第一章 交流感应式电能表的结构和工作原理

计度器的传动比是指其末位 字轮转一圈时转盘的转数。
二 、电能表的结构（测量机构）
二 、电能表的结构（测量机构）
二 、电能表的结构（辅助部件）
（二）辅助部件
它包括底座、表盖、基架、端钮盒和铭牌。
1．底座
底座的作用是将电能表基架、端钮盒及表盖固定在它
的上面，并供电能表安装固定用。
2．表盖
表盖起密封和保护作用，通过透明部分可以看到转盘 转动和计度器的示数。
二 、电能表的结构（辅助部件）
3．基架
基架的作用是用来支撑和固定测量机构及调整装置。
4．端钮盒
它的作用是用来将测量机构的电流、电压线圈与被测 电路相连接。
5．铭牌
铭牌可以固定在计度器框架上，也可附在表盖上，示
意图如图1-12所示。铭牌上标志的含义分别说明如下：
二 、电能表的结构（辅助部件）
二 、电能表的结构（辅助部件）
电流铁芯 气隙 气隙 转盘 转盘 气隙 气隙 电压铁芯
（2）磁通Φ IF 它通过的路径一部分是沿电流铁芯、回磁极到电流铁芯 另一边柱构成回路；另一部分是电流线圈的漏磁通，沿气隙 而闭合。 同理，穿过转盘的磁通Φ I称为电流工作磁通。
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
电压工作磁通Φ U一次穿过转盘，电流工作磁 通Φ I从不同位置两次穿过转盘构成回路，对转盘 而言，相当于有大小相等方向相反的两个电流工 作磁通Φ I和Φ I′通过转盘，如图l-15所示。
是一组黑白相间的条纹组成的标志。它能将电能表 铭牌上的所有信息按一定的规律设置成一组条形码，通 过条形码扫描器可将电能表的信息输入计算机，由计算 机自动建立每只电能表的档案。
电能表的质量是以准确度等级、过负载能力和 一次使用寿命等几项指标为主要标志。
第二节 单相交流感应式有功电能表的工作原理
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
二 、电能表的结构（辅助部件）
表示用途分类：A-安培小时计；D-多功能；H-总耗；M-脉冲； S-全电子式；Y-预付费；F-复费率
二 、电能表的结构（辅助部件）
（4）基本电流和额定最大电流，其中基本电流用Ib 表示；额定最大电流用Ｉmax表示。
如5（20）A，即电能表基本电流为5 Ａ， 额定最大电流为20Ａ。若电能表常 数中已考虑互感器变比，还应标明互感 器变比，如３×1000／5Ａ。
二 、电能表的结构（辅助部件）
(6)额定频率，我国工业频率规定为50Ｈz。 (7)电能表常数，指的是电能表计度器的指示数和 转盘转数之间的比例常数，用C表示
如C＝720ｒ/（kW·h），说明转盘转了720ｒ，计
度器的指示数增加1kW·h。
二 、电能表的结构（辅助部件）
(8) 准确度等级（精度），以圆圈中的等级数字表示， 无标志时，单相电能表视为2.0级。 (9) 耐受环境条件的能力，分为P、S、A、B四组。 (10) 条形码
装有蜗杆，蜗杆与计度器9上的蜗轮7相啮合，转轴上还装
有钢丝制成的防潜针，用以防止潜动。 • 转动元件的作用是在电能表工作时，把转盘转动的转数传 递给计度器。
二 、电能表的结构（测量机构）
3．制动元件 • 由永久磁铁及其调整装置组成。 • 它的作用是产生与驱动力矩方向相反的制动力矩，以便使转盘的 转动速度与被测电路的功率成正比。 • 制动元件按永久磁铁的结构形式及 其在转盘上的布置方式，可分为 如图1-6所示的几种。
（1）磁通Φ UF。它通过的路径是由中心柱出发经上磁轭， 再沿两边柱到下磁轭，然后回到中心柱形成闭合回路，即 中心柱 上磁轭 两边柱
下磁轭 （2）磁通Φ U。它通过的路径是 中心柱 上磁轭 两边柱
气隙 转盘 气隙
回磁极
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
• 磁通Φ U路径穿过转盘，称为电压工作磁通，磁通Φ UF路径不 穿过转盘，称为电压非工作磁通。 当负载电流i通过电流线圈4时，产生了磁通Φ ∑I，它也分为 两部分。 （1）磁通Φ I，它通过的路经是
二 、电能表的结构（辅助部件）
(5) 额定电压，指的是确定电能表有关特性的电压值，以Ue
表示。
• 三相三线电能表以相数乘以线电压表示，如3×380V； • 三相四线电能表则以相数乘以相电压／线电压表示，
如3×220／380V；
• 单相电能表则以电压线路接线端上的电压表示，如220Ｖ； • 如果电能表通过测量用互感器接入电路，并且在常数中已考 虑互感器变比时，应标明互感器变比，如3×6000/100V。
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
2．旋转磁场 由于磁通φ I、φ I′和φ U随时间按正弦规律变化，可画 出各工作磁通随时间变化的关系曲线，如图1-17（α ）所示。 当磁通穿过转盘时，在转盘上呈现的磁极极性及磁通量的大 小也在变化，对时间t1至t4各瞬时来说，它们的变化情况如 图1-17（b）所示。 从图1-17（b）中得到，穿过转盘磁通最大值从磁极 A1向磁极A3逐渐移动，在一个周期内，它经过了所有3个 磁极，我们可看作有个磁场不断重复地从磁极A1移向A3， 这就是旋转磁场。
