第一章机械式电能表第三节 三相机电式电能表

第三章
电子式电能表的结构和工作原理
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
电子式电能表的结构和工作原理
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
U U(t)K U X(t)U Y(t)
割乘法器 它在提供的节拍信号的周期T里，对被测电压信号ux作脉
冲调宽式处理，调制出一正负宽度T1、T2之差（时间量）与 ux成正比的不等宽方波脉冲，即T2－T1＝K1ux；再以此脉冲宽 度控制与ux同频的被测电压信号uy的正负极性持续时间，进 行调幅处理，使u＝K2uy；最后将 调宽调幅波经滤波器输出，输出 电压U0为每个周期T内电压u的平 均值，它反映了ux、uy两同频电 压乘积的平均值，实现了两信号 的相乘，输出的调宽调幅方波如 图3-17所示。
缺点是结构复杂、价格昂贵。
电子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
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。
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

电表的知识点总结一、电表的基本原理电表的基本原理是利用电流、电压和时间的乘积来计量电能的使用量。

在电路中，电能的消耗通常是由电流和电压共同作用所致。

因此，电表需要能够同时测量电流和电压，并将它们的乘积积累起来，以得到电能的使用量。

这就是电表的基本工作原理。

二、电表的类型根据工作原理和技术特点，电表可以分为机械式电表和电子式电表两大类。

1. 机械式电表机械式电表又分为电动式电能表和电磁式电能表两种。

电动式电能表是利用电流产生的磁力推动机械转子来测量电能使用量。

而电磁式电能表则是利用电流在磁场中产生的力矩来推动铝片转子，从而实现计量的。

这两种电表都需要通过机械结构来实现运转，故而其工作比较复杂，同时精度也有一定限制。

2. 电子式电表电子式电表利用微处理器技术来实现电能的计量。

它有着高精度、稳定性好、抗干扰能力强等特点。

另外，电子式电表还能实现远程抄表、收费和数据管理等功能，因此在现代电能计量系统中占有重要地位。

三、电表的结构无论是机械式电表还是电子式电表，其结构都包括外壳、表盘、计量装置、显示装置及连接线缆等部分。

其中，计量装置是电表的核心部件，它包括电流互感器、电压互感器、电子脉冲器、微处理器和存储器等组成。

通过这些组件的协同作用，电表能够完成电流、电压和时间的乘积计量，并将结果显示出来。

四、电表的安装在安装电表时，首先需要选取合适的电表型号，并按照相关规定进行安装。

电表的安装地点要避免阳光直射、潮湿、高温、腐蚀性气体等环境，以确保其正常运行。

此外，电表的安装还需要考虑电路的连接、接地、保护和安全等问题，确保电表和用电设备的安全使用。

五、电表的使用在使用电表时，要注意以下几点：1. 正确接线电表的接线要准确无误，以避免电路短路、过载等情况。

2. 定期校验要定期对电表进行校验和检定，以确保其计量准确性。

3. 防止损坏电表应避免受到物理损坏、电磁干扰等，保持其正常工作状态。

4. 定期清洁要定期对电表进行清洁和维护，确保其外观和内部零件清洁，并保证其正常工作。

电能表基础知识培训手册批准：生效日期：目录一．电能表的分类 (3)1、机械式电能表 (3)2、电子式电能表 (3)3、电子式电能表相对机械表的优点 (3)4、电子式电能表分类 (4)二．电能表的介绍 (5)1、表型的分类： (5)2、电能表的命名规则： (5)3、规格型号对照表 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。

三、发电、输电、配电与电能表的适用场合 (6)1、发电 (6)2、输电 (6)3、配电 (6)4、电能计量装置的分类及电能表的适用场合 (6)四、电子式电能表的常规知识 (8)1、电能表面板上常见的符号及内容 (8)2、电能表的一般组成 (8)五、电子式电能表的行业标准 (9)1、标准的分类 (9)2、硬件设计、制造、检验标准 (10)六、电子式电能表常见名词 (10)1行业术语 (10)2电能表有关的名词 (11)七、电能表生产流程图 (14)八、常用IC的特点简要介绍 (15)1、计量芯片ADE7755 (15)2、计量芯片RN8209—南京日新科技有限公司 (16)3、载波芯片—青岛东软载波科技股份有限公司 (17)4、载波芯片—青岛鼎信通讯有限公司 (17)5、载波芯片--北京福星晓程电子科技股份有限公司 (17)6、载波芯片--弥亚微电子（上海）有限公司 (18)7、远程载波介绍 (18)8、电力中RS485总线传输与电力载波传输的区别 (19)一．电能表的分类从原理上区分共有3类表计1、机械式电能表机械式电能表是根据电磁感应的原理制造而成，当电压线圈接入电源电压，电流线路通过负载电流，两线圈产生的磁通可使铝转盘上出现涡流，涡流与磁通相互作用形成转动力矩而使转盘转动。

