第三章_电子式电能表的结构和工作原理
电子式电能表原理
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 )
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。
电子式电能表工作原理
电子式电能表工作原理目前大多应用单相电子式电能表，其中采用步进式马达推动计数器工作，请问电流经取样后是如何使之与步进式马达的推动成正比的？另外有谁知道它所用的集成电路ade7755的引脚功能？也望一并提供。
Ade7755v/F转换器，即电压-频率转换器。
ade7755是用于电能计量设备上的芯片，它将有功功率的信息以频率的形式输出。
有功功率由电流和电压通道信号的乘积通过低通滤波获得。
最后，它被V-F转换，并以频率的形式从F1和F2引脚输出。
同时，CF引脚输出用于电表校正的高频信号。
F1和F2的输出信号可以直接驱动步进电机。
该芯片采用过采样ADC和DSP技术，对温度的灵敏度较低，即使在非常恶劣的温度条件下也能保持较高的测试精度。
由于芯片中设计了抗混叠滤波器，最大限度地降低了片外滤波器的要求，使得片外一阶R-C滤波器的-3dB调谐频率可以扩展到100kHz，这不仅降低了滤波器中的电阻和电容，同时也大大降低了对电阻和电容的精度要求。
电流通道可编程放大器（PGA）可提供4种不同的增益，增益为1/2/8/16倍，适用于不同的锰铜采样电阻。
由于电流和电压通道采用几乎相同的电路（唯一的区别是电流通道有四个不同的增益，而电压通道只有单位增益），因此可以忽略芯片本身造成的电压和电流通道之间的相位匹配误差。
芯片中设计了电源电压检测电路。
当电源电压降至80%VDD时，芯片将自动复位。
检测电路的检测阈值设计为100mV滞环电压范围，以避免电源电压波动噪声引起的重复复位电子电度表功率表工作原理及窃电当电度表连接到被测电路时，被测电路的电压U被施加到电压线圈上，在其铁芯中形成交变磁通量，这是从回路磁极通过铝盘到回路电压线圈铁芯的磁通量φU的一部分；同样，被测电路电流I通过电流线圈后，电流线圈φI的U形铁芯中也应形成交变磁通量。
磁通量由U形成。
铁芯的一端从下到上穿过铝盘，然后从上到下穿过铝盘，返回到U形铁芯的另一端。
电度表的电路和磁路如图6-3所示。
新3章电子式电能表的结构和工作原理
电 能 计 量技术
1.精密电阻输入变换电路 1.精密电阻输入变换电路
安装式电子电能表一般采用锰铜板分流器分流的
输入变换电路。 输入变换电路。 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）， 对电阻的要求： 其数学表达式为 足够高的准确度； 足够大的功率温度系数； Ui（t）＝i（t）R
电 能 计 量技术
第三章 电子式电能表及特种电能表
电 能 计 量技术
电子式电能表和感应式电能表具有相同的计量电能的功能，但两者的结构 和工作原理却截然不同。感应式电能表有电压电磁铁、电流电磁铁、转盘、轴 承、制动元件等部分组成电能测量机构，利用电压电磁铁和电流电磁铁的固定 交变磁场与该磁场在转盘中产生的感应电流的相互作用，产生一驱动力矩，使 转盘以正比于负载功率的转速转动。电子式电能表由电子电路构成，以微电子 电路的工作为基础计量电能，输出频率正比于负载功率的脉冲。电子式电能表 由于没有转盘，又称为静止式电能表，固态电能表。 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。
较好的长期稳定性。
电 能 计 量技术
当i(t)=5A时 Ui=0.875mV 时
送入乘法器 的小信号
流入电能表 的大电流
精密电阻取样
以保证输入电路具有较 高的精度。 高的精度。
u i (t ) = i (t ) Rs
分流用锰铜片 Rs=175
电 能 计 量技术 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3-12所示。 其数学表达式为
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。
《电能计量》教学大纲
《电能计量》教学大纲课程英文名称：electrical energy measuration课程编号：020*******课程类型：必修学时：56 其中：实验学时：0 课外学时：0学分：3.5适用专业：农业电气化与自动化一、课程的性质和任务本课程是农业电气化与自动化专业的一门主要专业课。
通过该课程的学习，使学生掌握交流感应式电能表和电子式电能表的结构和工作原理、互感器的结构和工作原理、电能计量装置的接线方式、自动抄表技术和电能计量现场应用的新技术，为学生今后从事电力系统发、供、用电过程中的电能计量工作打下良好的基础。
