矩的分析•假如永久磁铁的磁通фT自上而下穿过圆盘，当圆盘在驱动力矩MQ的作用下，按逆时针方向旋转。磁通фT被圆盘切割，因而在圆盘上产生感应电流I，感应电流I的方向以右手定则判断，感应电流I与磁通MQ相互作用产生电磁力F，其方向以左手定则判断。在电磁力F的作用下形成与驱动力矩方向相反的制动力矩MT，因此，使圆盘受到制动，以实现在一定功率下做匀速转动。•以上分析告诉我们：要使电能表在各种负荷下始终按一定的方