2—感应式单相电能表的结构
第二章 感应式电能表ppt课件
❖ 基本误差：电能表在规定电压、频率和温度条件下，测得的相对误差 值。
❖ 附加误差：电能表在运行过程中，由于电压、频率和温度等外界条件 变化所产生的误差。
速与被测功率成正比变化。
4〕轴承：
电能表的轴承分为上轴承和下轴承下轴承8位于
转轴6下端，支撑转动元件的全部重量，减小转
动时的摩擦，其质量好坏对电能表的准确度和
使用寿命有很大的影响。下轴承9位于转轴6的
上端，不承受转动元件的重量，只起导向作用。
.
7
第一节 感应式电能表的结构和工作原理
5〕计度器： 计度器又称积算机构，用来累计转盘的转数，以 显示所测定的电能。常用的有字轮式和指针式。
切
线
式
驱
动
元
件
分
类
分离式
封闭式
组合式
❖ 分离式：耗用硅钢片较少，便于检修。但是沿电压、电流铁芯的各个 磁路气隙和铁芯本身的对称性不易控制，往往造成同一类型电能表的 计量特性不一致，容易产生电压、电流潜动，检修时尽量避免拆卸。
❖ 封闭式：可以利用电压工作磁通磁化电流铁芯，改善轻载时的特性， 同一类型电能表计量特性的重复性较好，不易产生电压、电流潜动， 但是冲制铁芯耗用的钢材较多，绕制和检修电压、电流线圈困难。
M Q M 1 M 2 K 1 IP I U s in K 2 IP U Is in
因 为 感 应 电 流 IP I I,IP U U ， 所 以 驱 动 力 矩 为
M Q K I U sin
❖ 上式式感应电能表驱动力矩的基本公式，它表明：电能表的 驱动力矩与穿过转盘的两个磁通以及它们之间的相位角的正 弦的乘积成正比。
单相电能表工作原理
单相电能表工作原理
单相电能表是一种电力计量设备，用于测量单相交流电的电能消耗。
它的工作原理基于法拉第电磁感应定律和瓦特定律。
首先，单相电能表的主要组成部分是电流线圈和电压线圈。
电流线圈通常安装在电能表的铁芯上，它将电流引入线圈中，产生磁场。
而电压线圈则连接到电源线路上，用于测量电压。
当电流通过电流线圈时，根据法拉第电磁感应定律，会在电流线圈内产生磁场。
这个磁场和电流成正比，即磁场的强度取决于电流的大小。
同时，电压线圈通过测量电压来获取电压的大小。
根据瓦特定律，电压乘以电流等于功率。
所以，电能表通过测量电压和电流之间的相位差和功率因数，就可以计算出被测电路中的有功功率和无功功率。
最后，单相电能表还包含一些电路和元件，用于将测量到的功率转换为电力计量显示，通常为机械式指针或数字显示。
总的来说，单相电能表的工作原理是利用电磁感应定律和瓦特定律测量电压和电流，通过计算得出功率，并将其转换为电力计量显示。
感应式单相电能表工作原理
感应式单相电能表工作原理浏览1398发布时间2009-03-28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。
图１感应式单相电能表铁芯结构部件说明：１电压元件铁芯；２回磁板；３铝盘；４电流元件铁芯感应式单相电能表工作原理当交流电通过感应式单相电能表的电压线圈时，在电压元件铁芯中产生一个交变磁通Φu，这一磁通经过伸入铝盘下部的回磁板穿过铝盘构成磁回路，并在铝盘上产生涡流iu。
交流电流通过电流线圈时，会在电流元件铁芯中产生一个交变磁通＠，这一磁通通过铁芯柱的一端穿出铝盘，又经过铁芯柱的另一端穿人铝盘，从而构成闭合的磁路。
电压线圈和电流线圈产生的是两个交变磁通，这两个交变磁通及其产生的涡流相互作用，产生电磁力矩。
这个电磁力矩（即转动力矩）推动铝盘转动。
同时这两个磁通产生的涡流也与制动永久磁铁产生的磁场相互作用产生制动力矩，制动力矩的大小是随铝盘转速的增大而增大的，与铝盘转速成正比。
只有制动力矩与转动力矩平衡时，铝盘才能匀速转动。
