电子式电能表原理
单相电子式电能表原理
单相电子式电能表原理
单相电子式电能表是一种用于测量单相电力消耗的电器设备，其工作原理基于电压和电流的测量。
该电能表使用了一对电压线圈和一对电流线圈，分别用于测量输入电路中的电压和电流。
当待测电路通电时，输入电流将通过电流线圈，而输入电压将通过电压线圈。
电流线圈和电压线圈各自将产生相应的磁场。
为了测量电能，电流线圈和电压线圈之间通过一个电流、电压倍数调整器和一个共安装的显示和计算装置连接在一起。
电压线圈的输出电压经过倍数调整器进行放大或缩小，以匹配电压线圈传感器的灵敏度。
同样地，电流线圈的输出电压经过倍数调整器也进行同样的放大或缩小操作。
在电压线圈和电流线圈的输出电压已经调整完成后，它们将进入显示和计算装置。
该装置通过将电压和电流乘以相应的倍数，然后将它们相乘，从而计算出电能的消耗。
该结果将通过数字显示屏显示出来，以供用户查看。
总体来说，单相电子式电能表通过测量电压和电流，然后将其作为输入送入显示和计算装置，以计算出电能的消耗。
这种电能表具有精确度高和稳定性好等特点，被广泛应用于家庭和工业领域中。
机电脉冲式和全电子式电能表工作原理说明
机电脉冲式和全电子式电能表工作原理说明电子式电能表是由电能测量机构和数据处理机构两大部分组成的。
根据电能测量机构又可以分为机电脉冲式和全电子式两大类；1.机电脉冲式电子电能表它是一款出现较早的电能表，简称机电式电能表或脉冲电能表，它沿用了感应系测量机构，数据处理机构则由电子电路和计算机控制系统实现。
在制造上只需将普通感应系电能表的机械式传动计数器换为以单片机为核心的电子计数装置即可。
因而机电脉冲式电子电能表是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式的电能表。
机电脉冲式电子电能表主要由感应系测量机构、光电转换器和分频器、计数器以及显示器四大部分组成。
感应系测量机构的主要功能是将电能信号转变为转盘的转数；光电转换器的功能是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲，此脉冲数同时也正比于被测电能；分频器和计数器的主要功能是对经光电转换成的脉冲信号进行分频、计数，从而得到被测量的电能量;显示器的功能是利用电子器件显示电能表所测量的电能a和其他电参数，便于读取数据。
（机电脉冲式电能表的工作原理）所谓分频，就是降低电能输出脉冲信号频率，使输出信号的频率分为输入信号频率的整数分之一。
分频的目的，一是为了方便取出电能计量单位的位数和正常的校表习惯；二是为了考虑计数器长期计数的容量问题。
所谓计数，就是把经过分频处理的电能脉冲，通过累计脉冲个数的方式，终以数码的形式显示电能测量的结果。
因为集成器件的工作可靠性、抗干扰能力、功率消耗、电路保安和机械尺寸均优于分立元件电路，所以分频器和计数器采用CMOS集成器件。
光电转换器是连接电能测量机构和数据处理机构的纽带。
光电转换器包括光电头和光电转换电路两部分。
单向脉冲电能表只有一套光电转换器，而双向脉冲电能表有两套光电转换器，具有同时计量正向电量和反向电量的功能。
2.全电子式电能表全电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的，全电子式电表与机电脉冲式电能表不一样，它的测量机构不再使用感应系的，改用乘法器完成对负荷功率的测量。
电子式电能表的工作原理及AD7755的简介
电子式电能表的工作原理及AD7755的简介电子式电能表的工作原理为：由分压器完成电压取样，由取样电阻完成电流取样，取样后的电压、电流信号由乘法器转换为功率信号，经V/F变换后，输出的脉冲信号推动计数器工作，如果是智能电表，则将脉冲信号输入单片机系统进行处理。
要完成上述功能，就要采用专用的电功率测量芯片，其中最常用的AD7755就是一种高精度的电功率测量芯片，其内部的乘法器是数字型乘法器。
AD7755的功能框图见图 1，引脚见图2。
它输出的脉冲信号可以直接驱动计数器的步进电机。
AD7755的性能测试电路见图3。
其中V1P、V1N为电流传感器的模拟输入端，V2P、V2N为电压传感器的模拟输入端。
按图中SCF、S1、SO的接法，CF输出频率是F1和F2的16倍。
图1 AD7755内部框图图2AD7755引脚排列图3 AD7755性能测试电路图4 AD7755信号处理框图AD7755的信号处理框图见图4。
两个ADC分别对来自CH1（交流电流取样）和CH2（交流电压取样）的电压信号进行数字化，这两个ADC都是16位的数模转换器。
电流通道内的高通滤波器（HPF）滤掉电流信号中的直流分量，从而消除了曲于电流或电压失调所造成的有功功率计算上的误差。
瞬时功率由电压信号和电流信号直接相乘得到，通过低通滤波器（LPF）得到有功功率。
再经电压一频率转换，引脚F1和F2以较低频率形式输出有功功率平均值，此脉冲推动计数器计数，引脚CF以较高频率形式输出有功功率瞬时值，用于仪表校验，由于其输出频率高，便于进行处理，因此本文利用CF输出的脉冲信号作为测量信号。
AD7755在电子电度表电路中的应用AD7755是一种高准确度电能测量集成电路。
AD7755只在ADC和基准源中使用模拟电路，其它信号处理（如相乘和滤波）都使用了数字电路，这使AD7755在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期的稳定性。
AD7755有24脚DIP和SSOP两种封装。
机械式电能表和电子式电能表比较
