电能表

电能 　　电能表是计量电能的仪表。凡是重要计量用电量的地方，都要使用电能表。电能表可以计量交流电能，也可以计量直流电能；在计量交流电能的电能表中，又可分成计量有功电能和无功电能的电能表两类。本节所要介绍的电能是用量最大的计量交流有功电能的感应式电能表。 　　由于计量对象的特殊性，电能表有它与以前介绍的各类仪表不同的特点。它的活动部分不是线圈，也不是动铁，而是一个可以转动的铝盘。在电能表特有的磁路中，当有一定的电能通过电能表自电源流向负载时，铝盘就会受到一个转矩的作用而不停地旋转。这种工作原理的仪表称为感应式仪表。铝盘的转动既作为电能表正常工作的标志，同时又带动一套齿轮，最后由计数器把铝盘的转数变换成所计量电能的数字。这个数字代表了累计用电量。因此，电能表是一种积算式仪表。 　　交流电能表分为单相电能表和三相电能表两类，分别用于单相及三相交流系统中电能计量。 　　一、电能表的规格和电气参数 　　（一）额定电压 　　单相电能表的额定电压有220（250）V和380V两种，分别用在220V和380V的单相电路中。 　　三相电能表的额定电压有380V、380/220V和100V三种，分别用在三相三线制（或三相四线制的平衡负荷）、三相四线制的平衡或不平衡负荷以及通过电压互感器接入的高压供电系统中。 　　（二）额定电流 　　电能表的额定电流有多个等级。如1A、2A、3A、4A、5A等等。它表明了该电能表所能长期安全流过的最大电流。有时，电能表的额定电流标有两个值，后面一个写在括号中，如2（4），这说明该电能表的额定电流为2A，最大负荷可达4A。 　　（三）频率 　　国产交流电能表都用在50Hz的电网中，故其使用频率也都是50Hz。 　　（四）电能表常数 　　它表示每用1千瓦小时的电，电能表的铝盘所转动的圈数。例如，某块电能表的常数为2500，说明电能表每走一个字，即每用1千瓦小时的电，铝盘要转2500圈。根据电能表常数，可以测算出用电设备的功率。 　　二、感应式电能表的基本结构和原理 　　感应式单相电能表的结构示意图见图2-17。它由以下几部分组成： 　　（一）电磁机构 　　这是电能表的核心部分。它由两组线圈及各自的磁路组成。一组线圈称为电流线圈，它与被测负载串联，工作时流过负荷电流；另一组线圈与电源并联，称为电压线圈。电能表工作时，两组线圈产生的磁通同时穿过铝盘，在这些磁通的共同作用下，铝盘受到一个正比于负载功率的转矩，同时使铝盘开始转动。其转速与负载功率成正比。铝盘通过齿轮机构带动计数器，可直接显示用电量。 图2—17 　　（二）计数器 　　它是电能表计量的指示机构。又称做积算器，用电量的多少，最终由它指示出来。 　　（三）传动机构 　　也就是电磁机构与积算器之间的各种传动部件。由齿轮、蜗轮及蜗杆组成。铝盘的转数通过这一部分在计数器上显示出来。 　　（四）制动机构 　　是一块可以调整位置的电磁铁。电能表正常工作时，铝盘受到一个转矩，此时会产生一个角加速度，若不靠永久磁铁产生的制动转矩，铝盘会越转越快。当制动转矩与电磁转矩平衡时，铝盘保持匀速转动。 　　（五）其它部分 　　包括各种调节，校准机构，支架，轴承，接线端子等。它们是电能表的辅助部分，但也是保证电能表正常工作必不可少的。 　　三、单相电能表的接线 　　单相电能表有四个接线孔，两个接进线，两个接出线。按照进出线的排列顺序不同，单相电能表可分为顺入式接线和跳入式接线，两种接线方式见图2-18及图2-19。 　　 图2—18 跳入式接线 　　　图2—19顺入式接线 　　对于一个具体的单相电能表，它的接线是确定的，在使用说明书上都有说明，一般在接线端盖的背后印有接线图。另外，还可以用万用表的电阻档来判断电能表的接线。电能表的电流线圈串在负荷回路中，它的导线粗，匝数少，电阻值近似为零；而电压线圈与负荷并联，导线细，匝数多，其电阻值很大。