二、相关课程的衔接先修课程：《电路》，《模拟电子技术》，《数字电子技术》，《电机与拖动》三、教学的基本要求1．掌握交流感应式电能表和电子式电能表的结构和工作原理2．掌握互感器的结构、工作原理、检验、选择及使用3．掌握电能计量装置的正确接线方式及接线检查方法4．掌握自动抄表技术5．熟悉电能计量现场应用的新技术6．了解电力负荷控制技术四、教学方法与重点、难点教学方法：采用多媒体教学和电能表实物教学。
重点：电能计量装置的正确接线方式及接线检查方法，自动抄表技术。
难点：电能计量装置接线检查的相量图法。
五、建议学时分配表六、课程考核考核方式闭卷考试，平时成绩占20%，期末试卷成绩占80%。
七、教材及主要参考书教材：王月志主编《电能计量技术》中国电力出版社2007.9参考书：[1] 黄伟主编《电能计量技术》中国电力出版社2004.7[2] 杜蒙祥主编《电能计量》中国水利电力出版社2004.7[3] 祝小虹主编《电能计量》中国电力出版社2006.8八、教学内容第一章交流感应式电能表的结构和工作原理1．教学内容（1）单相感应式电能表的结构（2）单相感应式电能表的工作原理（3）三相感应式电能表的结构和工作原理（4）计度器的积算原理2．教学基本要求掌握交流感应式电能表的结构及工作原理。
3．重点、难点重点：交流感应式电能表的工作原理。
电子式电能表工作原理
电子式电能表工作原理目前大多应用单相电子式电能表，其中采用步进式马达推动计数器工作，请问电流经取样后是如何使之与步进式马达的推动成正比的？另外有谁知道它所用的集成电路ADE7755的引脚功能？也望一并提供。
ADE7755 V/F转换器，即电压频率转换器。
ADE7755是用于电能计量设备上的芯片，它将有功功率的信息以频率的形式输出。
有功功率由电流、电压两个通道的信号乘积后经低通滤波得到,最后经V－F转换，以频率的形式从F1、F2管脚输出,同时CF管脚输出高频信号，用于电表的校正，F1、F2输出信号可以直接驱动步进电机。
芯片应用了过采样ADC和DSP相结合的技术，对温度的敏感度很低，即使在很恶劣的温度条件下也能维持高测试精度。
由于片内设计有抗混叠滤波器，最大程度地减小了片外滤波器的要求，使得片外一阶R－C滤波器的－3dB转折频率可以扩展到100KHz，这样不仅减小了滤波器中电阻、电容值，同时也大大减小了电阻、电容的精度要求。
电流通道的可编程放大器（PGA）可提供1/2/8/16倍4种不同的增益，适合于不同的锰铜采样电阻的场合。
由于电流、电压通道采用几乎完全一致的电路（唯一的区别就是电流通道有4种不同的增益，而电压通道只有单位增益），使得由芯片本身引起的电压、电流通道间的相位匹配误差可忽略不计。
片内设计有电源电压检测电路，当电源电压降低到80％VDD时，芯片自动复位，检测电路的检测阈值设计有100mV的滞回电压区间，避免了电源电压上的起伏噪声而引起的反复复位电子电度表功率表工作原理及窃电当电度表接入被测电路后，被测电路电压U加在电压线圈上，在其铁芯中形成一个交变的磁通，这个磁通的一部分ΦU由回磁极穿过铝盘到回到电压线圈的铁芯中；同理，被测电路电流I通过电流线圈后，也要在电流线圈的U形铁芯中形成一个交变磁通Φi，这个磁通由U形成铁芯的一端由下至上穿过铝盘，然后又由上至下穿过铝盘回到U形铁芯的另一端。
电度表的电路和磁路如图6-3所示，其中回磁板4是由钢板冲制而成的，它的下端伸入铝盘下部，与隔着铝盘和电压部件的铁芯柱相对应，以便构成电压线圈工作磁通的回路。
电子式单相电表原理
电子式单相电表原理
电子式单相电表是一种使用电子技术来测量电能消耗的装置。
它的工作原理基于电能测量的基本原理，通过测量电压和电流来确定电能的消耗。
以下是电子式单相电表的工作原理：
1. 电流测量：电子电表通过电流互感器将电流信号转化为低电平信号。
电流互感器是一种电感器，可以将电流信号转化为与之成正比的电压信号。
这样，电子电表可以通过测量电压信号来间接测量电流。
2. 电压测量：电子电表使用变压器将输入电压转化为与输入电流成正比的低电平信号。
这样，电子电表可以通过测量电压信号来间接测量电压。
3. 电能计算：电子电表使用微处理器或专用集成电路来计算电能的消耗。
通过采集和处理电压和电流信号，并结合时间信息，电子电表可以计算出电能的消耗。
4. 数字显示：电子电表使用数码显示器来显示电能的消耗。
数码显示器可以将计算得到的电能数值以数字形式显示出来，方便用户读取。
5. 数据记录：电子电表通常具有数据记录功能，可以记录电能消耗的历史数据。
这些数据可以用于分析电能使用情况，帮助用户了解和管理电能消耗。