机械式电能表和电子式电能表比较一;工作原理：目前使用的电能表有两种：一种是机械式电能表又称感应式电能表,一种是电子式电能表;它们由于出现的年代不一样,因而其工作原理截然不同;机械式电能表的工作原理是：当电能表接入电路时,电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘,这些磁通在时间和空间上不同相,分别在圆盘上感应出涡流,由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动,因磁钢的制动作用,使圆盘的转速达到匀速运动,由于磁通与电路中的电压和电流成正比例,使圆盘在其作用下以正比于负载电流的转速运动,圆盘的转动经蜗杆传动到计度器,计度器的示数就是电路中实际所使用的电能;电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而出现的,它是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号,用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号,利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法,并对电能进行累计,然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示,或送微计算机处理后进行数码显示;二;电能表简单分类：电能表是专门用来测量电能累积值的仪表,电力企业用以计量发电量,用电量、供电量、损耗电量、销售电量等数值均依赖于电能表;所以有人也把电能表比作电力工业销售产品的一杆秤;上面所说的机械式电能表与电子式电能表是按照电能表的结构原理进行分类的,也是最常用的分类方法;除了这种分类之外,电能表还可以按以下标准进行分类：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：单相电能表、三相有功电能表、三相无功电能表、最大需量表、复费率电能表、损耗电能表;3、按电能表的接线方式不同可分为：直接接入式、经互感器接入式、经万用互感器接入式；同时也分为单相、三相三线和三相四线等;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;三;机械式电能表与电子式电能表的比较机械式电能表与电子式电能表诞生于不同的年代,原理也大不相同,为什么这两种电能表还能并存呢这是由它们各自的优缺点所决定的;这两种电能表在性能上有什么样的优缺点呢1、稳定性电子表因采用锰铜等高稳定性材料制作电流采样元件,高质量的电路作运算处理元件,因此总体的稳定性很好,用户在安装前可以实现免调,工作中的调校周期也可以大大延长,从而节省了人工;机械表因采用机械转动方式工作,摩擦力不稳定,因此稳定性与电子表相比显得较差,经运输后准确度就可能更差,在安装之前必须重新调校;安装运行后的表由于上述原因,稳定性又会逐渐变差;2、精度电子表电路中的A/D模数变换器的精度可达2-14以上,因此分辨力和精度很高,可以设计0.5级以上的高精度电能表;因此,电网管理中计量精度可大大提高,线损统计也可以更为准确;机械表由于采用磁路结构非线性失真大,一致性差,因此要采用各种补偿机构,采用补偿机构又降低了稳定性,也不利于生产使用中的调校,因此要生产精度高的机械电能表的难度相当大;3、灵敏度电子表的电子线路本身灵敏度极高,可比机械表高一个数量级,而且可以长时间保持这种高灵敏度;机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题,目前无法克服,特别是在低转速时,机械摩擦力接近静态摩擦力,数值明显提高,因而计量漏洞将增大,长时间工作后尤其如此;4、线性动态范围与计量准确度由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好,使得电子表的线性动态范围较大,适应性很强,特别适合于用电量变化大的地方,能保证大小电流时计量精度不变;机械表的线性动态范围小,原因是非线性因素太多,如小电流低转速时受制于摩擦力上升、磁阻上升等因素,大电流时磁路容易产生磁路饱和,因此当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响;5、功耗由于电子表采用的CMOS元件,自身功耗很小,例如一只单相电子表的每月功耗约为0.3～0.5kW·h;而机械表的功耗约为每月0.8～1kW·h;不要小看了这0.5kW·h左右的差别,对一个拥有几十万只甚至上百万只电能表的大电网而言,这个总数是十分庞大的,对电网的节能效果及电网的管理成本影响十分巨大;6、防窃电效果由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施,因此电子表在防窃电功能上要比机械表强得多。
电子式电能表内部原理
液晶具体工作原理：
在上下玻璃电极之间封入液晶材料，液晶分子平行排列上、下扭曲90度，
外部入射光线通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶
材料被旋转90度，再通过与上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回来 ，呈透明状态;当上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转 成垂直排列妥失去旋光性，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，光无法通 过下偏振片返回，因而呈黑色。
电压/频率转换器：
得到输出电压U。的频率
22
谢谢.
