電能表常用知識分析課件

《電能表基礎知識》

工程部：王萬年

2007年4月27日

從20世紀90年代初，電子式電能表從出現(xiàn)到目前海內外大面積的使用說明電子式電能表已逐步被用戶接受，無論從質量上還是技術上已走向成熟。電子式電能表的種類繁多，包括普通電子式電能表，帶各種通信接口、預付費、多費率和多功能的單、三相電能表。普通電子式電能表是指僅僅具有計量功能的電能表，顯示方式主要有機械計度器、數(shù)碼管和液晶三種方式。從發(fā)展趨勢看，由于機械計度器在抗強磁方面存在缺陷，因此在防竊電方面，數(shù)碼管和液晶兩種顯示方式將會有更大的市場空間，但成本較高，目前國內部分省市已開始推廣使用，國外也有較大需求。防竊電式電能表主要是指電流反接、負載接地等情況下能正常計量。由于電力供應緊張，為了合理使用電力資源，推廣使用實行尖峰平谷電價的分時表，各種多費率電能表，特別是工業(yè)用的三相電能表會逐步地被多費率、多功能的電子式電能表取代。例如現(xiàn)在我們公司生產的帶有載波、485、紅外、射頻通訊功能的表，都是為了解決抄表難的問題，自動抄表系統(tǒng)也在被越來越多地采用。

電能表的發(fā)展模塊化的電能表1.電能表是一計量工具所以不管怎么發(fā)展怎么改變他必須要以計量功能為主，而隨著科技的發(fā)展和人們對電子用品的完善，不斷的在原來的基礎上外加了一些功能，也就是說我們在計量的基礎上外加一些功能能更方便更快捷的抄表以及操作電能表。2.我們的電表外加功能一般是以客戶要求而外加的。例如：某客戶需要一款帶有時鐘﹑停電抄表及載波通訊的表，那么我們會將這些模塊和計量模塊合理設計排板制作以達到客戶的要求。時鐘模塊485通訊模塊射頻通訊模塊計量模塊紅外通訊模塊預付費模塊……載波通訊模塊停電抄表模塊單相正弦交流電

iImπ2πTπ2ψωt

電流表達式I=Imsin(ωt+ψ)T:正弦量變化一次所需的時間（秒）稱為周期。u?：每秒內變化的次數(shù)稱為頻率。它們的關系是?=1/T

正弦量變化的快慢除用周期和頻率表示外，還可以用角頻率ω來表示。因為一周期內經(jīng)歷2π弧度所以角頻率為

ω=2π/T=2π?三相正弦交流電2ππωtuaubuc0120.120.120.uaubuc預付費電能表工作原理液晶顯示器MCUM68HC05L5IC卡接口非易失儲存器電能計量芯片BL0932分壓分流器斷電機構蜂鳴器竊電信號校驗脈沖220V進線負載出線uipFPPA0，1PB6PC3PD5，6SPIPC5/EV0超負荷控制計量單元工作原理ui幾百伏幾百安輸入級乘法器P/f變換記數(shù)顯示控制fP幾mV幾mA?H

?L

電能計量單元

數(shù)字乘法器

A/DA/DP（D）數(shù)字乘法器記數(shù)、比較控制器

P（D）?H

?0P/f變換

這是一個將220V交流電壓，變?yōu)?V純直流電壓的電路。從圖中可以看到，220V交流電壓通過壓敏電阻VR1和聚脂電容C1穩(wěn)壓和濾波輸入變壓器TR1的初級線圈，同時壓敏電阻VR1也有保險的作用。變壓器將電壓通過降壓后再用整流二極管D1對其進行整流。所以經(jīng)過二極管D1的是整流電壓，然后將一個大大電容和一個小電容并聯(lián)起來，這完全利用了電容的特性（由于大電容在高頻時會處于開路狀態(tài)而小電容的容抗遠大于大電容所以處于工作狀態(tài)）濾除各種高頻干擾信號，從而得到了純直流電壓輸入三端穩(wěn)壓器U1的集電極經(jīng)過穩(wěn)壓后得到一個純直流電壓+5V，那么圖中的其他兩個二極管D2，D3主要是保護作用，D2是當電容處于開路狀態(tài)時使其形成回路。D3當輸入端短路時，給C12一個放電的通路，防止C12兩端電壓激穿調整管的發(fā)射結。

