單相電度表工作原理

當電度表接入被測電路后，被測電路電壓U加在電壓線圈上，在其鐵芯中形成一個交變的磁通，這個磁通的一部分Φ_U由回磁極穿過鋁盤到回到電壓線圈的鐵芯中；同理，被測電路電流I通過電流線圈后，也要在電流線圈的U形鐵芯中形成一個交變磁通Φ_i，這個磁通由U形成鐵芯的一端由下至上穿過鋁盤，然后又由上至下穿過鋁盤回到U形鐵芯的另一端。電度表的電路和磁路如圖6-3所示，其中回磁板4是由鋼板沖制而成的，它的下端伸入鋁盤下部，與隔著鋁盤和電壓部件的鐵芯柱相對應，以便構成電壓線圈工作磁通的回路。

圖6-3  電度表的電路和磁路

（a）鐵芯結構                     （b）電路和磁路

1—電流元件鐵芯   2電壓元件鐵芯   3—鋁盤    4—回磁板

由于穿過鋁盤的兩個磁通是交流磁通，而且是在不同位置穿過鋁盤，因此就在各自穿

                                (6-1)

式中，K為一比例常數。Φ是I與U的相位差。當鋁盤在轉動力矩的作用下開始轉動時，切割穿過它的永久磁鐵的磁通Φ_f，將在其上產生一個渦流i_f。這個渦流與永久磁鐵的相互作用，將產生一個作用于鋁盤與其轉動方向相反的力矩M_f，稱為制動力矩。顯然，鋁盤轉動越快，切割穿過它的磁力線就越快，所引起的磁通變化率就越大，產生的渦流越大，則制動力矩就越大；所以制動力矩和鋁盤的轉速n（轉/秒）成正比，即

                                            (6-2)

式中，k為一比例常數。由此說明，制動力矩是一個動態力矩，當鋁盤不動時，制動力矩不存在。制動力矩是隨鋁盤的轉動而產生的，并隨轉速增大而增大，其方向總是和鋁盤的，轉動方向相反。

當鋁盤在轉動力矩的作用下開始轉動后，隨著轉速的增加，其制動力矩不斷增加，直到制動力矩與轉動力矩相平衡。此時，作用于鋁盤的總力矩為零，鋁盤的轉速不再增加，而是穩定在一定的轉速下。所以，按平衡條件MP = Mf，將式（6-1）和式（6-2）代入即得

kn = KP

即轉速為

n = KP/k = CP                                       （6-3）

式中C稱為電度表的比例常數。

由此可見，電度表鋁盤的轉速和負載功率成正比。將式（6-3）兩端同時乘以測量時間T，得：

nT = CPT = CW

式中nT為在測量時間內電度表鋁盤的轉數，以N表示，故被測負載在時間T內所消耗的電能為

W = N/C                                           （6-4）

上式中，C=N/W（轉/千瓦小時）表示電度表每一千瓦小時下鋁盤的轉數。即千瓦小時數。電度表常數C是電度表的一個重要參數，通常標注在電度表的銘牌上。

一、        技術特性

主要特性有：      

(1)      準確度等級

(2)      負載范圍

(3)      靈敏度

(4)      潛動

(5)      功率消耗等等。

二、         使用方法

1、    合理選擇電度表：一是根據任務選擇單相或三相電度表。對于三相電度表，應根據被測線路是三相三線制還是三相四線制來選擇。二是額定電壓、電流的選擇，必須使負載電壓、電流等于或小于其額定值。

2、    安裝電度表：電度表通常與配電裝置安裝在一起，而電度表應該安裝在配電裝置的下方，其中心距地面1.5~1.8米處；并列安裝多只電度表時，兩表間距不得小于200毫米；不同電價的用電線路應該分別裝表；同一電價的用電線路應該合并裝表；安裝電度表時，必須使表身與地面垂直，否則會影響其準確度。

3、    正確接線：要根據說明書的要求和接線圖把進線和出線依次對號接在電度表的出線頭上；接線時注意電源的相序關系，特別是無功電度表更要注意相序；接線完畢后，要反復查對無誤后才能合閘使用。

 當負載在額定電壓下是空栽時，電度表鋁盤應該靜止不動。

 當發現有功電度表反轉時，可能是接線錯誤造成的，但不能認為凡是反轉都是接線錯誤。下列情況下反轉屬正常現象：（a）裝在聯絡盤上的電度表，當由一段母線向另一段母線輸出電能時，電度表盤會反轉。(b)當用兩只電度表測定三相三線制負載的有功電能時，在電流與電壓的相位差角大于60°，即cosΦ<0.5時，其中一個電度表會反轉。

正確的讀數：當電度表不經互感器而直接接入電路時，可以從電度表上直接讀出實際電度數；如果電度表利用電流互感器或電壓互感器擴大量程時，實際消耗電能應為電度表的讀數乘以電流變比或電壓變比。

圖6-1、感應系電度表的結構示意圖          圖6-2、積算機構示意圖

1、電流元件  2、電壓元件  3、鋁質圓盤       1、蝸桿 2、蝸輪 3—6、齒輪

4、轉軸  5、永久磁鐵  6、蝸輪蝸桿傳動機構      7、滾輪

結構：

一般是由驅動部件、轉動部分、制動部分以及積算機構等組成。結構如圖6-1、圖6-2所示。

1、    驅動部件：由電流元件1和電壓元件2組成。電流元件由鐵芯和繞在鐵芯上的電流線圈組成。電流線圈的導線較粗，匝數較少，與負載串聯，故又稱串聯電磁鐵。電壓元件也由鐵芯和電壓線圈組成。電壓線圈的導線較細而匝數較多，與負載并聯，故又稱并聯電磁鐵。

2、    轉動部分：由鋁質的轉動圓盤3、固定轉動圓盤的轉軸4構成，轉軸支承在上下軸承中。電度表工作時，電流元件和電壓元件產生的交變磁場使鋁盤感應出的渦流與該交變磁場相互作用，驅使圓盤產生轉動。

3、    制動部分：由永久磁鐵5構成，它是用來在鋁盤轉 動時產生制動力矩的，使鋁盤的轉速能和被測功率成正比，以便用鋁盤的轉數來反映被測電能的大小。

4、    積算機構：用來計算鋁盤在一定時間內的轉數，以便達到累計電能的目的。積算機構的結構如圖6-2所示。當鋁盤轉動時，通過蝸桿蝸輪及齒輪級的傳動，帶動滾輪組轉動。這樣，就可以通過滾輪上的數字來反映鋁盤的轉數，也就是所測電能的大小。