电能的测量与节能原理与实践

1）电能的测量

电能表是用来测量和记录电能累计值的专用仪表，是目前电能测量仪表中应用最多、最广泛的仪表。

电能表按照用途分为单相电能表、三相有功电能表和三相无功电能表。其中，单相电能表主要用于测量一般用户的用电量，而三相电能表则用于测量电站、厂矿和企业的用电量。

图3.23　单相感应式电能表的外形结构

单相感应式电能表的外形结构如图3.23所示，其接线柱功能为：①火线进线；②火线出线；③零线进线；④零线出线。

随着科技的进步，智能式单相电能表正逐渐普及。智能式单相电能表的接线与单相感应式电能表相同，不同之处在于，其内部工作测量机构采用微机结构，能随时将测量的电压和功率等数值传送至云端，实现智能测量从而减少人力抄表。

2）常用节能技术

目前，能源已是世界各国关注的焦点之一，节约能源对经济和社会发展具有重要意义。

（1）供配电系统的节能

①正确划分负荷等级，不能人为提高负荷等级。

②合理选择供电电压等级——减少线路损耗。

a.当单台电动机的额定输入功率大于1200kW时，应采用中（高）压供电方式；

b.当单台电动机的额定输入功率大于900kW而小于或等于1200kW时，宜采用中（高）压供电方式；

c.当单台电动机的额定输入功率大于650kW而小于或等于900kW时，可采用中（高）压供电方式。

③合理确定负荷指标（节能指标），合理选择变压器容量和台数，变压器负荷率设计值宜在60%～80%。

④功率因数补偿。

⑤谐波治理。加装有源谐波滤波器来吸收电网的谐波，以减少或消除谐波的干扰，把奇次谐波控制在允许的范围内，保证电网和各类设备安全可靠地运行。

（2）电气照明的节能

①正确选择照度标准。

②合理选择照明方式。

a.工作场所应设置一般照明；

b.当同一场所内的不同区域有不同照度要求时，应采用分区一般照明；

c.对于作业面照度要求较高、只采用一般照明不合理的场所，宜采用混合照明；

d.在一个工作场所内不应只采用局部照明；

e.当需要提高特定区域或目标的照度时，宜采用重点照明。

③使用高光效光源。

④推广高效节能灯具。

⑤使用节能型镇流器。

（3）用电设备的节能

淘汰老型号、高耗能、低效率的设备，更换新型号、高效率的节能型设备。也可通过改造设备和加装节电器，实现节约用电。

（4）管理节能

通过合理的管理手段，达到节电节能的目的，如及时关停不用设备、合理安排生产程序、移峰填谷等。

【思考与练习】

一、填空题

1.三相交流电路是由3个________、________和________的电动势组成的三相电源向三相负载供电的电路。

2.三相对称负载作星形连接时，线电压有效值是相电压有效值的________倍，其相位关系是________；线电流和相电流的大小关系是________。

3.如三相对称负载采用三角形接线时，其线电压等于________倍的相电压；而线电流等于________倍的相电流，其相位关系是________。(www.xing528.com)

4.对称三相负载作三角形连接时的线电流是作星形连接时的线电流的________倍，相电流是作星形连接时的相电流的________倍。

5.三相照明电路负载必须采用________接法，中性线的作用是________。

6.同一对称三相负载，在线电压相同的情况下，负载作三角形连接时的有功功率是星形连接时的有功功率的________倍。

二、选择题

1.关于一般三相交流发电机的3个线圈中的电动势，下列说法正确的是（　　）。

A.它们的最大值不同

B.它们同时达到最大值

C.它们的周期不同

D.它们达到最大值的时间依次落后1/3周期

2.下列说法正确的是（　　）。

A.当负载作星形连接时，必然有中性线

B.当三相负载越接近对称时，中性线电流越小

C.负载作三角形连接时，线电流必为相电流的倍

D.以上说法都不正确

3.某对称三相负载，当作星形连接时，三相功率为P；若保持电源线电压不变，将负载改作三角形连接，则此时三相功率为（　　）。

4.3盏规格相同的电灯按图3.24所示接在三相交流电路中都能正常发光，现将K3断开，则S1、S2将（　　）。

图3.24

A.烧毁其中一个或都烧毁

B.都略为增亮

C.都略为变暗

D.不受影响，仍正常发光

5.一台三相电动机，每相绕组的额定电压为380V，对称三相电源的线电压为380V，则三相绕组应采用（　　）。

A.三角形连接　　　　　　B.星形连接，不接中性线

C.星形连接，接中性线　　　　　　D.B、C均可

6.三相对称电源的线电压为380V，对称负载星形连接，不接中性线，若某一相发生短路，则其余各相负载电压为（　　）。

A.190V　　　　　　B.220V　　　　　　C.380V　　　　　　D.不确定

三、作图题

1.将图3.25（a）所示的三相负载进行星形连接。

2.图3.25（b）所示为电动机的定子绕组接线柱，请将其进行三角形连接。

图3.25

四、计算题

1.三相交流发电机采用星形接法，负载也采用星形接法。发电机的相电压U=1000V，每相负载电阻均为R=50kΩ，XL=25kΩ。试求：（1）负载的相电流；（2）负载的线电流；（3）线电压。

2.如图3.26所示，电源线电压为380V。（1）如果各相负载阻抗都是100Ω，则负载是否对称？（2）设R=XL=XC=10Ω，求各相电流。

图3.26