《電工儀表與測量(第五版)教案ppt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)系電能表的主要組成部分有：驅(qū)動元件用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩。轉(zhuǎn)動元件由鋁盤和轉(zhuǎn)軸組成。儀表工作時，驅(qū)動元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩將驅(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動。制動元件由永久磁鐵組成。用來在鋁盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生制動力矩，使鋁盤的轉(zhuǎn)速與被測功率成正比。計度器（也稱積算機構(gòu)）用來計算鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)累計電能的目的。它包括安裝在轉(zhuǎn)軸上的齒輪、滾輪以及計數(shù)器等。電能表最終通過計數(shù)器直接顯示出被測電能的數(shù)值。,1、基本結(jié)構(gòu),計度器的結(jié)構(gòu),感應(yīng)系電能表的鐵心結(jié)構(gòu),2、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,二、感應(yīng)系電能表的工作原理,電能表各電流、電壓及磁通的關(guān)系,1、鋁盤轉(zhuǎn)動力矩的產(chǎn)生,在t1時刻，由于iA和iU的變化，在鋁盤中感應(yīng)出渦流，而各渦流在磁通作用下都產(chǎn)生順時針方向的轉(zhuǎn)動力矩，使得鋁盤順時針轉(zhuǎn)動起來。鋁盤所受轉(zhuǎn)動力矩的方向，總是由相位超前磁通A指向相位滯后磁通U?？梢宰C明，鋁盤所受平均轉(zhuǎn)動力矩與負載的有功功率成正比，即MpC1PC1UIcos,2、鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)與被測電能的關(guān)系,當負載功率一定時，鋁盤所受轉(zhuǎn)動力矩不變。但是，鋁盤若只受到轉(zhuǎn)動力矩的作用，鋁盤將會不斷地加速運動，以至無法正確計量電能。為了使鋁盤在一定負載功率下以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，能正確反映電能的大小，必須在鋁盤上加制動力矩，鋁盤所受制動力矩隨鋁盤轉(zhuǎn)速的增加而增大，即MzKn。當制動力矩Mz增大到與轉(zhuǎn)動力矩Mp相等時，MpMz，鋁盤就勻速轉(zhuǎn)動。,將上面兩個式子整理，得C1PKn鋁盤轉(zhuǎn)速可見，鋁盤的轉(zhuǎn)速n與負載有功功率P成正比。,將兩邊同乘以t得ntCPt，式中nt是電能表在時間t內(nèi)鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，用N表示；Pt是負載在時間t內(nèi)所消耗的電能，用E表示，則N=CE在時間t內(nèi)，電能表的鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)與這段時間內(nèi)負載消耗的電能成正比。因此，可以通過計度器自動累計鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)，由計數(shù)器顯示出被測電能的大小。由上式可求出電能表常數(shù)(r/kWh),制動力矩的產(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)電機端守則，即電能表的電流線圈與負載串聯(lián)，電壓線圈與負載并聯(lián)，兩線圈的發(fā)電機端應(yīng)接電源的同一極性端。,單相電能表的接線方法,思考與練習(xí),比較電能表和功率表的異同。感應(yīng)系電能表由哪幾個部分組成?各自的作用如何?說明電能表常數(shù)的意義。畫出單相電能表的接線圖。,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。,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。,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，是一種能將兩個互不相關(guān)的模擬信號進行相乘的電子電路，通常具有兩個輸入端和一個輸出端，是一個三端網(wǎng)絡(luò)。乘法器的輸出信號與兩個輸入信號的乘積成正比。,3、Uf轉(zhuǎn)換器,Uf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)（AD）轉(zhuǎn)換中，Uf轉(zhuǎn)換器是常用的一種電子電路。,4、計度器,包括計數(shù)器和顯示部分。計數(shù)器可將由Uf轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖加以計數(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行計度。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電機式的機械計度器。,DDS673型系列電子式電能表,普通單相電子式電能表是根據(jù)上述測量原理進行電能計量的。而三相有功電子式電能表則是通過兩個或者三個模擬乘法器，分別將每一相的有功功率運算成與該相的單相有功功率成正比的模擬電壓信號，通過模擬加法器將兩個電壓信號U1、U2或者三個電壓信號U1、U2、U3相加獲得一個相加的和U0，模擬電壓信號U0與三相有功功率P成正比，模擬量U0通過U/f(或I/f)轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖輸出，經(jīng)計數(shù)器累積計數(shù)去驅(qū)動計度器，把三相三線電能數(shù)值或三相四線電能數(shù)值顯示出來。