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电能表的测量原理及发展

来源:发布日期:2018-11-13浏览量:1752

  电能表作为电力系统中非常重要的一个部分,主要是对电路中消耗的电能量进行测量。随着时代的发展和社会经济的进步,电能表发展到如今也经过了漫长的一个过程。

  电能表在世界上的出现和发展已有一百多年的历史,最早的电能表是1881年根据电解原理制成的,尽管这种电能表每只重达几十公斤,十分笨重,又无精度的保证,但是,当时仍然被作为科技界的一项重大发明受到人们的重视和赞扬,并很快地在工程上采用了它,随着科学技术的发展,1888年,交流电的发现和应用,感应式电能表诞生了。

  80-90年代开始了对长寿命电能表、机电一体化电能表(半电子式电能表)、全电子式电能表、多功能全电子式电能表、预付费电能表、复费率电能表、最大需量表、损耗电能表等开始使用。

  90年代一些电子式电能表相继问世,使电能表的发展又向前推进一步。电子式电能表的优点是体积小、重量轻、灵敏度高、精度高、便于校验、安装,并且过载能力强,有脉冲信号输出,这为实现自动化抄表提供了有利条件。

  2000年开始,开始大力发展智能电能表,智能电表是一种新型全电子式电能表,具有电能计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能,支持双向计量、阶梯电价、分时电价、峰谷电价等实际需要,也是实现分布式电源计量、双向互动服务、智能家居、智能小区的技术基础。它还能对居民用电负荷情况自动示警,避免超负荷导致的短路及火灾等严重事故。另外,居民可以使用充值卡或网上充值两种方式缴纳电费,方便快捷。

  感应式电表工作原理

  感应式单相电能表又称机械式单相电能表,它是利用电磁感应原理设计的。当电度表接入被测电路后,被测电路电压U加在电压线圈上,在其铁芯中形成一个交变的磁通,这个磁通的一部分ΦU由回磁极穿过铝盘到回到电压线圈的铁芯中;同理,被测电路电流I通过电流线圈后,也要在电流线圈的U形铁芯中形成一个交变磁通Φi,这个磁通由U形成铁芯的一端由下至上穿过铝盘,然后又由上至下穿过铝盘回到U形铁芯的另一端。电度表的电路和磁路如图6-3所示,其中回磁板4是由钢板冲制而成的,它的下端伸入铝盘下部,与隔着铝盘和电压部件的铁芯柱相对应,以便构成电压线圈工作磁通的回路。


(a)铁芯结构 (b)电路和磁路

  由于穿过铝盘的两个磁通是交流磁通,而且是在不同位置穿过铝盘,因此就在各自穿 图4 铝盘上的磁通和涡流过铝盘的位置附近产生感应涡流,如图所示,这两个磁通与这些涡流的相互作用,便在铝盘上产生推动铝盘转动的转动力矩。

  作用于铝盘的转动力矩MP与被测电路的有功功率成正比。当铝盘在转动力矩的作用下开始转动时,切割穿过它的永久磁铁的磁通Φf,将在其上产生一个涡流if。这个涡流与永久磁铁的相互作用,将产生一个作用于铝盘与其转动方向相反的力矩Mf,称为制动力矩。显然,铝盘转动越快,切割穿过它的磁力线就越快,所引起的磁通变化率就越大,产生的涡流越大,则制动力矩就越大,当铝盘不动时,制动力矩不存在。制动力矩是随铝盘的转动而产生的,并随转速增大而增大,其方向总是和铝盘的,转动方向相反。

  当铝盘在转动力矩的作用下开始转动后,随着转速的增加,其制动力矩不断增加,直到制动力矩与转动力矩相平衡。此时,作用于铝盘的总力矩为零,铝盘的转速不再增加,而是稳定在一定的转速下。

  智能电表

  智能电能表是由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成,具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表。智能电表通过用户交费对智能IC卡充值并输入电表中,电表才能供电,表中电量用完后自动拉闸断电,从而有效地解决上门抄表和收电费难的问题。并对用户的购电信息实行微机管理,方便进行查询、统计、收费及打印票据等。

  智能电表较普通机械式电能表有着计量更精准、智能扣费、电价查询、电量记忆、余额报警、信息远程传送的优势。

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