图２感应式单相电能表电流和磁通部件说明：５电压元件铁芯；６铝盘；７电流元件铁芯电能表的铝盘向什么方向转动，电能表中的磁通和涡流又是如何作用产生转动力矩的呢？通过图1可以得到答案。
图中，Φu为电压线圈产生的穿过铝盘的磁通，它与电压线圈的电压仍成正比，方向由纸面指向读者，根据右手螺旋法则可以判断出‰产生的涡流iu的方向。
Φi1和Φi2为电流线圈产生的磁通，其大小与电流线圈中的i成正比，方向如图1所示。
同样，可以判断出Φi1和Φi2产生的涡流i1和i2方向，如图３中所示。
图２感应式单相电能表铝盘上的磁通与涡流铝盘的转速与负载的功率成正比，负载功率越大，铝盘转速越快，P＝Cn式中 P——负载功率；n——铝盘的转速；C——比例常数。
如果转动时间为T，且保持功率不变，则式（6－1）变为PT＝CnT式中 PT一在时间T内消耗的电能，用W表示；nT——铝盘在T时间内的转数，用N表示。
感应式电能表结构
1.1感应式单相电能表的结构测量机构：驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器补偿调整装置：满载调整装置、轻载调整装置、相位角调整装置、防潜动装置、平衡调整装置（三相电能表）辅助部件：外壳、机架、端钮盒、铭牌1、测量机构测量机构是电能表实现电能测量的核心部分。
1.1驱动元件（电磁元件）驱动元件又分为电压元件与电流元件，其作用是将交变的电压和电流转变为穿过圆盘的交变磁通，与其在圆盘内产生的感应电流相互作用，进而产生驱动力矩，使圆盘转动。
电能表接入被测电路后，不论有无负载电流，电压线圈总是带电，成年累月地消耗电能，一般要求功率消耗不超过1.5W。
1)电压元件：电压元件由电压铁芯1、电压线圈2和回磁极12组成。
和负载并联，把交流电压转变成交变的电压磁通。
电压线圈由漆包线绕成，匝数多、线径细，能形成较大的阻抗，减少功率消耗，并使电压线圈中的电流滞后电压的相位角几乎达到 90°。
回磁极固定在电压铁芯上，构成电压工作磁通的回路。
电流铁芯是由0.35~0.5mm厚优质硅钢片叠成“U”形，电流线圈通常分为匝数相等的两部分，分别绕在“U”形铁芯的两柱上，其绕向相反，以保证电流磁通在铁芯内的方向相同电流元件：电流元件由电流铁芯3、电流线圈4和磁分路组成。
和负载串联，把交流电流转变成交变的电流磁通。
因负荷电流是流过电流线圈的，所以要求电流线圈的阻抗小，即匝数少而且导线要粗。
3)驱动元件相对于圆盘的位置可分为切正式及辐轴射式两种。
正切式是指电压元件平面在转盘上的投影线与转盘半径方向相垂直；辐射式是指电压元件平面在转盘上的投影线与转盘半径方向一致。
我国多采用正切式电磁元件。
正切式电磁元件可分为封闭式铁芯、半封闭式铁芯、分离式铁芯三种。
（2）封闭式电磁元件：电压、电流铁芯一个整体。
工作气隙固定，容易保持磁路对称，所以可得到良好的技术特性。
缺点是在于制造工艺复杂装套电压线圈的工艺工作量大，耗料较大半封闭式电磁元件：电压、电流铁芯之一或两者可以拆卸，以利于套线圈，这种铁芯能简化制造工艺，并且能获得较好的技术特性。
感应式单相电能表的工作原理
感应式单相电能表的工作原理一、圆盘的转动定性分析1、磁通的分布状况：由右手螺旋定则，交变电流经过导线或线圈时，会产生磁场。
如图1-6所示电线圈并联在电源两端，电压U在电压线圈中产生激磁电流IU, IU产生的磁通ΦU 从电压铁芯中柱经磁极穿过圆盘回中柱,叫电压工作磁通。
电流元件位于圆盘下方，电流线圈串联在电路和负载之间，负载电流I产生的电流工作磁通ΦI，ΦI穿过原盘。
因此，对圆盘而言，有两个大小相等、方向相反的两束电流工作磁通ΦI，ΦI从不同位置两次穿过圆盘，而电压工作磁通ΦU一次穿过圆盘，于是相当于有三束磁通作用于圆盘上，所以，我们把感应式电能友又称为“三磁通型”电能表。
