单相电能表的结构和原理

电能表按接入电源的相数不同分为单相、三相电能表两大类；按电能表工作原理的不同，分为感应式、电动式和磁电式电能表3 种。目前，市场上广泛使用的是稳定性较高但成本不高的感应式电能表。各类型号的电能表的基本结构都是相似的。本节将以单相电能表为例介绍电能表的基本结构和工作原理。

1.基本结构

单相电能表内部结构如图9.6.1 所示，主要由驱动机构、制动机构和积算机构三部分组成，还有一些零部件，如轴承、支架、接线盒等。

图9.6.1　DD1 型单相电能表的内部结构

1—电压线圈；2—电流线圈；3—铝制转盘；4—转轴；5—制动永久磁铁；6—蜗杆；7—蜗轮

1）驱动机构

驱动机构是用来产生转矩的，它主要包括电流部件、电压部件和铝制转盘（简称铝盘）等。电流部件是由U 形铁芯及绕在它上面的电流线圈组成。电流部件的铁心是由硅钢片叠合而成的，电流线圈匝数较少，导线较粗。电压部件是由U 形铁芯及绕在它上面的电压线圈组成。它的铁芯也是由硅钢片叠合而成的，电压线圈匝数较多，导线较细。

2）制动机构

制动机构是用来在铝盘转动时产生制动力矩，使铝盘转速和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。它主要由永久磁铁、铝制转盘及转轴等组成。(https://www.xing528.com)

3）积算机构

积算机构又称计度器，它是用来计算电能表转盘的转数，以实现电能的测量和计算。当转盘转动时，通过蜗轮、蜗杆及齿轮等传动机构带动“字轮”转动，从而可以在计算器窗口中直接显示出电能的数值。因为一般电能表不是显示盘的转数，而是直接显示出负载消耗的电能数值。

2.单相电能表的工作原理

当电流线圈和电压线圈通以交流电流时，就有交变的磁通穿过铝盘，在铝盘上感应出涡流，涡流与交变的磁通相互作用产生转动力矩，从而使铝盘转动。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，铝盘以稳定的速度转动。欲使电能表铝盘的转数能正确地表示电路中所消耗的电能，首先应使铝盘所受的转矩与电路的有功功率成正比，即铝盘的转数与被测电能的大小成比例，从而测出所耗电能。

由上述单相电能表的工作原理分析可知，铝盘的转速与负载的功率有关，负载功率越大，铝盘的转速越快。即

式中，P 为负载的功率；ω 为铝盘的转速；C 为常数。

设测量时间为T，且保持功率不变，则有PT=CωT，其中PT 指在时间T 内负载所消耗的电能，用W（千瓦·小时）表示，等式右边CωT 的乘积是指铝制转盘在时间T 内的转数，即电能表的转数，用n 来表示，则有

可见，电能表的转数n 与被测电能W 成正比。这样常数，即铝盘每转一圈所代表的千瓦小时数。通常使用的电能表的铭牌就是电能表常数N，它表示每千瓦小时对应的铝盘的转数，即