计量中心 2012.5.16
根据需要将电极做成各种文字、数字、图形，就可以获得各种状态显示。
4
管理部分：
单片机：所有的控制命令，都是由它发出的。它是电子式电能表
的大脑
4
（一）单片机内部结构：
控制 结构
时钟
由晶振产生，相当于人的神经信号 原理:压电效应。在电场中的晶体受交变电压作用发生振 荡，振荡后产生交变电场，从而产生时钟频率。
计量单元
2013-7-31
测量部分：
1
接收交流电压、电流信号，将其运算后得 到 相乘的电功率信号，数字乘法器或A/稳定性的主要性能就由此部件决定。它是 电子式电能表的心脏
5
电能数字测量原理：
18
A/D转换器
类似于称重原理
数字乘法器
数字乘法器实现电能测量的精度主要取决于A/D转 换器的精度(位数)以及采样间隔的大小。A/D转换 器的精度越高，测量精度越高，采样间隔越小，测 量精度越高。
电子式电能 表内部原理
计量中心
5/16
2013-7-31
电子式电能 表内部结构
计量中心
2013-7-31
总体 结构
电子式电能表工作原理与基本结构
电子式电能表工作原理与基本结构电子式电能表1、电子式电能表按其工作原理的不同，可分为模拟乘法器型、电子式电能表和数字乘法器型电子式电能表。
2、一般来说，电子式电能表由六个部分组成：电源单元、电能测量单元、中央处理单元(单片机) 、显示单元、输出单元、通信单元。
3、正常供电时，电子式电能表的工作电源通常有三种实现方式：工频电源(即变压器降压) 、阻容电源(电阻和电容降压) 、开关电源。
4、电子式电能表的显示单元主要分为 LED数码管和 LCD液晶显示器两种，后者功耗低，并支持汉字显示。
5、电子式电能表的关键部分是电能测量单元6、时分割乘法器是许多电子式电能表的关键部分，它通常由三角波发生器、比较器、调制器、滤波器四个部分组成。
7、若某电子式电能表的启动电流是0.01Ib，过载电流是6Ib，则A/D型的电能表要求A/D转换器的位数可以是10，A/D的位数取决于Imax和Imin的比值，6÷0.01=600，而29＜600＜210，即要求A/D的位数至少是10位。
8、U/F(电压/频率)转换器组成的电能测量单元，其作用是产生正比于有功功率的电能脉冲。
9、采用电阻网络作为电能表的电压采样器的最大特点是线性好和成本低，缺点是无法实现电气隔离。
采用电压互感器的最大优点是可实现初级和次级的电气隔离，并可提高电能表的抗干扰能力，缺点是成本高。
请登陆: 浏览更多信息10、检定无源脉冲电能表误差：通常在脉冲正端施加一个VDD=＋5～12V的直流电源，有的现场校验仪或电能表检定装置具有这一电源，中间串联R=5～10Ω的电阻，再输入给检定脉冲回路。
11、单片机就是将微型计算机所具备的几个基本功能，如中央处理单元CPU 、程序存储器ROM 、数据存储器RAM 、定时计数器Timer/Counter 、输入输出接口I/O 等，集成到一块芯片中而构成小型计算机。
12、单片机的总线可以分为三种：地址总线AB 、数据总线DB 、控制总线CB 。
浅谈电子式电能表
著 。
进 八 ）。
（） ２ 准确 度要 求 准 确 度要 求 包 括 ，电流及 功 率 因 数 改变 、 电压 改 变 、频 率 改变 、起 动 试 验 、潜 力试 验 、走 字 试验 等 这 些项 目的检 验 一 般地 市 级及 县 级供 电企 业 都 能进 行 检验 。 （） ３ 电气 要求 电气 要求 的功 率消 耗检验 ， 括 电压线 路和 电流线 路， 以用互感 器校 验 包 可 仪 测量 电能表 的 电压 、 电流 和 负载 阻抗 后 ， 计算 出 额定 电压 、额 定 电流下 电 能表 的功 率 消 耗 。 （） ４ 气候 条件 和 电磁兼 容性 能 这两 项 对 电子式 电能来 说 都很重 要 。尤 其是 电磁 兼容性 能对 电子 式 电能 表 影 响极 为严 重 ， 电磁 兼容 性能 较 差 的表 ， 场 运行 中往 往 出现 死机 、 现 飞字 等 现象 ， 甚至 内部 电子 元件损 坏 ， 是 电子式 电能表 有 别于机 械式 电能 这 表 的 一个 重 要特 性 。
电子式电能表原理
电子式电能表电原理图分析大纲：一、电子式电能表原理（分类为5大部分：电源、采样计量、单片机处理、通讯、输出）：电表维修原则：1、通过现象查上一级电路输出的电压（或信号）是否正常。
2、上一级电路输出的电压（或信号）是正常的，则故障不在上一级电路，查本级电路。
3、上一级电路输出的电压（或信号）是不正常的，再查上上一级电路输出的电压（或信号）是否正常。
4、通过分级检测输出的电压（或信号）是否正常来确定故障的范围。
1、供电原理（讲原理时要画出电路，提及有故障时的现象和检测维修方法）；1.1、三相表供电原理：变压器供电原理（详细讲解）；电原理图如下：用变压器变压、整流、稳压对三相表进行供电，电路中有三个变压器。
其中的每个变压器的工作原理都相同，只是各个变压器的初级输入电压是三相电压中的不同的相。
对于三相四线电表：T1初级为A—N线电压，T2初级为B—N线电压，T3初级为C—N线电压；对于三相三线电表：T1初级为A—B相电压，T2初级为A—C相电压，T3初级为B—C相电压，对应我们经常在三相三线电表上显示的A相电压（为A—B相电压）、B相电压（为A—C相电压）、C相电压（为B—C相电压）。
用三个变压器供电的好处是：1、当电网出现某一相或两相无电压时，电表仍然可以计量有电压的相的用电情况；2、增加电表供电的带载能力，保证电表的正常工作。
现以变压器T1为例详细说明以上供电电路的工作原理：1、压敏电阻RV1压敏电阻的工作原理顾名思义，压敏电阻就是对电压敏感，由电压的改变而改变自身的电阻，我公司使用的压敏是正常时为开路，当电压达到一定值时（压敏的动作电压），压敏电阻会非常快速地阻值下降到零（短路。
