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1、1,2,第一章 电能表原理,3,第一章 电能表原理,用来计量有功、无功电能的仪表称为电能表，又叫电度表、千瓦（千乏）小时表。电能的测量不仅要反映负载功率，还要积算出负载消耗的电能，这是电能表的基本功能，近年来，随着电能表向电子化、集成化、智能化、网络化方向的发展，电能表的功能也在不断地扩展，从单一的电能计量功能，发展到用电的监督、电能管理领域，取得了非常好的效果，并具有非常广阔的发展前景，本章概要地介绍电能表的基本原理、结构，各组成部分的功能及实现的方法。,4,1.1 电能表分类,可以从不同的角度对电能表进行分类，例如按用途分类可分为：安装式电能表（用于电能计量）和标准式电能表（用于电能表的校
2、验），根据测量原理、电能累计方法的不同又可分为：电解式（以化学反应为基础，用于化工及有色金属冶炼），机电式，又可分为：电动式和感应式（电动式主要用于直流电能计量、感应式用于交流电能计量），电子式（基于电子集成电路的电能表），另外还有特种电能表，如预付费，最大需量、复费率、多功能等电能表。,5,1.2 有功电能表的基本原理框图,6,1.2 有功电能表的基本原理框图,7,1.2 有功电能表的基本原理框图,3）运算 对电子式电能表，平均功率通常用 或 转换电路，转换成频率与之成正比的脉冲，送到计数器进行计数，而对感应式电能表，平均功率转化成转盘的转数，推动计数器计数。4）对功率的累计计算 电能是平均
3、功率对时间的积分运算，只要对与功率成正比的脉冲用计数进行累计计数，或用计数器对转盘的转数进行计数即可。,8,1.3 电能表常数,定义：（转数/千瓦小时，）式中，N：转数 E：电能,单位为千瓦小时（）电能表常数表示电能表每千瓦小时应转的转数，是电能表的一个重要参数，并标注在电能表的名牌上。,9,1.4 主要技术特性,10,1.4主要技术特性,2）灵敏度 灵敏度又叫起动电流，是指电能表在额定电压，额定频率及 的条件下，负载电流从零增加到铝盘开始转动时的最小电流与额定电流的百分比。标准中规定，这个电流不应大于额定电流的0.5%。3）潜动 潜动是指电能表无载自转的情况。按规定当负载电流为零，电压为额定
4、电压的（80110）时，铝盘的潜动不应超过一周。4）负载范围 即允许的负载电流范围大小，它是电能表性能好坏的一个重要指标。所谓“宽负载电能表”，是指这种电能表允许扩大电流的使用范围，例如超过额定电流的2倍、4倍，甚至68倍等，在允许超载的范围内，电能表的基本误差不应超过原规定的指标。,11,12,第二章 电能计量概述,13,14,15,16,17,18,19,2.1.3 瞬时无功功率,显然，瞬时无功功率 的均值为零，表示这部分功率不做功，但它表示负载与电源能量交换的状况。,20,2.1.3 瞬时无功功率,1）瞬时电流、瞬时功率 是由负载的性质及所加的电压决定的。2）有功电流 与电压 同形、同步
5、(相)，即，是实常数。3）无功电流，即，并且 与 正交。4）上式同乘电压，就得到。以上诸条在任何波形的条件下都成立,21,2.1.3 瞬时无功功率,无功现象产生的机理1）若负载为纯阻性，则电流 电流与电压同步、同形，电流 是有功电流，无功电流，系统中没有无功交换现象。,22,2.1.3 瞬时无功功率,2）若负载中存在储能元件，或负载是非线性的，电流 不可能与电压 同步、同形，这时电源除向负载提供与电压同步、同形的有功电流 外，还必须向负载提供一个无功电流，使，即电源除向负载提供一个有功功率，外，还必须提供一个无功功率，这个无功功率在电源与负载之间进行流动和交换，但并不作功。这是负载正常工作的必
6、要条件和必然结果，这就是无功现象产生的机理，那种认为只有负载中有储能元件才能产生无功现象的理解是片面的。事实上负载的非线性是产生无功现象的一个重要原因。,23,2.2 平均功率、无功功率、视在功率、功率因数和复功率,24,2.2.2 无功功率,25,2.2.2 无功功率,为提高电网的运行效率，通常采用无功补偿的方法，无功补偿设备的功能是向负载提供无功电流，这样从电源端看负载，负载就是一个纯电阻性的器件，电源只须向负载提供有功电流 就行了，从而提高了电网的运行效率。,26,2.2.4 功率因数,27,2）三相三线制有功电能计量,28,2）三相三线制有功电能计量,29,2）三相三线制有功电能计量,
7、二表法 由以上分析，我们可以得到二表法的三相三线有功电能的计量方法,30,2）三相三线制有功电能计量,31,2.4 无功电能的计量,为了充分发挥供电设备的运行效率，尽量减少无功电能损耗，加强对供电系统的无功测量和监管是一项十分重要的工作。本节所讨论的无功计量方法是基于正弦条件下的经典方法。若用于谐波条件下，将会产生很大的计量误差，这一点需要特别注意。,32,2.4.2 三相三线无功电能的测量,，,33,2.5 90移相法无功电能的计量,34,三相三线有功电能表工作原理,三相有功电能表用来测量三相交流电路中电源输出（或负载消耗）的电能。三相三线有功电能表（三相三线两元件电能表）三相三线有功电能表
8、适用于对三相三线对称或不对称负载作有功电能的计量，可将这种电能表看成是两只单相电能表的组合，其原理结构如图所示。它具有两组电流、电压线圈（即两组驱动元件），两个同轴转动的铝盘，两只制动磁铁，一套计度器。铁芯采用分离形式。电压元仵为半封闭插片结构，性能较稳定，减小了摩擦力矩，有利于提高电能表的灵敏度，三相三线电能表的读数直接反映了三相负载所消耗的电能。三相三线有功电能表的工作原理与单相有功电能表的工作原理基本上相同，三相有功电能表由电流、电压元件产生一移进磁场，同时与制动力矩相互作用，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的。,35,36,有功电能表与无功电能表区别,有功电能表是计量有功电能的计量表，无功是计量电能做的“无用工”的计量仪表。无功功率:也就是没有做功就损耗掉的功率(不管以什么方式,简单的说,你可以理解为不能转化为机械能的功,如电感里震荡消耗的功).我的用电,通常(又比如电机啦),为的就是要电流做功(比如机械功).如果该电网功率因素小(有功功率/总功率),就代表做同样的功(比如电机转同样的转数),其消耗的能量(瓦为单位的量)会更多,无功功就是浪费掉了的能量(电).所以无功功被叫做电网污染.各大电网对功率因素都有严格的要求来避免浪费.因为无功功率都由感性负载带来,所以用容性负载就可以改善,37,再 见,