“三磁通型”电能表。
如图1-7所示。
现规定：磁通从下往上通过转盘为N极，以“．”表示，磁通从上往下通过转盘为s极，以“× ”表示，所以转盘上三个磁极的位置分别为A1(N极)、A2(N极)、A3(s极)。
2、驱动力矩的产生因电压铁芯和电流铁芯都不闭合，有气隙，所以在磁路不饱和段可看成线性铁芯，当激磁电流I 和IU为正弦波时，其产生的响应磁通也为正弦波。
三束交变的磁通作用在圆盘上，依据电磁感应定律，就会在圆盘内产生三个交变的感应电流，且相位滞后于对应的磁通90。
这三个感应电流也叫涡流，其波形仍是正弦波。
依据左手定则可知，三个工作磁通ΦI，ΦI 和ΦU分别与穿过各自区域的涡流相互作用，产生推动圆盘转动的电磁力。
其作用对应关系如图1-8所示（见图1-8 （ab）电磁力的产生和图1-8 （cd）电磁力的产生）。
由于磁通ΦI，ΦI 和ΦU随时间按正弦规律变化，所以当磁通穿过转盘时，在转盘上呈现的磁极极性及磁通量的大小也是变化的。
对时间t1至t4瞬时来说，穿过转盘磁通最大值从磁极A1向磁极A3渐渐移动，也就是说，在一个周期内，它经过了全部3个磁极，我们可看作有个磁场不断重复地从磁极A1移向A3，这就是旋转磁场。
即旋转磁场的方向是从相位超前的磁通所在的空间位量（ΦI）移向相位迟后的磁通(ΦU)所在的空间位置。
感应式单相电能表的结构
感应式单相电能表的结构感应式电能表的种类、型号较多，但基本机构相似，都是有测量机构（驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器）、补偿调整装置和辅助元件（外壳、基架、端钮盒、铭牌）构成。
一、测量机构图1 感应式单相电能表测量机构简图1-电压铁芯；2-电流铁芯；3-铝盘；4-转轴；5-上轴承；6-下轴承；7-蝸轮蝸杆传送装置；8-永久磁钢；9-计数器；10-端钮；11-铭牌；测量机构是电能表实现电能测量的核心机构，如图1所示，为感应式单相电能表测量机构简图。
1、驱动元件（电磁元件）驱动元件又分电压元件与电流元件，其作用是将交变的电压和电流转变为穿过圆盘的交变磁通，与其在圆盘内产生的感应电流相互作用，进而产生驱动力矩，使圆盘转动。
其中，1.电压元件：电压元件由电压铁芯、电压线圈和磁极组成。
2.电流元件：由电流铁芯、电流线圈组成。
电压铁芯、电流铁芯都是由0.35mm～0.5mm厚的硅钢片叠成。
电压线圈导线很细（0.08~0.15mm漆包线），匝数较多（7000~12000匝），阻抗大，（等效电路如图2）与负载并联，一直带电；电流线圈较粗，匝数较少，与负载串联，并分为匝数相等的两部分，分别绕在“U”形铁芯的两柱上，其绕向相反。
其绕向相反，是为保证电流磁通在铁芯内的方向相同。
驱动元件相对于圆盘的位置，可分为切线式及辐射式两种。
切线式驱动元件沿圆盘的切向放置，辐射式电板元件沿着圆盘半径方向放置。
我国生产的电能表全部采用切线式。
图2 电能表驱动元件放置形式2、转动元件转动元件由圆盘和转轴组成，其作用是在驱动元件建立的交变磁通的作用下，在圆盘上产生感应电流，进而产生驱动力矩使圆盘转动，并把转动的圈数通过蜗轮与蜗杆的啮合传递给计度器。
难点1：转盘转动的定性分析转动元件由圆盘和转轴组成，其作用是在驱动元件建立的交变磁通的作用下，在圆盘上产生感应电流，进而产生驱动力矩使圆盘转动，并把转动的圈数通过蜗轮与蜗杆的啮合传递给计度器。
电能表结构和原理
电能表结构和原理一、电能表的结构电能表通常由三个基本部分组成：电流电路、电压电路和表盘系统。
(一)电流电路电流电路分为两个部分，即电流线圈和磁场系统。
1.电流线圈电流线圈通常由多层铜线绕成，安装在电能表的铁芯上。
电流线圈的工作原理是将电流带动线圈中的磁场运动，从而与磁场系统相互作用。