这个时间为t、t为1nS—10 nS，t因选择的压敏型号不同而不同）。
而对多少电压值（动作电压）会开始阻值下降也是因选用的型号不同而不同，一般是型号上的数值。
比如：20K510的压敏电阻，则最大不动作电压为510V，可以查相关的电子元件资料，电子文档文件路径：Z:\研发中心\综合组\陈大全。
电能表工作原理
电能表工作原理
电能表，又称电表，是用来测量电能消耗的仪器。
它的工作原理是通过测量电
流和电压来计算电能的消耗。
电能表通常由电流表和电压表组成，通过测量电流和电压的变化来计算电能的使用情况。
下面将详细介绍电能表的工作原理。
首先，电能表通过电流互感器来测量电流的大小。
电流互感器是一种电流变压器，它可以将高电流变压为低电流，以便电能表能够进行准确测量。
电流互感器将电流传感器测量到的电流信号转化为标准的电流信号，然后传送给电能表。
其次，电能表通过电压变压器来测量电压的大小。
电压变压器是一种电压变压器，它可以将高电压变压为低电压，以便电能表能够进行准确测量。
电压变压器将电压传感器测量到的电压信号转化为标准的电压信号，然后传送给电能表。
然后，电能表将测量到的电流和电压信号进行计算，得出电能的消耗情况。
电
能表通常采用电磁式或电子式计量。
电磁式电能表通过电流线圈和电压线圈产生电磁力，使铝片转动，从而实现电能的计量。
而电子式电能表则通过电流和电压的数字信号进行计算，得出电能的消耗情况。
最后，电能表会将计算得出的电能消耗情况显示在表盘上，以便用户进行查看。
电能表通常具有数字显示和机械指针两种形式，用户可以通过表盘上的数字或指针来了解电能的使用情况。
总的来说，电能表的工作原理是通过测量电流和电压来计算电能的消耗情况。
它通过电流互感器和电压变压器来测量电流和电压的大小，然后通过电磁式或电子式计量来计算电能的使用情况，最后将结果显示在表盘上。
这种工作原理使得电能表能够准确地测量电能的使用情况，为用户提供了方便和可靠的电能计量服务。
电能表的分类和原理
电能表的分类和原理
电能表的分类可以分为机械式电能表和电子式电能表两类。
1. 机械式电能表：通过电流和电压的作用，驱动电能表内的机械部件运动，从而计量电能。
机械式电能表通常由电流线圈、电压线圈、铝盘电动机和机械计数装置等部件组成。
其工作原理是，电流线圈产生的磁场和电压线圈产生的磁场相互作用，通过铝盘电动机驱动计数装置转动，进而计算出电能的消耗。
2. 电子式电能表：借助电子技术和数字信号处理技术，实现对电能的计量和记录。
主要由电流变换器、电压变换器、微控制器、模数转换器和显示装置等组成。
其工作原理是，通过电流变换器和电压变换器将电能信号转换为低压信号，再经过模数转换器将信号数字化，最后由微控制器进行数据处理和显示。
电子式电能表具有测量精度高、抗干扰能力强、功能丰富等特点。
电子式电能表测量原理
电子式电能表测量原理
电子式电能表是一种使用电子技术测量电能的仪表。
它由电流互感器、电压互感器、数字信号处理单元、计量单元、通讯接口等组成。
其测量原理如下：
1. 电压互感器通过电流互感器将高压电网的电压转换为低压信号输入到电能表中。
2. 电流互感器通过变压器原理将高电流转换为低电流，以便与电能表进行匹配。
3. 数字信号处理单元将输入的电压和电流信号进行采样和处理，得到电流和电压的波形、相位和频率等信息。
4. 计量单元利用取样到的电流和电压信息，对电能进行测量和计算。
计量单元通常使用积分器实现累积计量。
5. 通讯接口可将电能信息传输给监控中心或其他设备，方便电能的监测和管理。
通过以上步骤，电子式电能表能够准确测量不同条件下的电能使用情况，并进行计量和存储，从而实现了电能的监测、管理和计费等功能。
单相电子式电能表的工作原理及应用研究
单相电子式电能表的工作原理及应用研究引言：随着电力行业的发展和电能计量技术的进步，传统的机械式电能表逐渐被单相电子式电能表所取代。
单相电子式电能表具有精确计量、安全可靠、智能化管理等优势，因此在电力系统中得到了广泛的应用。
本文将对单相电子式电能表的工作原理及应用进行详细研究。
一、工作原理1. 电能表结构单相电子式电能表的结构主要由电流传感器、电压电路、信号处理器、运算器、存储器、显示器和通信接口等组成。
电流传感器负责感知电流信号，电压电路用于测量电压波形，信号处理器负责对感测到的电流和电压信号进行滤波、放大和线性化处理，运算器进行电能计量和数据处理，存储器用于存储计量结果，显示器用于显示电能数据，通信接口用于与外部系统进行数据交互。
2. 电能计量原理单相电子式电能表的电能计量基于电能守恒定律和欧姆定律。
当电流通过电能表流过时，电流传感器感测到电流信号，并经过电压电路测量电压信号，通过信号处理器进行滤波和放大处理后送到运算器进行电能计量。
根据欧姆定律和电能守恒定律，电能计量可通过电流和电压的乘积来实现。
运算器根据采集到的电流和电压信号，通过特定算法计算出瞬时功率，再积分得到电能。
3. 主要特点和优势单相电子式电能表相比传统机械式电能表具有以下主要特点和优势：(1) 高精确度：单相电子式电能表采用数字信号处理技术，具有较高的计量精度和稳定性。
(2) 多功能性：单相电子式电能表可实现电能测量、功率因数测量、需量测量等多种功能。
(3) 抄读方便：单相电子式电能表的计量数据可以通过通信接口传输，实现自动抄表和远程监控。
(4) 负载容量大：单相电子式电能表能够适应不同负载条件，满足工业和家庭用电需求。
(5) 节能环保：单相电子式电能表的电能损耗较低，能够减少能源浪费。
二、应用研究1. 工业应用单相电子式电能表在工业领域广泛应用，可用于对电动机、照明设备、变压器等的电能计量，帮助企业实现能耗监测和用电管理，提高能源利用率和降低生产成本。
电子式电能表的原理..