電表常用電路AGND

Zero1243+5vGND

Vin

+5vNJM78L05A132++VR1VR2C1D1D2C11C12C2C3D3U1TR1互感現(xiàn)象

這一原理在電能表中常用到的我們先做個實驗。實驗：有線圈L1和L2，其中在線圈L1回路中接入電池E和開關S在線圈L2中接入一個檢流表。當開關S閉合時檢流表指針有變化，說明線圈L2中有電流。分析：線圈L1有了電流產生了變化的磁通，這一變化的磁通穿過了線圈L2。由于線圈L2中存在變化的磁通，所以線圈L2兩端要產生感應電動勢，便有電流。這就叫互感現(xiàn)象?？偨Y：1.線圈L1和線圈L2之間存在磁耦合又稱互感現(xiàn)象。2.為了定量表征互感偶合情況，出現(xiàn)了互感系數(shù)M，其是互感線圈的固有參數(shù)，它的大小與兩個線圈的匝數(shù)，相互間的位置，幾何尺寸等因素有關。ESL1L2（3）隔離特性我們在圖中可以看到輸入變壓器初級的是220V交流電壓也就是市電，它的零線是接地（地球）的也就是說零線與大地之間有220V交流電壓，這樣我們只要接觸到一根火線人體就會有220V電壓流過，會有生命危險?，F(xiàn)在我們做一個初級和次級匝數(shù)比為1：1的變壓器當初級輸入220V電壓時次級輸出電壓也為220V，但是不同的是，次級不像初級是火線以大地為參考端，而是次級兩端（3~4）的電壓，初級線圈跟次級線圈之間高度絕緣。次級每一端跟地的電壓為0V。

初級4321次級1：1T220V火地0V0V注：當人身同時接觸到次級兩端便有220V加到人身上。有生命危險（2）電壓與電流之間的關系

下面我們分析變壓器初級和次級線圈電壓和電流的關系。（為了方便我們設變壓器本身沒有能量損耗）設初級線圈輸出的功率為P1，次級線圈輸出的功率為P2所以我們得出下式P1=P2由P1=V1.I1；P2=V2.I2。V1.I1=V2.I2（P1=P2）；V1I2—=—V2I1從上式可以看出：降壓變壓器（V1＞V2）輸出的電壓低但是輸出的電流大。升壓變壓器（V1＜

V2）輸出的電壓高但是輸出的電流小

各線圈電壓和電流之間的關系仍然可以用上面的公式計算出來。(4).同名端的特性1.關于變壓器的同名端從圖中可以看到1和3端各標了一個黑點，這就是同名端的標記，也就是1和3兩斷是同名端。同名端就是表示他們的電壓相位是相同的關系，也就是說他們的電壓同時增大或同時減小。而次級線圈下端（4點端）電壓相位與上端正好相反。2.同名端跟初級和次級繞線的方向是有關系的，當初級和次級線圈以同一個方向繞在鐵芯時，兩個線圈的頭是同名端，線圈的尾也是同名端。而同一個線圈的頭和尾上的電壓相位是相反的關系。42T..V0tV0tV0t13自動抄表系統(tǒng)電子表感應表感應表數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器臺區(qū)采集器MODEMMODEM用電檢測中心掌上機RS485/232電力載波車載電臺電子表這種技術使用很廣泛，在電表傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射端，先將數(shù)據(jù)編碼，然后將其調制到40KHZ的載波上，然后由紅外發(fā)射管將電信號以光的形式發(fā)送出去。在接收端先用光敏管把光信號接收下來，還原為電信號，然后用解調器解出數(shù)據(jù)編碼，最后由譯碼器譯出信息內容。

紅外傳送+5V+5V+PD6/SC10EVOSCI/EVI紅外發(fā)紅外收調幅信號和調頻信號的概念概念：調制就是一個頻率較底的信號（如音頻信號）去控制（改變）另一個頻率高的多的信號的幅度，頻率或相位，這種一個信號的變化規(guī)律去改變另一個信號的變化規(guī)律的過程叫做調制。調頻高的多的那個信號稱之為載波。方式：1.調幅2.調頻3.調相目的：為了傳送那個頻率底的信號（便于無線電信號的發(fā)射）另一個目的是為了將兩個信號變?yōu)閮蓚€頻率較高的復合信號。我們的電能表就是用運了這一原理來操作電表和抄表如：載波表，射頻表等。載波1.這是一個載波信號，由于它是一個高頻率等幅正弦波信號，所以傳送的距離很遠。2.載波頻率遠遠高于音頻信號的頻率。載波普通調幅

1.我們將這兩個信號通過調頻器進行調制（調幅），得到在空中傳播的高頻調幅信號，也叫高頻信號，又叫射