总结而言，电子式单相电表通过测量电压和电流来间接测量电
能消耗，并利用微处理器或专用集成电路进行计算和显示。
它具有精准度高、功能丰富、数据可记录等优点，是现代电能计量的重要工具。
单相预付费电子式电能表的原理与应用
单相预付费电子式电能表的原理与应用电能表是用于测量和记录电能消耗的设备，随着科技的进步，电能表也得到了许多改进和创新。
单相预付费电子式电能表作为一种新型的电能表，在电力管理和使用方面起到了重要的作用。
本文将介绍单相预付费电子式电能表的原理和应用。
一、原理单相预付费电子式电能表的工作原理基于电能计量和费用计算。
它由电流互感器、电压互感器、电能计量芯片、显示屏、控制器等组成。
其工作过程如下：1. 电流互感器和电压互感器：单相预付费电子式电能表通过电流互感器和电压互感器来测量电流和电压。
电流互感器是用于测量并降低高压电流，而电压互感器是用于测量并降低高压电压。
通过互感器，电能表可以获取准确的电流和电压数值。
2. 电能计量芯片：电能计量芯片是电能表的核心部件，用于计量电能的消耗。
它通过对电流和电压进行采样和计算，实时地记录电能的使用情况。
经过电能芯片的计算和处理，可以得出用户所消耗的电能量。
3. 显示屏和控制器：显示屏和控制器是用户与电能表进行交互的界面设备。
显示屏用于显示电能的使用情况、剩余金额等信息，方便用户了解自己的电能消耗情况。
控制器则用于进行充值、查询余额、设置功能等操作。
二、应用单相预付费电子式电能表具有以下应用场景和优势：1. 居民用户：单相预付费电子式电能表可广泛应用于居民用户的电力管理中。
通过预付费方式，用户可以提前充值电力，并通过显示屏实时了解自己的电能使用情况和剩余金额，提高用电的主动性和节能意识。
2. 商业用户：商业用户的电力消耗通常较大。
采用单相预付费电子式电能表可以更好地控制电力使用的成本，避免因为大额电费账单而产生的不必要的经济压力。
同时，商业用户也可通过电能表的智能功能实时监测用电情况，进行用电量分析，优化用电策略。
3. 对电力公司的利益保护：使用单相预付费电子式电能表可以有效防止电力盗窃和欠费行为的发生。
采用预付费方式后，电力公司可以在用户将电力全部消耗完之前预收费用，确保用户按照实际使用情况进行电费充值，维护了公司的经济利益。
电子式电能表的组成
电子式电能表的组成为了能将被测电压、电流变为代表被测功率的标准脉冲，并显示所计电能值，电子式电能表一般由输入级、乘法器、变换器、计数显示控制电路、直流电源等部分组成。
其中乘法器和变换器组成电能计量单元电路。
（1）输入级输入级的作用是将被测的高电压（几十伏或几百伏）和大电流（几安至几十安）转换成电子电路能处理的低电压（几十毫伏至几伏）和小电流（几毫安）输人到乘法器中，并使乘法器和电网隔离，减小干扰。
电压采样器和电流采样器构成了表计的输入级，电压采样可采用电压互感器或分压电阻，电流采样可采用电流互感器或锰铜分流器，它们与乘法器、U／f 转换器或D／f转换器共同构成了电子式电能表的电能测量单元。
（2）乘法器乘法器是实现被测电压、电流相乘，并输出功率的器件，它是电子式电能表的关键部分。
常用的乘法器可分为模拟乘法器和数字乘法器。
①模拟乘法器。
模拟乘法器分为时分割乘法器、霍尔乘法器和热电转换型乘法器。
目前采用较多的是时分割乘法器，又称PWM乘法器。
它实质上是一个脉宽、幅度调制器。
两路输入信号中的一路对脉宽进行调制，另一路对幅值进行调制，被调制的脉冲信号的直流分量就是两路输入信号的乘积。
时分割乘法器的制造技术成熟且工艺性好，原理先进，具有很好的线性度和很高的准确度，但与数字乘法器相比，功能扩展较难。
②数字乘法器。
数字乘法器可分为高精度A／D型乘法器和DSP型乘法器。
A／D型乘法器的作用，就是对输入的交流电压、电流波形进行分时采样，把模拟量变成数字量，然后由CPU对电压、电流数字量进行相乘、相加，计算功率，对时间积分得到电能。
DSP芯片也称数字信号处理器，它除具有A／D转换器的交流采样功能外，还肩负CPU数据处理的一部分功能，大大减轻了CPU的工作负荷，使整机的功能得到进一步加强。
（3）转换器转换器是把乘法器输出的代表有功功率的信号变为标准脉冲，并且用脉冲频率的高低来代表功率的大小，它和计数器一起实现电能测量中的积分运算。
三相四线电子式电表首要构造及作业原理
三相四线电子式电表首要构造及作业原
理
三相电子式预付费电能表是选用进口专用大计划集成电路，16位A/D改换、数字乘法器、运用数字采样处理技能及SMT技能制作的新式外表。
作业原理：电能表由分压器获得电压采样信号，电流互感器获得电流采样信号，经乘法器得到电压电流乘积信号，再经频率改换发作一个频率与电压电流乘积成正比的计数脉冲。