,二、單相電子式預(yù)付費電能表,單相電子式預(yù)付費（IC卡）電能表的用途是計量額定頻率為50Hz的交流單相有功電能并實現(xiàn)電量預(yù)購功能。供電部門可通過計算機售電管理系統(tǒng)對用戶預(yù)購電量、預(yù)置等，并經(jīng)電卡傳遞給電能表。該電能表具有自動計算用戶消耗電量、停電時表內(nèi)數(shù)據(jù)自動保護、電能表具有最大負荷控制功能。,單相電子式預(yù)付費（IC卡）電能表采用六位計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)使用達一千次以上。單相電子式預(yù)付費（IC卡）電能表的準確度等級為1.0級。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由乘法器轉(zhuǎn)換為功率信號。經(jīng)Uf變換后，由步進電機驅(qū)動計度器工作，并將脈沖信號輸入單片機系統(tǒng)。用戶需在供電部門交款購電，所購電量在售電機上被寫進用戶電卡，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。當所購電量用完后，表內(nèi)繼電器將自動切斷供電回路。,2、單相電子式預(yù)付費電能表的安裝方法,電能表在出廠前經(jīng)檢驗合格并加以鉛封，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2570，相對濕度不超過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。,IC卡插座,接線盒,計度器,數(shù)碼管,3、單相電子式預(yù)付費電能表使用方法,思考與練習(xí),電子式電能表的主要優(yōu)點是什么？電子式電能表由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？簡述電子式電能表的工作原理。,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)及時到售電部門申請補配。電能表在運輸與裝卸過程中應(yīng)避免受到劇烈沖擊。,返回章目錄,7-3三相有功電能的測量,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量負載功率這一點上是完全相同的，只不過電能的測量還需增加計度器，以計算功率的使用時間。因此，對三相電路有功功率測量的各種方法和理論，同樣適用于三相有功電能的測量。生產(chǎn)實際中的三相電能測量，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，把兩個或三個單相電能表的測量機構(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量機構(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量功率的接線方法相同。按規(guī)定，對低壓供電線路，其負荷電流為80A及以下時，宜采用直接接入式電能表。,若負荷電流為80A以上時，宜采用經(jīng)電流互感器接入式電能表。,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量機構(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。,當負載電流為80A以上時，也應(yīng)配以電流互感器使用。,思考與練習(xí),三相三線電能表如何組成？適用于哪些場合？畫出三相三線電能表接線圖。三相四線電能表如何組成？適用于哪些場合？畫出三相四線電能表配合電流互感器的接線圖。,通常在電能表接線盒蓋的里面都畫有其接線圖，使用時只要按照接線圖接線即可。,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，應(yīng)使電能表額定電壓與負載額定電壓相符，電能表額定電流應(yīng)大于或等于負載的最大電流。,二、要正確接線,電能表的接線和功率表一樣，必須遵守發(fā)電機端守則。通常情況下，電能表的發(fā)電機端已在內(nèi)部接好，接線圖印在端鈕盒蓋的里面。使用時，只要按照接線圖進行接線，一般不會發(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。2用兩只單相電能表測量三相三線有功負載，當cosj0.5時，其中一只電能表也會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。,電能表在通過儀用互感器接入電路時，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、正確進行電能表的讀數(shù),對直接接入電路的電能表，以及與所標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電能。當電能表上標有“10kWh”，或“100kWh”字樣時，應(yīng)將表的讀數(shù)乘以10或100倍，才是被測電能的實際值。,當配套使用的互感器變比和電能表標明的不同時，則必須將電能表的讀數(shù)進行換算后，才能求得被測電能實際值。例如，電能表上標明互感器的變比是10000100V，1005A，而實際使用的互感器變比是10000100V，505A，此時應(yīng)將電能表的讀數(shù)除以2，才是被測電能的實際值。,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)為實板，且厚度不應(yīng)小于20mm。木板必須堅實干燥，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0.61.8m范圍內(nèi)（表水平中心線距地面尺寸）。,電能表要安裝在干燥、無振動和無腐蝕氣體的場所。不同電價的用電線路應(yīng)分別裝表，同一電價的用電線路應(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)