电子式电能表的原理电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的，采用乘法器实现对电功率的测 量，其工作原理框图如图 3-10所示。
被测量的高电压 u 、大电流i 经电压变换器和电流 变换器转换后送至乘法器 M,乘法器M 完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压U ，然后再利用电压/频率转换器， U 被转换成相 应的脉冲频率f ，将该频率分频，并通过一段时间内计数器的计数，显示出相应的电能。
图3-10 电子式电能表工作原理框图 一、输入变换电路电子式电能计量仪表中必须有电压和电流输入电路。
输入电路的作用，一方面是将 被测信号按一定的比例转换成低电压、小电流输入到乘法器中；另一方面是使乘法器和 电网隔离，减小干扰。
(一)电流输入变换电路要测量几安培乃至几十安培的交流电流，必须要将其转变为等效的小信号交流电压(或电流)，否则无法测量。
直接接入式电子式电能表一般采用锰铜分流片； 经互感器接 入式电子式电能表内部一般采用二次侧互感器级联，以达到前级互感器二次侧不带强电 的要求。
1•锰铜片分流器以锰铜片作为分流电阻 R s ,当大电流i (t)流过时会产生相应的成正比的微弱电压 U i (t),其数学表达式为U i (t)=i (t) R该小信号U i (t)送入乘法器，作为测量流过电能表的电流i (t)。
其原理图如3-11 所示。
锰铜分流器和普通电流互感器相比，具有线性好和温度系数小等优点。
锰铜分流器A 选用F2锰铜片，厚度 2mm ，取样电阻 Rs 选175 □莒则当基本电流为 5A 时，1、2 之间的取样信号 U i = 0.875mV 。
11 I 电压变换器 u/f变换数示制 计显控图3-11 锰铜分流器测量电器原理图2 •电流互感器采用普通互感器(电磁式)的最大优点是电能表内主回路与二次回路、电压和电流 回路可以隔离分开，实现供电主回路电流互感器二次侧不带强电，并可提高电子式电能 表的抗干扰能力。
电子式电能表
电子式电能表电子式电能表也称为数字式电能表，是一种用来监测用电情况的仪表。
电能表可以实时记录用电量并按照一定的间隔时间发出电能量的报告，从而使用电的用户可以实时地知道自己的用电量，从而减少滥用电的实行，减少能源的浪费。
电子式电能表的结构一般由电机驱动的旋转梅花针、电机驱动的金属轮、数字显示装置、单向锁存机构、电压表等组成。
它的原理是当电流经过表内的线圈时，电机驱动的旋转梅花针会不断转动，而这个运动的有效量恰巧等同于电的有效量。
由于梅花针的旋转次数是一定的，所以，可以把旋转次数转换成电流的数值。
单向锁存机构又可以将转换后的数值累加起来，这样，就可以知道某一段时间内的用电量了。
除了能够监测用电量外，电子式电能表还可以进行短路、漏电、过流、失压及过压自动保护，从而有效地防止电器出现短路、漏电等现象，保护电器安全运行。
电子式电能表的优点也很明显，无论是测量精度、可靠性、维护性或是环保性都比普通的机械式电能表好很多。
电子式电能表可以准确地记录用电量，而机械式电能表往往会因损坏或脱落而出现偏差，这样就造成数据不准确的情况。
而且，电子式电能表的测量间隔更短，可以准确读取用电量，使用起来更加方便。
此外，电子式电能表在维护和环保方面比机械式电能表要更好，电子式电能表更加环保，无需在现场开关电源，也不需要定期校验，可以降低成本与环境污染。
尽管电子式电能表具有众多优势，但在安装和使用过程中仍然存在一定的难度。
由于电子式电能表结构比较复杂，对安装人员的技术要求也较为严格，另外由于电子式电能表的动态性能是由电子技术和计算机技术完成的，要求使用者在保证电子系统、计算机系统及其相关软件程序的可靠性方面投入更多的精力，从而增加了使用成本。
电子式电能表是电能表发展的一个重大里程碑，它的发展对于优化能源利用，提高行业用电效率，满足用户的用电需求，节约能源，保护环境都有着一定的重要作用。
作为一种重要的节能器具，电子式电能表应该得到更多支持和大力推广，以促进电能的安全、合理、环保的使用。
单相电子式电能表和感应式电能表的区别
单相电能表主要用于家庭电能测量，用途广泛。
目前单相点电能表按照工作原理主要分为单相感应式电能表和单相电子式电能表。
1、单相感应式电能表感应式电能表采用的是电磁感应的原理把电压、电流、相位转变成磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴（蜗杆）带动此轮驱动计度器的鼓轮转动，转送的过程即是电量累积的过程。
因此，感应式电能表的好处就是直观、动态连续、停电不丢数据。
单相感应式电能表工作原理：当把电能表接入被测电路时,电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过,这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通。
（添加电磁感应的公式及原理图）交变磁通穿过铝盘,在铝盘中感应出涡流。
涡流又在磁场中受到力的作用,从而使铝盘得到转矩（主动力矩）而转动（添加产生涡流的原理图）。
负载消耗的功率越大,通过电流线圈的电流越大,铝盘中感应出的涡流也越大,使铝盘转动的力矩就越大。
即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。
功率越大,转矩也越大,铝盘转动也就越快。
铝盘转动时,又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用,制动力矩与主动力矩方向相反。