2、电子式电能表电子式电能表是将电压电流施加在固态的电子器件上，通过电子器件或专用集成电路输出与瓦时成比例的脉冲的仪表，故电子式电能表又称静止式电能表，其是相对于机械表而言的。

机械式电能表工作原理
机械式电能表是利用电磁感应原理进行测量的仪器。

其工作原理如下：
1. 电能表通过线圈产生磁场。

电能表内部有一对线圈，通常称为动铁芯线圈或电流线圈和电压线圈。

电流线圈连接在被测电路中，产生电流磁场；电压线圈则与电源相连，产生电压磁场。

2. 磁场与电流之间的相互作用。

当电流通过电流线圈时，产生的磁场与电压线圈中的磁场相互作用，导致电压线圈中有一测量电压的感应电动势。

3. 感应电动势产生电流。

感应电动势通过接触器和齿轮传动装置引起电流线圈产生感应电流。

这个感应电流的强度与待测电流成正比。

4. 计数器记录电流。

通过接触器，感应电流传入计数器进行计量。

5. 计量电流与电压。

通过测量电流和电压的变化，电能表可以计算出通过其测量电路的电能。

总结而言，机械式电能表的工作原理是通过电磁感应原理将电流测量转化为线圈感应电动势和计量电流，并通过计数器记录和计算电能。

25
7、几种典型的低压断路器
RDSW6系列智能型万能式断路器： 适用于交流50/60HZ，额定工作电压400V、 690V，额定工作电流为200A至6300A配电网 络中，主要用来分配电能和保护线路及电 源设备免受过载、欠电压、短路、单相接 地等故障的危害；断路器具有多种智能化 保护功能，选择性保护精确，能提高供电 可靠性，避免不必要停电。同时带有开放 式通讯接口，带有四遥功能，以满足控制 中心和自动化系统的要求。
U VW 、U I
U WU 、V I
U UV 、W I





第二元件接入
第三元件接入
中性点有效接地系统——跨相90° 型无功电能表
三个元件反映的功率分别为：
Q1 UVW IU cos(900 U ) UVW IU sin U
Q2 UWU IV cos(900 V ) UWU IV sin V
30
6、熔断器的选择pdf
⑴类型的选择：根据线路要求、使用场合、安装条件选择； ⑵ 熔断器额定电压的选择：应大于或等于熔断器工作点的额定电压； ⑶ 熔体额定电流的选择： 照明负载：IFU≥I 电动机类负载： IFU ≥（1.5~2.5）IN 多台电动机由一个熔断器保护时： IFU≥（1.5~2.5）INMAX﹢∑IN
三组功率元件的电压线圈接入电路的线电压
kwh
适用场合：计量三相对称平衡负荷： 广泛运用在10kV、35kV 配网 局限： 此类表型V相没有功率元件， 当在V相接入单相负荷，会漏 记电量，故运用在低压400V 配网中的三相二元件电能表 TA 基本被三相四线三元件有功 电能表替代。 当三相系统完全对 称时，功率表达式：
* *
负载

电表的工作原理：(1)“机械电度表基本原理”传统电度表指感应式的机械电度表(简称感应表或机械表)，它利用的是电磁感应原理，主要由电压线圈、电流线圈、铝盘、永久磁铁、计度器等器件构成。

其工作原理为：根据电磁感应原理，电表通电时，在电流线圈和电压线圈产生电磁场，在铝盘上形成转动力矩，通过传动齿轮带动计度器计数，电流电压越大，转矩越大，计数越快，用电越多。