电子式三相四线预付费电能表具有电能计量、负荷操控和用户信息处理等多种功用的新式IC卡式预付费电能表，该表是其时改造用电体系、完毕电能商品化、处理收费难及调度电网负荷状况的志趣商品。
本系列电子式三相电能表接入办法有两种：直接接入式或经互感器接入式。
该商品各项功用方针契合GB/T17215.321-2008《1级和2级接连式沟通有功电度表》和GB/T18460.3-2001规范中对电子式三相预付费电能表的悉数技能央求。
电能信号继电器供电局处理体系数据存贮电路体系LCD闪现体系电量输入输出IC卡CPU三相四线电子式电能表均选用最新微电子技能，用于计量额外频率为50/60Hz的三相沟通有功电能，关
于正反向用电对等计量。
本系列电子式三相电能表接入办法有两种：直接接入式或经互感器接入式。
电子电表的原理
电子电表的原理
电子电表是一种现代化的电力测量装置，其原理基于电能与电路中的电流和电压之间的关系。
电子电表采用了数字电路和微处理器技术，可以精确测量电流、电压和功率，并实时计算电能的消耗。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 电流测量：电子电表通过将电路中的测量电流引入一个低阻抗的电流传感器，如电流互感器（CT）或霍尔传感器。
传感
器将电流信号转换成相应的电压信号，供后续的数字电路进行处理。
2. 电压测量：电子电表通过将电路中的测量电压引入一个精确的电压分压电路，如电压变压器（PT）。
电压分压电路将高
压信号转换成低压信号，以便于后续的数字处理。
3. 功率计算：电子电表通过电流和电压信号的采样与测量，计算出瞬时功率（即时功率）。
它通过将电流信号与电压信号相乘得到瞬时功率值。
4. 电能计算：电子电表通过将瞬时功率值进行累积，计算出电能的消耗。
它将瞬时功率值与时间间隔进行积分，得到消耗的总电能。
5. 显示与通信：电子电表通过内置的显示屏，将电能的消耗以数字形式展示给用户。
同时，它还可以通过通信接口将数据传
输给外部设备，实现与其他系统的连接和数据交互。
总之，电子电表通过测量电流、电压和功率，以及计算瞬时功率和累积电能的方式，实现对电能消耗的准确测量与计量。
它的数字化和智能化特点，使得电能管理更加方便和高效。
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。
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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。
输出电压U0的频率
1 1 f Ui Ui 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。
三、主要功能特点
（1）4种费率、10个时段
（2）最大需量计算采用滑差式 （3）当前一分钟平均功率的显示
（4）5V／80ms有源或无源光电隔离电能脉冲输出
（5）停电时间累计 （6）具有红外遥控编程、RS485通信接口
（7）可用12V外接电源掌上电脑红外抄表
（8）可设固定显示和循环显示方式 （9）可记录3个月（本月、上月、上上月）的有功总电
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
八、遥控器功能
（5）清零键：在电能表最大需量需要清零时按此键可 将最大需量值清零。 （6）复位键：编程状态时按此键退出编程，正常工作
时按此键显示功能序号00项。
（7）数字键。数字键0～9在编程状态时用于修改数码 管闪烁位的数值，正常工作时用于查看功能序号项数 据。 （8）自检键。用于检查数码管各段显示是否正常。
电能量称平电量，三者之和为总电量。
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
工作原理:
电流、电压采样电路是将流过线路的大电流和外部 220V交流电压变换为合适的小电流、小电压信号，经电
能专用集成电路转换成随功率变化的脉冲信号。单片微
处理器接收到功率脉冲信号后进行电能累计，数据存入 存储器中，同时读取时钟信号，按照预先设定好的时段 分时计量，将数据输出到显示器中显示，并且随时接收 串行通信口的通信信号进行数据处理。
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。
二、双向脉冲式电能表
• 双向脉冲式电能表具有双向计度的功能，既能测量正 向消耗电能，又能测量反向消耗电能。 • 双向脉冲式电能表光电转换及双向脉冲输出控制电路 如图3-8所示。