制动力矩的大小与铝盘的转速成正比,铝盘转动得越快,制动力矩也越大。
当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时,铝盘将匀速转动。
负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。
铝盘转动时,带动计数器,把所消耗的电能指示出来。
2、电子式电能表电子式电度表是利用电子电路,芯片来测量电能的,用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号,用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号,利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法,并对电能进行累计,然后输出频率与电能成正比的脉冲信号。
脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示,或送微机处理后进行数码显示。
由于应用了数字技术,近年来分时计费电能表、预付费电能表、多用户电能表、多功能电能表纷纷登场,进一步满足了科学用电、合理用电的需求。
电子式电能表的工作原理
电子式电能表的工作原理
电子式电能表是在数字功率表的基础上进展起来的，它采纳乘法器实现对功率的测量，其工作原理如图1所示。
被测高电压u、大电流i 经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器M，乘法器M完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与—段时间内的平均功率成正比的直流电压U0，后再利用电压/频率转换器，U0被转换成相应的脉冲频率f0，即得到f0正比于平均功率，将该频率分频，并通过一段时间内计数器的计数，显示出相应的电能。
图1 全电子式电能表的工作原理
由电子式电能表的测量原理可以看出电子计量模块从结构功能上可以分为以下三个部分：
第一部分：电压、电流输入回路，是将被测功率的电压和电流分别通过分压器和互感器变换为适合于电子式电能表乘法器所需要的小电压送至乘法器。
其次部分：乘法器。
乘法器是用来完成两个电量(如电压、电流)相乘运算的器件。
由全电子式电能表工作原理可以看出，乘法器是全电子式电能表的核心，它的精确度直接影响着电能表的精确度。
依据所采纳乘法器的不同，可以将全电子式电能表做进—步划分。
乘法器主要有模拟乘法器和数字乘法器两大类。
模拟乘法器又有晶体管阵列平方乘法器、热偶乘法器、对数—反对数型乘法器、
可变跨导型乘法器、双斜积分乘法器、霍尔效应乘法器、时分割乘法器等多种。
数字乘法器则是以微处理器为核心，采纳A/D转换器将电压和电流进行数字化相乘。
第三部分：变换器也称电压—频率转换电路。
因乘法器输出的是一个模拟量(直流电压)，用电压表(数字式表)测量这个电压，用功率单位(W或KW)表示的测量结果就是功率值。
测量电能则需将这个电压转换成相应的脉冲数，在一段时间内所累计的脉冲数，才是要测的电能量。
电子式电能表原理
电子式电能表工作原理及调试方法第一节电子式电能表概述一、电子式电能表发展历史20世纪40年代:诞生于欧洲20世纪80年代之前:主要用于标准表、高精度表和检验装置20世纪80年代末、90年代初：国外推出全电子电子表（斯伦贝谢兰吉尔、 GE），电子表迅猛发展，但价格昂贵。
20世纪90年代初:国内推出全电子电能表2000年以后：国内电子表在电网改造中大批量推广应用，设计水平、生产工艺水平非常成熟，价格越来越低，目前已成为电能计量的主流产品。
二、电子式电能表的分类根据分类方法的不同,通常有以下几种：1、按规格：单相电子表、三相电子表。
2、按接线方式：直接接入式、经互感器接入式。
3、按功能：有功电子式电能表、无功有功电子式电能表、有功无功组合电子式电能表、有功多费率电子式电能表、多功能电子式电能表。
三、电子式电能表的优点近几年来电子式电能表之所以发展如此迅速，是因为它与感应式电能表相比，在性能和功能方面有着明显的优势。
性能对比见下表感应式电能表与电子式电能表性能表比较L L i(t)u i(t)第二节电子式电能表的基本结构一、电子式电能表的原理构成电子式电能表通常由以下几部分组成：电流变换电路、电压变换电路、计量芯片、MCU 、显示部分、接口部分、电源部分、外壳。
二、电流变换电路、电压变换电路电流变换电路、电压变换电路作用是将大电流、高电压转换成微小电压信号，输入至电能计量芯片的乘法器。
1、电流变换电路有两种 :一种是采用电流互感器,优点是电表与电网隔离，电表抗干扰性能好，缺点是体积大成本高。
2、电压变换电路另一种是采用分压网络,优点是线性好、成本低，缺点是不能实现电气隔离。
以单相电子表为例，以L （火线）为公共地，V2P为输入至计量芯片电压通道的电压，分压网络如下：U 为火线和中线之间的电压,若=220V ，将阻值代入上式，计算出V2p=124mV 分压网络将高电压变换成毫伏级微小电压，输入计量芯片。
三、测量部分测量部分将电压变换电路输出的电压信号和电流变换电路输出的电压信号进行运算，得到电功率信号。
单相电子式电能表的区域电网动态平衡与优化研究
单相电子式电能表的区域电网动态平衡与优化研究随着社会的发展和人们对能源的需求增加，电力系统在承载大量负荷的同时也面临着巨大的压力。
为了实现电力系统的动态平衡和优化，单相电子式电能表在区域电网的运行中起着重要的作用。
本文将对单相电子式电能表的区域电网动态平衡与优化进行研究，以深入了解其原理和应用。