铝盘的转动力矩与负载的有功功率成正比。

电表常数，指计量每单位电能值（度或千瓦·小时）时对应铝盘转过的圈数，单位是转/千瓦·小时。

(2)“电子电度表基本原理”电子式电度表是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。

智能IC卡预付费表作为一种新一代智能计量收费系统，由以下几部分组成：1.售电卡售电卡(1C卡)中的数据用密码加密，采用一表一卡。

卡内的数据由供电部门的售卡系统写入、电度表具有对电卡回写的功能，当用户将卡插入表内，表正确识别密码后，读入购买电量，同时表内信息回写给电卡。

当表显示完后用户即可取出电卡，用户的电卡只能在自己的表上使用，在其它表上不能使用。

2.信息显示电度表采用三位LED数码管显示，最大显示9999.99kW.h，用电时倒计数，通过LED 可显示表中的电量和状态。

贝林电子产品均采用LCD液晶显示，最大显示9999.99kW.h，用电时倒计数，通过LCD可显示表中的电量和状态。

2．剩余电量显示剩余电度数指表还可以使用的电度数，每用去一度电，剩余电度数减一，每次购电后：表内剩余电度数=当前剩余电度数+本次所购电度数。

当最后一次读卡与表中剩余电量之和，电表显示FULL，表示电量溢出，并且此次读卡无效，电卡内存储电量值不变。

电能表的分类和原理
电能表的分类可以分为机械式电能表和电子式电能表两类。

1. 机械式电能表：通过电流和电压的作用，驱动电能表内的机械部件运动，从而计量电能。

机械式电能表通常由电流线圈、电压线圈、铝盘电动机和机械计数装置等部件组成。

其工作原理是，电流线圈产生的磁场和电压线圈产生的磁场相互作用，通过铝盘电动机驱动计数装置转动，进而计算出电能的消耗。

2. 电子式电能表：借助电子技术和数字信号处理技术，实现对电能的计量和记录。

主要由电流变换器、电压变换器、微控制器、模数转换器和显示装置等组成。

其工作原理是，通过电流变换器和电压变换器将电能信号转换为低压信号，再经过模数转换器将信号数字化，最后由微控制器进行数据处理和显示。

电子式电能表具有测量精度高、抗干扰能力强、功能丰富等特点。

三相电能表原理
三相电能表是一种用来测量三相电功率的仪表。

它的工作原理基于三相电流和电压的相互作用。

三相电能表内部有三个电流线圈和三个电压线圈。

当三相电源接入电能表后，电流通过电流线圈，产生磁场。

同时，电压通过电压线圈，产生磁通量。

这两者的交互作用会导致线圈中产生感应电动势。

三相电能表的关键是根据感应电动势的大小和相位差来测量电能。

感应电动势的大小与电流和电压的有效值有关。

通过测量感应电动势的大小，可以计算出电能的消耗量。

为了确保精确的测量，三相电能表还配备了校正装置。

由于电能的测量与功率因数相关，校正装置可以根据电流和电压的相位差进行校正，以提供准确的功率测量结果。

总之，三相电能表通过测量感应电动势的大小和相位差来计算三相电能的消耗。

它是电力系统中重要的仪表，用于监测和计量电能使用情况。

机械式电能表，也称为机械电表或机械式电度表，是一种用于测量电能消耗的传统电力测量仪表。

它基于电磁感应原理和机械运动，通过转动机械部件记录和显示电能的使用量。

以下是机械式电能表的工作原理：
1. 电流线圈：机械式电能表中有两个主要的线圈，一个是电流线圈，也称为电流线圈或动力线圈。

它由一根细丝制成，绕在铁芯上，连接在电路中，用于感应通过电流线圈的电流。

2. 电压线圈：另一个线圈是电压线圈，也称为电压螺线管或电压线圈。

它由较粗的铜线制成，绕在铁芯上，连接在电路中，用于感应通过电压线圈的电压。

3. 铝负载轮：机械式电能表中有一个铝负载轮，通过一个细丝与电动机相连。

当电流通过电流线圈时，产生的磁场会推动铝负载轮转动。

4. 计数器和显示装置：机械式电能表中有一个计数器和显示装置，用于记录和显示电能的使用量。

当铝负载轮转动时，它会带动一组齿轮和指针，使指针转动，并将转动的信息传递给计数器，记录消耗的电能。

机械式电能表的工作原理基于电磁感应和机械运动，通过测量电流和电压来计算电能的使用量。

它适用于交流电系统，并能够准确地测量电能消耗，因此在许多家庭和商业场所仍然广泛使用。

然而，它们相对于电子式电能表而言，存在读数误差较大、可靠性较低以及不能提供更多的电力参数测量等限制。

电子式电能表的结构和工作原理第一节 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、计数器三大部分组成，工作原理框图如图3-1所示。

图3-1 机电式电能表的工作原理框图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，具体的结构及工作原理已在第一章介绍。

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，此脉冲数也正比于被测电能，即应满足如下关系111mn CN C W == 式中 W ——为被测电能，kW ·h ；m ——为转换后输出的总脉冲数，imp ；n 1——代表每输出一个脉冲转盘应转动的圈数，r ／imp ；C ——电能表常数，r ／（kW ·h ）。