2.磁场系统磁场系统主要由磁芯和磁极组成。
磁芯通常由硅钢片叠加而成，可以减小磁通损耗。
磁极的作用是控制磁场在电流线圈中的分布。
(二)电压电路电压电路也分为两个部分，即电压线圈和电路控制系统。
1.电压线圈电压线圈管理电能表的运行，并测量通过它的电压。
用细铜线绕成的电压线圈被安装在电能表的铁芯上。
2.电路控制系统电路控制系统主要由电容器和电阻器组成。
电容器通过在电路中贮存能量和滤波，在抗干扰方面发挥了关键的作用。
电阻器则主要用于分压、限流和精度调整。
(三)表盘系统表盘系统由齿轮、撑架、表盘和指针组成。
1.齿轮齿轮用于传递电机的力量，并将旋转速度转换为数字形式的显示方式。
2.撑架撑架支持电机和齿轮，使电能表的整个结构紧凑而完整。
3.表盘和指针表盘和指针用于显示测量值。
电能表的表盘上通常有两个指针，一个用于显示电流强度，另一个用于显示电压强度。
指针可根据设置的测量范围来调节精度。
二、电能表的原理电能表的原理基于反推感应原理。
该原理涉及到电流、磁场和电动力学。
当一根导线中通过电流时，会在它周围产生一个磁场。
反之，当一个磁场与导线相交时，它也会引起电流的产生。
这种现象被称为相互感应。
电流电压的测量是由感性元件先将要测电量转换为电压或电流，再由电路中的后续元件来实现的。
在电能表中，当载流线圈中的电流流过它时，线圈内就会产生磁场。
该磁场与铁芯和磁芯之间的磁通相互作用，从而在铁芯和磁芯之间引起一个运动轴上的力矩。
电压线圈可以测量电路中的电压，通过这些电流和电压的测量值，就可以测量电路中的电能。
传统的电能表通常是机械式的，但现代的电能表则经常使用电子元件，如传感器、集成电路（IC）和计算机芯片。
电工仪表与测量第7章
电能表要安装在干燥、无振动和无腐蚀 气体的场所。
不同电价的用电Biblioteka 路应分别装表，同一 电价的用电线路应合并装表。
电能表安装要牢固垂直。每只表除挂表 螺丝外，至少应有一只定位螺钉，使表 中心线向各方向倾斜度不大于1°，否则 会影响电能表的准确度。
一、三相三线有功电能表
• 三相三线电能表由两只单相电能表的测量 机构组合而成。
• 将它接入电路后，作用在转轴上的总转矩 等于两组元件产生的转矩之和，并与三相 电路的有功功率成正比。因此，铝盘的转 数可以反映有功电能的大小，并通过计度 器直接显示出三相电能的数值。
三相三线电能表
• 三相三线电能表的接线方 法与两表法测量功率的接 线方法相同。按规定，对 低压供电线路，其负荷电 流为80A及以下时，宜采 用直接接入式电能表。
第一节
感应系电能表
一、感应系电能表的结构
感应系电能表的主要组成部分有：
驱动元件 用来产生转动力矩。 转动元件 由铝盘和转轴组成。仪表工作时，驱动
元件产生的转动力矩将驱使铝盘转动。
制动元件 由永久磁铁组成。用来在铝盘转动时产 生制动力矩，使铝盘的转速与被测功率成正比。
计度器（也称积算机构） 用来计算铝盘的转数， 实现累计电能的目的。它包括安装在转轴上的齿 轮、滚轮以及计数器等。电能表最终通过计数器 直接显示出被测电能的数值。
• 若负荷电流为80A以上 时，宜采用经电流互 感器接入式电能表。
二、三相四线有功电能表
• 三相四线电能表由三只单相电能表的测量机构组合而成。
目前常见的DT862型三相四 线有功电能表的外形与三相 三线有功电能表的外形完全 一样。
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电能表的轴承分为上轴承和下轴承下轴承8位于转轴6下端，支撑转动元件的全部重量，减小转动时的摩擦，其质量好坏对电能表的准确度和使用寿命有很大的影响。
5）计度器：
计度器又称积算机构，用来累计转盘的转数，以显示所测定的电能。常用的有字轮式和指针式。