一、单相电子式电能表的原理及结构单相电子式电能表是一种电力计量设备，通过电子技术将输入电能转换为电信号进行计量，并实现对电能的记录和显示。
其主要原理为利用电流和电压的乘积来计算电能的消耗。
单相电子式电能表通常由电流传感器、电压传感器、微处理器和LCD显示屏等部分组成。
电流传感器用于测量电能表的负载电流，一般采用霍尔传感器或电流互感器来实现。
电压传感器测量设备的输入电压，以便计算负载的功率。
微处理器用于将电流和电压的信号转换为计量单位，并实现计算功能。
LCD显示屏用于显示计量结果和其他相关信息。
二、区域电网动态平衡的重要性区域电网动态平衡是指根据电网中负荷的变化情况，通过调整电源和负荷之间的平衡关系，使得电网中的电压和频率能够保持在合理的范围内。
区域电网动态平衡的重要性体现在以下几个方面：1. 稳定供电：电网中负荷的变化会引起电压和频率的波动。
通过实现区域电网的动态平衡，能够有效地控制这些波动，确保电力供应的稳定性和可靠性。
2. 节约能源：电网的动态平衡能够使得负荷与供电之间的关系更加匹配，减少供电损耗和电网损耗，从而提高整体能源利用率。
3. 降低成本：区域电网动态平衡能够有效降低电网的运营成本，提高电力系统的经济性。
三、单相电子式电能表在区域电网动态平衡与优化中的应用1. 负荷监测：单相电子式电能表可以实时监测用户的负荷情况，包括电流、电压和功率因数等参数。
通过对这些参数的监测，可以分析负荷的变化趋势和峰值负荷，为电网的动态平衡提供参考。
2. 负荷控制：单相电子式电能表可以根据负荷的变化情况，通过调整功率因数或者控制器动态调整电压输出，以实现负荷的控制和平衡。
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第四节 单相预付费电能表
一、基本原理 二、IC卡技术 三、主要性能指标及
功能
一、基本原理
单相预付费电能表原理框图如图3-25所 示。
一、基本原理
工作原理： 测量模块为表计核心，它和普通电子 式单相电能表采用相同技术输出功率脉冲 到微处理器。微处理器接收到测量部分的 功率脉冲进行电能累计，并且存入存储器 中，同时进行剩余电费递减，在欠费时给 出报警信号并控制跳闸。它随时监测IC卡 接口，判断插入卡的有效性以及购电数据 的合法性，将购电数据进行读入和处理。
第二节 全电子式电能表的结构和工作原理
一、输入变换电路
二、乘法器电路
三、电压／频率转换器 四、分频计数器
五、显示器
一、输入变换电路
输入电路的作用，一方面是将被测信
号按一定的比例转换成低电压、小电
流输入到乘法器中；另一方面是使乘 法器和电网隔离，减小干扰。
一、输入变换电路
（一）电流输入变换电路 1．锰铜片分流器 以锰铜片作为分流电阻RS，当大电流i （t）流过时会产生相应的成正比的微弱电压 Ui（t），其数学表达式为 Ui（t）＝i（t）R
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
机电式电能表主要由感应式测量机构、 光电转换器和分频器、计数器及显示器四大 部分组成，工作原理框图如图3-1所示。
§ 感应式测量机构的主要作用是将电能信号转 变为转盘的转数 § 光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
一、单向脉冲式电能表
二、乘法器电路
模拟乘法器是一种完成两个互不相关的模拟 信号（如输入电能表内连续变化的电压和电流） 进行相乘作用的电子电路，通常具有两个输入端 和一个输出端，是一个三端网络，如图3-15所 示。理想的乘法器的输出特性方程式可表示为 UU (t ) KU X (t )UY (t )
二、乘法器电路
第五节 三相三线电子式多功能电能表
一、常用术语 二、工作原理 三、主要性能 四、规格和主要技术参
数
一、常用术语
1．测量单元 产生与被计量的电能量成正比例输出的 电能表部件。 2．数据处理单元 对输入信息进行数据处理的电能表部 件。 3．多功能电能表 由测量单元和数据处理单元等组成，除 计量有功（无功）电能外，还具有分时、测 量需量等两种以上功能，并能显示、储存和
（1）时钟准确度：日误差 ≤土0.5S ／天 （2）停电后数据保持时间：≥10年 （3）电能计度器容量：99999.9 kW·h （4）需量计度器容量：99.9999kW （5）绝缘耐压：≥2000V(AC) （6）功耗（LCD显示）：≤2VA （7）启动电流：0.4％Ib （8）电池功耗（停电不显示时）：
三、主要性能指标及功能
2．主要功能 （1）计量功能。计量有功电量，有功＝正向有 功十反向有功。
（2）功率脉冲输出。脉冲宽度80±5ms，空触
点输出，同时有脉冲LED指示。
（3）负荷控制。具有超功率自动断电的负荷控
制功能，可以设置功率限额以及允许次数，当
平均功率大于限额后，电能表跳闸并显示当时
的功率。使用用户购电卡插入电能表可以恢复
第二节 全电子式电能表的结构和工作原理
电子式电能表工作原理框图如图3-10所示 被测量的高电压u、大电流i经电压和电流 变换器转换后送至乘法器，乘法器完成电压和 电流瞬时值相乘，输出一个与一段时间内的平 均功率成正比的直流电压U，然后再利用电压 ／频率转换器，U被转换成相应的脉冲频率f， 将该频率分频，并通过一段时间内计数器的计 数，显示出相应的电能。
五、显示器
目前常见的电子式电能表显示器件有三种： 液晶（LCD）、发光二极管（LED）、荧光管 （FIP）。 § 液晶显示器（LCD）是利用液晶在一定电场下发生 光学偏振而产生不同透光率来实现显示功能的。液 晶显示器在静态直流电场下寿命很短（一般为几千 小时），而在动态交变电场下寿命很长（可达20万 h）；除具有长寿命的优点之外，还具有功耗小 （小于10µA），在有一定采光度时显示对比强等优 点。 § 发光二极管（LED）是利用特殊结构和材质的二极 管在施加正向工作电压、具有一定工作电流时，发 出某一特定波长的可见光来实现显示功能的。具有