例如，某种机电式电能表的转盘每转一圈发出2个脉冲，即 n 1＝0.5r ／imp, 电能表常数C ＝1500r ／（kW ·h ），则每输出一个脉冲代表的电能数为00033.0300015.0115001≈=⨯⨯=W （kW ·h ） 即这种机电式电能表每输出一个电脉冲代表负载耗电0.00033kW ·h 。

经过简单的光电转换得到的初始电能脉冲信号，由于波形不理想不能直接送至计数器计数或微处理器处理，还必须先经过整形放大、限幅限宽等一系列处理，如图3-2所示。

图3-2 光电转换器的工作原理图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。

由以上分析可以看出，光电转换器是机电式电能表的关键部分。

因此，下面将着重介绍光电转换器的结构和工作原理。

根据光电转换器的不同，机电式电能表可分为单向脉冲式和双向脉冲式两种类型。

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。

机电式电能表的光电头多采用红外发光二极管（简称“发光管”）和光敏三极管（简称“光敏管”），这样，外界的电磁波、可见光等干扰都不会影响信号的检测。

25
（三）单相感应式长寿命技术电能表与 普通电能表的异区
1、共同点： （1）工作原理完全一致，都是依据电磁感应原 理工作的。 （2）电能表准确度等级标志都是2级。
26
2、不同点： （1）可靠性设计要求，一般DD86系列电 能表设计寿命为10年，而长寿命电能表要求 在20年以上。 （2）长寿命技术电能表电磁系统的设计， 选材高于普通感应电能表，所用材料要求高 稳定度，抗腐蚀、抗老化、抗氧化。
3、辅助部件：基架、外壳、端钮等组 成。
22
（二）、感应式电能表工作原理
当电能表接入交流电路时，电压线圈两端承受线 路电压，电流线圈流过负载电流，由于电压组件和 电流组件在电气结构上的不同，将产生在空间上的 不同位置、相位上有一定差异的电压、电流交变磁 通。当交变磁通穿过圆盘时，分别在圆盘上产生了 锅流，于是电压工作磁通与电流工作磁通所产生的 涡流相互作用，其结果在圆盘上形成了驱动力矩， 使圆盘始终按一定方向转动。
2
上月总正反向有功电量，总正反向尖、峰、平、谷有功 电量
3 总感容性无功电量，总感容性尖、峰、平、谷无功电量
4
月总感容性无功电量，上月总感容性尖、峰、平、谷无 功电量
5 本月正反向总、尖、峰、平、谷最大需量及出现时间
6 上本月正反向总、尖、峰、平、谷最大需量及出现时间
7 A、B、C相及总失压累计时间，正反向失压累计电量
29
（5）计度器的设计不一样。长寿命技术 电能表的计度器的转动部分选用的是耐磨性 高的石墨轴衬，不锈钢针，轴孔不加润滑油， 摩擦力矩小，寿命长。而普通电能表采用金 属轴孔与人造宝石配合，需加润滑油，摩擦 力矩大，寿命短。
30
（6）长寿命技术电能表的铭牌和计度器字轮印 刷用油墨耐紫外线辐射能力必须达7级以上，能耐阳 光照射而不褪色，铭牌具有条形码标志或预留有条 形标志位置。而普通电能表无此要求。