2、辅助部件
1）基架：
用于支撑和固定测量机构，对电能表的性能有一定的影响，故基架应有足够的机械强度。
电压元件：电压元件由电压铁芯电1、电压线圈2和回磁极12组成。
电流元件：电流元件由电流铁芯3和电流线圈4组成。
切线式：电压铁芯垂直于转盘半径方向平面放置；
辐射式：电压铁芯平行于转盘半径方向放置；
2）转动元件：
由转盘5和转轴6组成，转盘在驱动元件所产生的驱动力矩下连续转动。
3）制动元件：
由永久磁铁及其调整装置组成，永久磁铁产生的磁通被转动着的转盘切割时，与在转盘中所产生的感应电流相互作用形成转动力矩，使转盘的转速与被测功率成正比变化。
学生自学了解电度表的辅助部件。
教师展示相应的图片。
学生自学
学生听讲，提出问题
5’
8’
10’
7’
10’
10’
10’
8’
5’
7’
板书设计
1、测量机构
1）驱动元件：包括电压元件和电流元件，作用是在交变的电压和电流产生的交变磁场穿过转盘时，该磁通与其在转盘中感应的电流相互作用，产生驱动力矩，使转盘转动。
电压元件：电压元件由电压铁芯电1、电压线圈2和回磁极12组成。
《电能计算》教学设计
学校：大连市经济贸易学校授课班级：13级32班
授课教师：闫纪凤授课时间：2014年9月11日
课题
感应式单相电能表的结构
课型
新授
教学目标
知识目标
掌握测量机构的构成及作用，特别是电压元件与电流元件中两个线圈电路参数的特点。
能力目标
掌握误差调整装置的种类及作用，了解辅助部件的构成和铭牌参数的意义。
教学环节
教学内容
教师调控
学生活动
时间分配
一
二
三
四
五
六
组织教学：组织学生准备好课上需要的资料。
引入新课：向学生展示一幅电能表结构的图片，调查学生对电能表的了解程度。
讲授新课：
尽管单相电能表的型号繁多，但其结构基本相同，都是由测量机构和辅助不见（基架、底座、外壳、端钮盒和铭牌）组成。
1、测量机构
1）驱动元件：包括电压元件和电流元件，作用是在交变的电压和电流产生的交变磁场穿过转盘时，该磁通与其在转盘中感应的电流相互作用，产生驱动力矩，使转盘转动。
情感目标
培养学生耐心细致的工作态度和严谨的工作作风。
教材分析
重点
掌握测量机构的构成及作用，特别是电压元件与电流元件中两个线圈电路参数的特点。
难点
掌握误差调整装置的种类及作用，了解辅助部件的构成和铭牌参数的意义。
关键
掌握误差调整装置的种类及作用。
教具资料
电能表，教材，课件，图片等。
教学方法
列举法，讲授法，讨论法，分析法等。
电流元件：电流元件由电流铁芯3和电流线圈4组成。
课后小结
本节课主要学习感应式单相电能表的结构以及各个结构的作用，在教学中教师要注重激发学生的积极性，多让学生回答一些问题。单相电能表的结构复杂，而且功能特殊，教师要能用简单易懂的语言帮助学生理解，为了加深学生的印象，教师要多播放点图片或视频帮助学生理解。
课堂练习：学生阅读教材，巩固本节课所学的知识。
课堂小结：学生总结本节课的收获
布置作业：电能表的结构和作用写在作业本上。
使学生初步了解电能表的结构和用途。
教师讲解电能表的结构。
讲解电能表切线式和辐射式驱动元件。
向学生展示图片。学生观看图片。
教师说明转动元件和ຫໍສະໝຸດ 动元件的区别。说明轴承和计度器的作用是什么。
2）外壳：
由底座与表盖等组合而成，底座用来组装测量结构，常用钢板或塑料压制而成，表盖有用铝板冲压成的，也有用玻璃、胶木或塑料压制而成。
3）端钮盒：
用于连接电能表的电流、电压线圈和被测电路，其中的铜质端钮盒表面要有良好的镀层，这个端钮盒要有足够的机械强度和良好的绝缘。
4）铭牌：
铭牌附在表盖上或固定在计度器的框架上，它应标明制造厂、表型、额定电压、标定电流、额定最大电流、频率、相数、准确度等级以及电能表常数等。