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。具有温度范围宽（﹣40～85 ℃）、在弱光背景下显示醒 目和低成本等优点；缺点是寿命短（一般为3万～5万h）、耗电大 （一般5～10mA）、露天下显示不清等。 • 荧光显示板（FIP）是利用特种荧光物质在一定电场和一定红外线热 能下产生一定亮度的可见荧光来实现显示功能的。除成本高缺点外， 其优缺点和发光二极管基本相同。
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-互感器 采用互感器的最大优点是可实现一次侧和二次侧的 电气隔离，并可提高电能表的抗干扰能力，缺点是成本 高。其电路图如图3-14所示。 其数学表达式为u（t）＝KU uU（t）
第二节 全电子式电能表的结构和工作原理
全电子电能表的优点是准 确度高、频带宽、体积小，适 合遥控、遥测功能。 缺点是结构复杂、价格昂贵。
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。
八、遥控器功能
（1）记忆键：编程时，将调整正确的数据记忆，同时功
能号递增一位；读表时，显示“00”项功能序号。
（2）右移键。编程时循环移动要调整的数据位；在正常 工作状态下，该键为循环显示和固定显示转换开关。
（3）上移及下移键。编程时，用以增、减闪烁位的数值；
正常工作时，用以增、减显示项功能序号。 （4）编程键：在需要对电能表进行编程时按此键2秒钟便 可进入编程状态。
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。按清零键后电能表自动将上月电量、需量等数 据存入上上月保存，将当前电量、需量等数据存入上月 保存，当前需量清零，以后依次类推
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。 3．电能测量单元 由被测量输入回路、测量等部分构成，进行有功 或无功电能计量的单元。
一、常用术语
4．费率时段控制单元
由费率计度器（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，计量峰、谷时段以外的
第三章
第三章 电子式电能表的结构和原理
第一节 机电式电能表的结构和工作原理 第二节 全电子式电能表的结构和工作原理 第三节 单相电子式复费率电能表 第四节 单相预付费电能表 第五节 三相三线电子式多功能电能表
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。
一、单向脉冲式电能表
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、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3-12所示。 其数学表达式为
i(t ) u (t ) iT (t ) RL RL KI
• 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数转换为电脉冲 • 分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信 号进行分频、计数，从而得到所测量的电能。 • 显示器的作用是把电能表所测量的电能用电子器件显示出来， 以方便读取数据。
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
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常亮显示 （4）电能脉冲指示灯。用于指示用户用电负载情况
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 八、遥控器功能 九、遥控器编程 十、读表
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
能、各费率电能、最大需量及需量发生的时间等信息。
（10）遥控器可全面显示所有功能项，并可方便编程。
四、规格
五、基本误差
六、主要技术指标
（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）：≤0.4μ A （9）工作温度：﹣20～﹢50 ℃ （10）存储和运输温度：﹣25～﹢50 ℃ （11）湿度：≤75％。
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。 它还将数据输出到相应的显示器中显示。