电工仪表与测量第二十一讲电能的测量

课时授课计划授课日期

授课节次

授课班级

课题：第七章电能的测量

教学

目的

了解感应系电能表的结构，电路和磁路

了解感应系电能表的工作原理和单相电能表的接线教学

重点

感应系电能表的结构，电路和磁路；单相电能表的接线

教学

难点

感应系电能表的工作原理

教学

准备

教案，教材，习题册

教学

方法

讲述法

教学过程1、课堂组织： 5 分钟

2、复习旧课，导入新课： 5 分钟

问：电能和电功率的区别是什么？

答：1）电功率是电压和电流的乘积，电能等于功率与时间的乘积。

2）在测量发电机发出多少电能或负载吸收多少电能时，测量仪表不仅要反映出发电机发出多少功率或负载吸收多少功率，而且还要反映出功率延续的时间，

即要反映出电能随时间积累的总和。电能表就是用来测量某一段时间内，发

电机发出多少电能或负载吸收多少电能的仪表。

3、讲授新课： 70 分钟

课时授课计划

教学过程一、电能表的分类

1、电能表就是电度表。电能表按其结构、工作原理和测量对象等可以分为许多类，且分类方法也很多。按结构和工作原理可分为电气机械式电能表和数字式电能表两大类。电气机械式电能表又分为电动系和感应系两类。

2、电动系电能表相当于把电动系功率表的游丝去掉，采用多少个活动线圈，加上换向装置，让它的活动部分可以连续转动，从而进行电能测量。用来测量直流电能的电能表就是电动系电能表。由于电动系电能表结构复杂、造价高，所以对于需要量大、用来测量交流电能的电能表不宜采用电动系结构。

3、感应系电能表是用于交流电能测量的仪表，它的转动力矩较大，结构牢固，价格便宜。

目前仍是国内外大量使用的一类交流电能表。

二、感应型电能表

1、由一个或几个固定的交流电磁铁产生的磁场与其在可动导体元件中感应的电流相互作用而工作的仪表称为感应仪表。它的主要用途是测量交流电能。本章以单相电能表为例说明其结构、工作原理、误差及调整方法。

2、感应系电能表作为测量的专用仪表，在电力系统的发电，供电和用电的各个环节中，得到了广泛的应用。感应系电能表的种类、型号尽管很多，但是它们的基本结构都是相似的。

3、感应型电能表的结构和工作原理

感应系单相交流电能表有切线型和射线型二种形式，图是它的结构示意图，两种结构的主要区别是铁心平面安放位置不同。

○1.电压线圈

○2.电流线圈

○3.铝盘

○4.转轴

○5.上轴承

○6.下轴承

○7.蜗轮、蜗杆

○8.永久磁钢

○9.计数装置

○10.端纽

○11.铭牌

3.1 感应型电能表的结构

图中包括以下几个主要部分测量机构

（１）驱动元件：即产生转动力矩的元件，包括固定线圈的可动铝盘。固定线圈有电压线圈１，与负载并联；电流线圈２，与负载串联，二线圈产生的三个交变磁通，都穿过铝盘，故名为“三磁通”铝盘在磁通作用下感应涡流，并与磁通相互作用，产生电磁力。

（２）制动元件：为使铝盘在不同转动力矩作用下能产生不同转速，需要有一个与速度成一定比例的制动力矩，电能表制动力矩由永久磁铁５与铝盘组成。因此永久磁铁产生的制动力矩方向总是与转矩方向相反。

（３）积算机构：用来计算电能表铝盘的转数，以实现电能的测量和积算。它包括安装在转轴上的蜗杆６、蜗轮７、计数器——齿轮和字轮。

3.2 补偿调整装置（如轻载调整、相角调整、温度补偿等）。

3.3 ．辅助部件（表盖、底座、基架端钮盒和铬牌等）。

感应型电能表的结构1

3.4 感应型电能表工作原理

（1）电压线圈通入交流电压之后，产生ΦU ，ΦU分为两部分交变磁通；

穿过铝盘的部分ΦU1称为工作磁通；

不穿过铝盘而自行闭合的部分ΦL称为非工作磁通；

调节ΦL大小可以改变ΦU1 与电压Ｕ的相位差；

电流线圈通入负载电流后，产生交变磁通ΦI，ΦI二次穿过铝盘，分别标以ΦI1 、ΦI2 见图。

（2）三个交变磁通Φu1 、ΦI1 、ΦI2 穿过铝盘，分别感应出涡流Iu、Ii，磁通与涡流之间相互作用产生的电磁力矩，驱使铝盘转动

（3）变交磁通Φu1 、ΦI1 、ΦI2 不但所处的空间不同，而且初相也不同。两者结合起来就形成了“移进磁场”。可以证明移进磁场的移进方向是从相位超前的磁通位置移向相位滞后的磁通位置，这也是驱动铝盘转动的方向。

（4）转动力矩由两部分所组成：电压磁通由Φu1与电流磁通所产生的涡流Ii，相互作用而产生，电流磁通ΦI1 、ΦI2与电压磁通所产生的涡流Iu相互作用所产生。我们可以分四个区域来研究电能表力矩的产生

（5）铝盘转动力矩的产生

（6）制动力矩的产生

三、单相电能表的接线

单相电能表的接线应遵从发电机端守则，即电能表的电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联，两线圈的发电机端应接电源的同一极性端。为接线方便，单相电能表都有专门

的接线盒，盒内接有四个端钮，连接时只要按照1、3端接电源，2、4端接负载即可。

4.归纳总结：8 分钟

5.布置作业：2 分钟

习题册

教研组长签名：教务科（盖章）

年月日