电能表的工作原理、结构和规格

电能表（习称电度表）是用来测量某一段时间内发电机发出的电能或负载所消耗的电能的仪表。所以电能表是累计仪表，其计量单位是千瓦·小时（kW·h），电能表的种类繁多，按其准确度分类有0.5、1.0、2.0、2.5、3.0级等。按其结构和工作原理又可分为电解式、电子数字式和电气机械式三类。电解式主要用于化学工业和有色金属冶炼工业中电能的测量；电子数字式适用于自动检测、遥控和自动控制系统；电气机械式电能表又可分为电动式和感应式两种。电动式主要用于测量直流电能，交流电能表都是采用感应式电能表。

1.电能表的主要组成部分

电能表大都采用感应式，其外形如图4-5所示，原理结构如图4-6所示。其主要由以下部件组成：

图4-5 感应式电能表外形

图4-6 感应式电能表原理结构图

1—叠片铁心 2—计数机构 3—铝盘 4—制动磁铁 5—驱动元件

（1）驱动元件

包括电流部件和电压部件。

1）电流部件是由铁心及绕在它上面的电流线圈所组成。电流线圈的匝数较少，导线较粗，铁心由硅钢片叠合而成。

2）电压部件是由铁心及绕在它上面的电压线圈所组成。电压线圈的匝数较多，导线较细，其铁心也由硅钢片叠合而成。

（2）转动元件

由铝制圆盘和转轴组成，轴上装有传递转数的蜗杆，转轴安装在上、下轴承里可以自由转动。

（3）制动元件

由制动永久磁铁和铝盘等组成。其作用是在转盘转动时产生制动力矩，使转盘转速与负载的功率大小成正比，从而使电能表能反映出负载所消耗的电能。

（4）积算机构(www.xing528.com)

用来计算电能表转盘的转数，实现电能的测量和积算。当转盘转动时，通过蜗杆、涡轮及齿轮等传动机构，最后使“字轮”转动，便可以从计算器窗口上直接显示出盘的转数。不过一般电能表所显示的并不是盘的转数而是直接显示出负载所消耗的电能的“度”数。此外电能表还有轴承、支架、接线盒等部件。

2.单相交流电能表的工作原理

当交流电流通过感应系电能表的电流线圈和电压线圈时，在铝盘上会感应产生涡流，这些涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，使铝盘转动。同时制动磁铁与转动的铝盘也相互作用，产生了制动力矩。当转动力矩与制动力矩平衡时，铝转盘以稳定的速度转动。铝转盘的转数与被测电能的大小成比，从而测出所耗电能。由以上简单的原理分析可知，铝转盘的转数与负载的功率有关，负载功率越大，铝盘的转速越快，即

P=Cω式中，P为负载的功率；ω为铝盘的转速；C为常数。

若测量时间为T，且保持功率不变，则有

PT=CωT式中，PT表示在时间T内负载消耗的电能W；CωT代表了铝盘在时间内的转数n，即

W=Cn。

上式表明，电能表的转数n正比于被测电能W。

由上式可求出常数C=W/n，即铝盘每转一圈所代表的千瓦·小时数。

通常电能表铭牌上给出的是电能表常数N[r/（kW·h）]，它表示每千瓦·小时对应的铝盘转数，即

N=1/C=n/W

3.电能表的选用

1）根据测量任务的不同，电能表型式的选择也会有所不同。对于单相、三相、有功和无功电能的测量，都应选取与之相适应的仪表。在国产电能表中，型号中的前后字母和数字均表示不同含义。其中第一个字母D代表电能表，第二个字母中的D则表示单相、S表示三相三线、T表示三相四线、X表示无功，后面的数字代表产品设计定型编号。

2）根据负载的最大电流及额定电压，以及要求测量值的准确度选择电能表的型号。应使电能表的额定电压与负载的额定电压相符。而电能表的额定电流应大于或等于负载的最大电流。

3）当没有负载时，电能表的铝盘应该静止不转。当电能表的电流线路中无电流而电压线路上有额定电压时，其铝盘转动应不超过潜动允许值。