二 、电能表的结构（测量机构）
驱动元件的布置形式 驱动元件相对于转盘的位置，可分为切线式和辐射式两种。 切线式驱动元件垂直于转盘半径方向放置，如图1-4(a)所示；辐 射式驱动元件平行于转盘半径方向放置，如图1-4(b)所示。
二 、电能表的结构（测量机构）
2．转动元件 • 由转盘3和转轴4组成，转盘用纯铝板制成，转盘边缘涂以 计算转数的标记。转轴一般用铝或铜合金棒制成，转轴上
I 2 IW I Rm
I KI I
要使电能表能正确地测量有功电能，就要求驱动力矩 MQ必 须正比于被测负载的有功功率
M Q KUI sin KUI cos KP
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
由此可见，单相有功电能表正确计量的条件 应 满足： （1）电流工作磁通Φ I正比于负载电流I。 （2）电压工作磁通Φ U正比于电压 U。 （3）ψ ＝90o±φ ，这一条件称为正交条件。
二 、电能表的结构（测量机构）
二 、电能表的结构（测量机构）
二 、电能表的结构（测量机构）
5．计度器
计度器的作用是累计电能表转盘的转数，并通过齿轮比换算 为电能单位的指示值。目前，计度器主要有两种形式：指针式和 字轮式。它们的板面如图1-10所示。较常见的为字轮式计度器， 其结构如图1-11所示。 字轮式计度器有一个重要的参数即传动比。
(1)计量单位名称或符号。
如有功电能表为“千瓦·时” 或“kW·h”,无功电能表为 “千乏·时”或“kvar·h”。
(2)字轮式计度器的窗口。
整数位和小数位用不同颜色 区分，中间有小数点。
二 、电能表的结构（辅助部件）
（3）电能表的名称及型号。
如单相电能表、DD862-4型，我国对电能表 型号的表示方式规定如表1-1所示。
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
3．驱动力矩MQ
M Q K I U sin
它表明：电能表的驱动力矩和穿过转盘的两个工作磁通 以及它们之间相位差的正弦值乘积成正比。
从以上讨论中我们得到电能表转盘的旋转方向决定于旋转 磁场方向，若改变旋转磁场方向，电能表的转向也随之改变。 因此，若电流磁通方向改变（即电流线圈中电流方向改变）或
• 电压线圈的特点是匝数多、线径细。
• 电压线圈接到被测电路的电压回路，与负载是并联连接。
• 电能表接入被测电路后，不论有无负载电流，电压线圈总是带 电，成年累月地消耗电能 ，一般要求功率消耗不超过1.5W。
• 回磁极固定在电压铁芯上，它的作用是构成电压工作磁通回路。
二 、电能表的结构（测量机构）
第一节 单相交流感应式有功电能表的结构
一 、电能表的分类 二 、电能表的结构
一 、电能表的分类
1. 按使用电源性质分类
可分为交流电能表和直流电能表
2. 按结构和原理分类
可分为感应式电能表和电子式电能表
3. 按准确度等级分类
可分为普通安装式电能表 (0.2、0.5、1.0、2.0、 3.0级 )和携带式精密级电能表(0.01、0.02、0.05、 0.1、0.2 级)
4. 按用途分类
可分为工业与民用电能表及特殊用途电能表
二 、电能表的结构
电能表一般由测量机构和辅助部件这两 大部分组成 （一）测量机构(图1-1） 测量机构是电能表实现电能测量的核心部 分,它由驱动元件 、转动元件 、制动元件、 轴承和计度器五大部分组成。
二 、电能表的结构
二 、电能表的结构（测量机构）
二、制动力矩 三、转盘的转数和负载消耗电能的关系 四、单相感应式电能表的相量图
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
当电能表接入被测电路并接通负载后，则转盘便开始不
停地转动，转盘所以能转动，就是因为受到某种电磁力形成 的驱动力矩作用，即转盘是个导体，其上有电流通过(形成了 载流导体)，在磁场作用下受力矩作用而转动。 1．通过转盘的磁通
第一章
第一章 交流感应式电能表的结构和工作原理
第一节 单相交流感应式有功电能表的结构 第二节 单相交流感应式有功电能表的工作原理 第三节 三相交流感应式电能表的结构 第四节 计度器的积算原理
第一节 单相交流感应式有功电能表的结构
感应式电能表的优点： 结构简单、工作可靠、维护方便、 调整容易。 缺点： 体积大、制造精度不容易提高。
当电能表的电压线圈和电流线圈接到被测电路后， 相应地在电压铁芯和电流铁芯中产生了磁通，按右手螺
旋法则可以分别确定出磁通的方向，如图1-14所示。
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
一、转盘转动原理及驱动力矩表达式
电压线圈2通以电压u时，线圈中有iU通过，按图1-14 所示的电压、电流正方向，根据右手螺旋法则，确定出磁通 Φ ∑U的正方向。磁通所通过的路径是一个闭合回路，据此分 析出磁通Φ ∑U的路径分成两部分：