根据使用电压及仪表型号规格不同，此值大约在700Ω至1.6kΩ之间，因此很容易把它们区分开来。 　　如果电能表计量的负荷很大，超过了电能表的额定电流，那就要配用电流互感器。配用电流互感器的电能表的接线图见图2-20。此时，电能表的电流线圈不再串在负载回路中，而是与电流互感器的二次绕组相连接，电流互感器的一次绕组串到负载回路中去。这样，电能表的电压线圈将无法从它邻近的电流接线端上得到电压。因此，电压线圈的进线端必须单引出一根线，接到电流互感器一次回路的进线端上去。要特别注意的是，电流互感器的两绕组的同名端和电能表两个线圈的同名端的接法不可搞错，否则可能引起电能表倒转。 　　点击阅读《单相有功电度表的接线》相关实践 单相有功电度表跳入式的线路 单相电度表经互感器的线路 　　四、三相电能表的接线 图2—20 　　三相电能表按其结构的不同，可分成两元件表和三元件表。所谓一个元件，就是指一组电流线圈和一组相关的电压线圈以及它们各自的铁芯。单相电能表只有一组元件，而三相电能表可以有两组或三组元件。其中两元件表用在三相三线制系统中，用来计量三相负载的用电量，也可以用在负载对称的三相四线制供电系统中。而三元件表用在三相四线制的供电系统中，既可计量对称负荷，也可以计量不对称负荷。 　　三相电能表的接线方法见图2-21。如果负荷电流较大，同样要配用电流互感器，配用电流互感器的接线图见图2-22。配用电流互感器时，由于电流互感器的二次电流都5A。因此，电能表的额定电流也应选用5A。这种配合关系称为电能表与电流互感器的匹配。 图2—21 (a) 三相二无件电能表配电流互感器接线图 (b) 三相三元件电能表配电流互感器接线图 图2—22 三相三线直入式三相有功电度表的线路 三相三线有功电度表经电流互感器的线路 三相四线有功电度表经电流互感器的线路 三相四线直入式三相有功电度表的线路 　　五、电能表的倍率及计算方法 　　电能表以它的计数器来显示累计用电量。计数器每增加个位1，也就是常说的电能表每走一个字，说明用电量为1千瓦小时。假如电能表是通过电流互感器接入的，而且电能表的额定电流是5安培，那么，在某一段时间内的用电量，就应该是这段时间起始与终了时计数器的数字差与电流互感的倍率的乘积。例如，计算一个月的用电量，就是： 　　本月实际用电量=（本月电表读数-上月电表读数）×互感器变比（如果电能表上标有倍率时，则应当乘上这个倍率）。 　　六、电能表的安装要求 　　（一）注意电能表的工作环境。电能表应安装在清洁、干燥的场所，周围不能有腐蚀性或可燃性气体，不能有大量的灰尘，不能靠近强磁场。与热力管线应保持0.5m以上的距离。环境温度应在0~40°之间。 　　（二）明装电能表距地面应在1.8~2.2m之间，暗装应不低于1.4m.装于立式盘和成套开关柜时，不应低于0.7m。电能表应固定在牢固的表板或支架上，不能有震动。安装位置应便于抄表、检查、试验。 　　（三）电能表应垂直安装，垂直度偏差不应大于2度。 　　（四）电能表配合电流互感器使用时，电能表的电流回路应选用2.5mm2的独股绝缘铜芯导线，电压回路应选1.5mm2的独股绝缘铜芯导线，中间不能有接头，不能装设开关与保险。所有压接螺丝要拧紧，导线端头要有清楚而明显的编号。互感器二次绕组的一端要接地。 　　七、电能表的安全要求 　　（一）电能表的选择要使它的型号和结构与被测的负荷性质和供电制式相适应，它的电压额定值要与电源电压相适应，电流额定值要与负荷相适应。 　　（二）要弄清电能表的接线方法，然后再接线。接线一定要细心，接好后仔细检查。如果发生接线错误，轻则造成计量不准或者电表反转，重则导致烧表，甚至危及人身安全。 　　（三）配用电流互感器时，电流互感器的二次侧在任何情况下都不允许开路。二次侧的一端应做良好的接地。接在电路中的电流互感器如暂时不用时，应将二次侧短路。 　　（四）容量在250A及以上的电能表，需加装专用的接线端子，以备校表之用。