電能表是個什麼東東?又是怎麼工作的

2020-12-25 小亮談電氣

電能表又稱電度表,它是一種用來計算用電量(電能)的測量儀表。電能表可分為單相電能表和三相電能表,分別用在單相和三相交流電路中。

1 電能表的結構與原理

根據工作方式不同,電能表可分為感應式和電子式兩種。電子式電能表是利用電子電路驅動計數機構來對電能進行計數的,而感應式電能表是利用電磁感應產生力矩來驅動計數機構對電能進行計數的。感應式電能表由於成本低、結構簡單而被廣泛應用。

單相電能表(感應式)的外形及內部結構如圖所示。

單相電能表內部垂直方向有一個鐵芯,鐵芯中間夾有一個鋁盤,鐵芯上繞著線徑小、匝數多的電壓線圈,在鋁盤的下方水平放置著一個鐵芯,鐵芯上繞有線徑粗、匝數少的電流線圈。當電能表按圖示的方法與電源及負載連接好後,電壓線圈和電流線圈均有電流通過而產生磁場,它們的磁場分別通過垂直和水平方向的鐵芯作用於鋁盤,鋁盤受力轉動,鋁盤中央的轉軸也隨之轉動,它通過傳動齒輪驅動計數器計數。如果電源電壓高、流向負載的電流大,則兩個線圈產生的磁場強,鋁盤轉速快,通過轉軸、齒輪驅動計數器的計數速度快,計數出來的電量更多。永久磁鐵的作用是讓鋁盤運轉保持平衡。

三相三線式電能表的內部結構如圖所示。從圖中可以看出,三相三線式電能表有兩組與單相電能表一樣的元件,這兩組元件共用一根轉軸、減速齒輪和計數器,在工作時,兩組元件的鋁盤共同帶動轉軸運轉,通過齒輪驅動計數器進行計數。

三相三線式電能表的內部結構

三相四線式電能表的結構與三相三線式電能表類似,但它內部有三組元件共同來驅動計數機構。

2 單相電能表的接線

電能表在使用時,要與線路正確連接才能正常工作,如果連接錯誤,輕則會出現電量計數錯誤,重則會燒壞電能表。在接線時,除了要注意一般的規律外,還要認真查看電能表接線說明圖,按照說明圖來接線。

單相電能表的接線

圖(b)中圓圈上的粗水平線表示電流線圈,其線徑粗、匝數小、阻值小(接近零歐),在接線時,要串接在電源相線和負載之間;圓圈上的細垂直線表示電壓線圈,其線徑細、匝數多、阻值大(用萬用表歐姆擋測量時為幾百至幾千歐),在接線時,要接在電源相線和零線之間。另外,電能表電壓線圈、電流線圈的電源端(該端一般標有圓點)應共同接電源進線。

3 三相電能表的接線方式

三相電能表可分為三相三線式電能表和三相四線式電能表,它們的接線方式如圖所示。

三相電能表常見的接線方式

電能表在大電流電路中的接線方式

當電能表需用在大電流電路時,可在電源線與電能表之間加接電流互感器。下面是幾種在大電流電路中的電能表接線方式,其中圖(a)為單相電能表的接線方式,圖(b)為三相三線式電能表的接線方式,圖(c)為三相四線式電能表的接線方式。

電能表大電流連接方式

在電能表與電流互感器配合來測量電路電量時,電能表測得的值並不是電路的實際用電量,實際用電量應等於電能表的值與電流互感器的變流比(N2/N1)兩者的乘積。以圖(a)為例,若電流互感器的變流比為400/5,電能表一天變化值為10kW·h,那麼該負載實際消耗電能為10kW·h·400/5 = 800kW·h。

電能表型號與銘牌含義

1. 型號含義

電能表的型號一般由五部分組成,各部分意義如下。

(1)類別代號:D-電能表。

(2)組別代號:A-安培小時計;B-標準;D-單相電能表;F-伏特小時計;J-直流;S-三相三線;T-三相四線;X-無功。

(3)功能代號:F-分時計費;S-電子式;Y-預付費式;D-多功能;M-脈衝式;Z-最大需量。

(4)設計序號:一般用數字表示。

(5)改進序號:一般用漢語拼音字母表示。

(6)派生代號:T-溼熱、乾熱兩用;TH-溼熱專用;TA-乾熱專用;G-高原用;H-船用;F-化工防腐。

電能表的形式和功能很多,各廠家在型號命名上也不盡完全相同,大多數電能表只用兩個字母表示其功能和用途。一些特殊功能或電子式的電能表多用三個字母表示其功能和用途。

舉例如下。

(1)DD28表示單相電能表。D-電能表,D-單相,28-設計序號。

(2)DS862表示三相三線有功電能表。D-電能表,S-三相三線,86-設計序號,2-改進序號。

(3)DX8表示無功電能表。D-電能表,X-無功,8-設計序號。

(4)DTD18表示三相四線有功多功能電能表。D-電能表,T-三相四線,D-多功能,18-設計序號。

2. 銘牌含義

電能表銘牌通常含有以下內容。

(1)計量單位名稱或符號。有功電錶為「kW·h(千瓦·時),無功電錶為「kvar·h(千乏·時)」。

(2)電量計數器窗口。整數位和小數位用不同顏色區分,窗口各字輪均有倍乘係數,如×1000、×100、×10、×1、×0.1。

(3)標定電流和額定最大電流。標定電流(又稱基本電流)是用於確定電能表有關特性的電流值,該值越小,電能表越容易啟動;額定最大電流是指儀表能滿足規定計量準確度的最大電流值。當電能表通過的電流在標定電流和額定最大電流之間時,電能計量準確,當電流小於標定電流值或大於額定最大電流值時,電能計量準確度會下降。一般情況下,不允許流過電能表的電流長時間大於額定最大電流。

(4)工作電壓。電能表所接電源的電壓。單相電能表以電壓線路接線端的電壓表示,如220V;三相三線電能表以相數乘以線電壓表示,如3×380V;三相四線電能表以相數乘以相電壓/線電壓表示,如3×220/380V。

(5)工作頻率。電能表所接電源的工作頻率。

(6)電錶常數。它是指電能表記錄的電能和相應的轉數或脈衝數之間關係的常數。機械式電能表以r/kW·h(轉數/千瓦·時)為單位,表示計量1千瓦·時(1度電)電量時的鋁盤的轉數,電子式電能表以imp/kW·h(脈衝數/千瓦·時)為單位。

(7)型號。

(8)製造廠名。

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