十、读表
1．直接读表 表内显示可以设定为固定项目显示或 循环显示。固定显示时，用户只要按遥控 器上的“数字键”、“上移”或“下移” 键显示相应功能顺序号项内容，按复位或 记忆键显示回到“00 X X X X X X”项 2．最大需量清零 最大需量清零是将当前电能表内电 量、最大需量冻结保存。按清零键后电能
第三节 单相电子式复费率电能表
一、常用术语 二、工作原理 三、主要功能 特点 四、规格 五、基本误差 六、主要技术 指标 七、显示功能
一、常用术语
1．复费率电能表
有多个计度器分别在规定的不同费
率时段内记录交流有功或无功电能的电
能表。
2．费率计度器
由贮存器（用作贮存信息）和显示
器（用作显示信息）二者构成的电-机械 装置或电子装置，能记录不同费率的有 功或无功电能量。
二、乘法器电路
（二）数字乘法器 采用数字乘法器的全电子式电能表的基 本结构框图如图3-20所示。 微处理器控制双通道A／D转换，同时对 T 1 电压、电流进行采样，由微处理器完成相乘 P u (t ) i (t )dt T 0 功能并累计电能。平均功率表示为
以△t为时间间隔将上式中的 1 N P u (k ) i (k ) 积分做离散化处理，即对电压、 T k 1 电流同时进行采样，则
二、双向脉冲式电能表
一、单向脉冲式电能表
单向脉冲式电能表的光电转换器主要包 括光电头和光电转换电路两部分。
1．光电头
光电头由发光器件和光敏器件组成。 两种典型光电头的安装结构如图3-3所 示。图3-3（a）为穿透式光电头，图3-3 （b）是反射式光电头。
一、单向脉冲式电能表
2．光电转换电路
一种最基本的光电转换电路如图3-4所 示。当光敏管接收到较强的光照时，处于导通 状态，光电流增加，V1导通，作用到V2和V3组 成的射极耦合放大器上，使输出电压呈高电 平；反之，当光敏管接收到的光照较弱时，处 于截止状态，相应的输出电压呈低电平。
三、主要性能指标及功能
（4）防窃电功能。具有自动检测短接电流 回路的防窃电功能，当短接进出线时，电能 表显示“O”并且记录窃电次数。 （5）显示。LCD显示可以设置自动及手动 （按钮切换）方式， （6）报警显示。当电能表自检出现故障 时，显示故障。 （7）预付费功能。使用购电卡将购电量送 入电能表，电能表按设定的费率递减，当剩 余电费小于设定的报警门限时，电能表跳 闸，提醒用户去购电；此时插入购费率计度器（含驱动电路）、时间开
关及逻辑电路等构成，进行费率时段电能测
量和显示的单元。
5．峰、平、谷电量
电力系统日负荷曲线高峰时段电能量称
峰电量，低谷时段的电能量称谷电量，计量
二、工作原理
单相电子式复费率电能表的工作原理框图如 图3-24所示。
二、工作原理
工作原
九、遥控器编程
（1）进入编程状态。按“编程”键，此时 显示“99-0”，依次在数码管闪烁位输入6 位密码，密码正确后进入编程状态。 （2）选定编程项。进入编程状态后，左边 两位数码管显示编程项目号，用遥控器上的 数字键“0～9”或者按“上移”或“下移” 键，改变到要编程的项目号。 （3）输入数据。按“右移”键选择数据 位，其闪烁位可用数字键“0～9”或“上 移”“下移”键输入数字。
二、IC卡技术
§ IC卡是集成电路卡（Intergrated Circuit Gard）的简称。它将集成电路镶在塑料卡
片上。
§ 它与磁卡比较有接口电路简单、保密性
好、不易损坏、存储容量大、寿命长等特
点。
§ IC卡中的芯片分为不挥发的存储器（也称
存储卡）、保护逻辑电路（也称加密卡） 和微处理单元（也称CPU卡）三种
七、显示功能
（1）数码管显示。左边2位指示功能序 号，右边6位指示内容 （2）峰平谷指示灯。峰、平、谷指示灯 中的一个亮依次代表右边6位显示为峰电 量、平电量、谷电量；峰、平两灯齐亮表 示尖峰电量；三灯全亮表示总电量。 （3）欠压指示灯。内部电池欠压时此灯
八、遥控器功能
（1）记忆键：编程时，将调整正确的数据
一、输入变换电路
2．电流互感器
采用普通互感器（电磁式）的最大优点是 电能表内主回路与二次回路、电压和电流回路 可以隔离分开，实现供电主回路电流互感器二 次侧不带强电， 并可提高电子式电能表的抗干扰能 力。其原理框图如图 i (t ) 3-12所示。 u (t ) iT (t ) RL RL 其数学表达式为 K
三、主要性能指标及功能
1．主要参数 （1）准确等级：1.0级； （2）电流规格：5（20），10（40） A； （3）电压回路功耗：＜2W； （4）工作电压范围：（70%～130%） Ue； （5）脉冲常数：5（20）A， 3200imp/（kWh）；10（40）A， 1600imp/（kWh）；
三、电压／频率转换器
电子式电能表常用的双向积分式电压／ 频率转换器的原理电路如图3-21所示。
1 1 f Ui Ui 输出电压U0的频率 T 2 RC(U1 U 2 )
四、分频计数器
所谓分频，就是使输出信号的频率分为 输入信号频率的整数分之一；所谓计数，就 是对输入的频率信号累计脉冲个数。 图3-23为分频计数器原理框图和脉冲波形。
I
一、输入变换电路
（二）电压输入变换电路 1．电阻网络
采用电阻网络的最大优点 是线性好、成本低，缺点 是不能实现电气隔离。
一、输入变换电路
（二）电压输入变换电路 1．电阻网络
实用中，一般采用多级（如3级）分 压，以便提高耐压和方便补偿与调试。典型 接线如图3-13所示。