三相电能表工作原理
三相电能表是一种用于测量三相电功率消耗的仪表，其工作原理基于电动力学和电磁感应原理。

三相电能表由三个单相电能表组成，分别用于测量三个相位的电能消耗。

每个单相电能表都由两个基本部分组成：电动力区和计数器区。

在电动力区，电能表内置一个电动力系统，通常是一个铝片轮或铝片盘，也称为铝片转子。

当通过电流线圈流过电流时，产生的磁场作用于铝片上的铝片盘，使其受力旋转。

铝片盘的转速与电能表通过的电流成正比。

在计数器区，电能表内置一个机械装置，用于记录铝片盘的转动次数或转动角度。

通过计数器的读数，可以确定已经消耗的电能量。

三相电能表的工作原理是基于电动力系统和计数器区的协同工作。

当三相电流通过电流线圈时，分别产生的磁场作用于三个铝片盘，使其分别旋转。

铝片盘的旋转速度与对应相位的电能消耗成正比。

计数器区则记录每个铝片盘的转动次数或转动角度，从而计算出每个相位的电能消耗。

总结起来，三相电能表的工作原理是通过电动力系统的电动力和计数器区的计数装置，实现了对三相电能消耗的测量和记录。

机械式电表工作原理
机械式电表是一种测量电能消耗的装置，它的工作原理基于电磁感应和机械运动。

机械式电表由电流线圈和电压线圈组成。

当电流通过电流线圈时，产生一个与电流强度成正比的磁场。

当电压线圈与它接通时，它测量到的电压的值也会导致一个磁场。

在电流线圈和电压线圈之间，有一个旋转的铝片。

这个铝片由电流和电压产生的磁场所引起的力推动，使它绕一个轴旋转。

铝片与一只弹簧连接，在另一端连接了一个计数机构，用于记录铝片的旋转。

铝片的旋转角度与电流和电压成正比。

通过对铝片旋转的测量，可以得到电能的消耗量。

计数机构将电能消耗量转化为可读取的数据，我们通常以千瓦时（kWh）来表示。

机械式电表是一种可靠且精确的计量设备。

尽管现在有更先进的电子式电表，但机械式电表仍然被广泛使用。

它的工作原理简单，且不需要外部供电，所以在某些应用中仍然是一种受欢迎的选择。

电能计量装置基础知识
电能计量装置是用于测量和记录电能使用量的设备。

它通常由电能
表和相关配套设备组成，用于监测和管理电能消费。

以下是电能计量装置的基础知识：
1. 电能表：电能表是电能计量装置的核心部分，用于测量电能使用量。

根据测量原理的不同，电能表可以分为机械式电能表和电子式
电能表两种。

2. 机械式电能表：机械式电能表利用电能通过线圈产生的旋转力矩，将电能的使用量转换为旋转角度或机械式计数器的读数。

它具有结
构简单、可靠性高的特点，但精度较低。

1
3. 电子式电能表：电子式电能表采用电子技术实现电能的测量和计数。

它具有精度高、抗干扰能力强、显示直观等优点。

电子式电能
表可以根据功能的不同分为多功能电能表和智能电能表。

4. 多功能电能表：多功能电能表不仅可以测量电能使用量，还可以
提供电压、电流、功率因数等附加信息。

它可以用于监测电能质量，诊断电力系统故障等。

5. 智能电能表：智能电能表是在多功能电能表的基础上加入通信功能，可以远程读取电能使用量和其他信息。

智能电能表可以与电力
系统中的集中监测系统进行数据交互，实现远程监控和管理。

6. 配套设备：电能计量装置还包括一些配套设备，如联接器、接线盒、电流互感器、电压互感器等。

这些设备用于将电能表和电力系
统中的电源、负载等连接起来，确保电能的准确计量和采集。

2
以上是电能计量装置的基础知识，它在电力系统中起着重要的作用，可以实现对电能的有效管理和控制。

3。

机械式电能表和电子式电能表比较一。

工作原理：目前使用的电能表有两种:一种是机械式电能表(又称感应式电能表），一种是电子式电能表。

它们由于出现的年代不一样，因而其工作原理截然不同。

机械式电能表的工作原理是：当电能表接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘,这些磁通在时间和空间上不同相,分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，因磁钢的制动作用，使圆盘的转速达到匀速运动，由于磁通与电路中的电压和电流成正比例，使圆盘在其作用下以正比于负载电流的转速运动,圆盘的转动经蜗杆传动到计度器，计度器的示数就是电路中实际所使用的电能。

电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而出现的,它是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号,利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法,并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号;脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示,或送微计算机处理后进行数码显示。

二。

电能表简单分类：电能表是专门用来测量电能累积值的仪表，电力企业用以计量发电量,用电量、供电量、损耗电量、销售电量等数值均依赖于电能表。

所以有人也把电能表比作电力工业销售产品的一杆秤。

上面所说的机械式电能表与电子式电能表是按照电能表的结构原理进行分类的，也是最常用的分类方法。

除了这种分类之外，电能表还可以按以下标准进行分类：1、按照所测不同电流种类可分为:直流式和交流式二种。

2、按照电能表的用途可分为：单相电能表、三相有功电能表、三相无功电能表、最大需量表、复费率电能表、损耗电能表。

3、按电能表的接线方式不同可分为：直接接入式、经互感器接入式、经万用互感器接入式;同时也分为单相、三相三线和三相四线等。

４、按照电能表的等级划分为：普通有功电能表(0．2或0.２S级、0.5或0.５S级、1.0级、2.0级）,普通无功电能表（2.0级、３.0级)。