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电子式电能表,电子式电能表原理

发布时间:1970-01-01

电子式电能表,电子式电能表原理

电子式电能表图:

电子式电能表

电子式电能表:

电子式电能表与机械式电能表相比有明显优势。例如防窃电能力强,计量精度高、负荷特性较好、误差曲线平直、功率因数补偿性能较强、自身功耗低,特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。由于单片机的应用给电能表注入了新的活力,这些都是一般机械表难以做到的。但是早期的电子式电能表也有一些明显的不足,如工作寿命较短、易受外界干扰、工作可靠性不及机械式电能表等。

    电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样,采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,通过计度器或数字显示器显示。

电子式电能表与机械式电能表相比有明显优势。例如防窃电能力强,计量精度高、负荷特性较好、误差曲线平直、功率因数补偿性能较强、自身功耗低,特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。由于单片机的应用给电能表注入了新的活力,这些都是一般机械表难以做到的。但是早期的电子式电能表也有一些明显的不足,如工作寿命较短、易受外界干扰、工作可靠性不及机械式电能表等。

    电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样,采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,通过计度器或数字显示器显示。

电子式电能表特点:

一、 频率响应范围宽。
感应式电能表的频率响应范围一般为45~55Hz,而电子式多功能表的频率响应范围为40~1000Hz。

二、受外磁场影响小。
感应式电能表是依据移进磁场的原理进行计量的,因此外界磁场对表计的计量性能影响很大。而电子式电能表主要依靠乘法器进行运算,其计量性能受外磁场影响小。

三、功能强大,易扩展。
一只电子式电能表相当于几只感应式电能表,如一只功能全面的电子式多功能表相当于两只正向有功表、两只正向无功表、两只最大需量表和一只失压计时仪,并能实现这七只表所不能实现的分时计量、数据自动抄读等功能。同时,表计数量的减少,有效地降低了二次回路的压降,提高了整个计量装置的可靠性和准确性。
四、准确度等级高且稳定。
感应式电能表的准确度等级一般为0.5~3.0级,并且由于机械磨损,误差容易发生变化,而电子式电能表可方便地利用各种补偿轻易地达到较高的准确度等级,并且误差稳定性好,电子式电能表的准确度等级一般为0.2~1.0级。
五、启动电流小且误差曲线平整。
感应式电能表要在0.3 %Ib下才能启动并进行计量,误差曲线变化较大,尤其在低负荷时误差较大;而电子式电能表非常灵敏,在0.1 % 1b下就能开始启动并进行计量,且误差曲线好,在全负荷范围内误差几乎为一条直线。

六、防窃电能力更强。
窃电是我国城乡用电中一个无法回避的现实问题,感应式电能表防窃电能力较差。新型的电子式电能表从基本原理上实现了防止常见的窃电行为。例如,ADE7755能通过两个电流互感器分别测量相线、零线电流,并以其中大的电流作为电能计量依据,从而实现防止短接电流导线等的窃电方式。

七、 便于安装使用。
感应式电能表的安装有严格的要求,若悬挂水平倾度偏差大,甚至明显倾斜,将造成电能计量不准。而电子式电能表采用的是电子式的计量方式,无机械旋转部件,因此不存在上述问题,另外它的体积小,重量轻,便于使用。
八、 过负荷能力大。
感应式电能表是利用线圈进行工作的,为保证其计量准确度,一般只能过负荷4倍;而电子式多功能表可达到过负荷 6~10倍。

电子式电能表基本结构与工作原理:

一、检定无源脉冲电能表误差:通常在脉冲正端施加一个VDD=+5~12V的直流电源,有的现场校验仪或电能表检定装置具有这一电源,中间串联R=5~10Ω的电阻,再输入给检定脉冲回路。
二、单片机就是将微型计算机所具备的几个基本功能,如 中央处理单元CPU 、 程序存储器ROM 、 数据存储器RAM 、 定时计数器Timer/Counter 、 输入输出接口I/O 等,集成到一块芯片中而构成小型计算机。
三、单片机的总线可以分为三种: 地址总线AB 、 数据总线DB 、 控制总线CB 。
四、单片机按数据总线的宽度可分为四种类型: 4 、 8 、 16 、 32 。目前最为流行采用的是 8位 。
五、在同一时刻可以同时发送和接收数据的串行通信模式称为全双工
六、I2C总线以1根 串行数据线SDA 和1根 串行时钟线SCL 实现了全双工的同步数据传输。
七、几种典型的电能表的通信方式:电子式多功能电能表与外界的通信方式大都采用串行异步半双工的通信方式,通信接口主要有RS-232-C、RS-485和直接光学接口三种方式。
八、电子式电能表按其工作原理的不同,可分为模拟乘法器型、电子式电能表和 数字乘法器型电子式电能表。
九、一般来说,电子式电能表由六个部分组成: 电源单元 、电能测量单元 、中央处理单元(单片机) 、显示单元 、输出单元 、通信单元 。
十、正常供电时,电子式电能表的工作电源通常有三种实现方式: 工频电源(即变压器降压) 、 阻容电源(电阻和电容降压) 、 开关电源 。
十一、电子式电能表的显示单元主要分为 LED数码管 和 LCD液晶显示器两种,后者功耗低,并支持汉字显示。
十二、电子式电能表的关键部分是电能测量单元
十三、时分割乘法器是许多电子式电能表的关键部分,它通常由 三角波发生器 、 比较器 、 调制器 、 滤波器 四个部分组成。
十四、若某电子式电能表的启动电流是0.01Ib,过载电流是 6Ib,则A/D型的电能表要求A/D转换器的位数可以是10,A/D的位数取决于Imax和Imin的比值,6÷0.01=600,而 29<600<210,即要求A/D的位数至少是10位。
十五、U/F(电压/频率)转换器组成的电能测量单元,其作用是 产生正比于有功功率的电能脉冲 。
十六、采用电阻网络作为电能表的电压采样器的最大特点是线性好和成本低 ,缺点是无法实现电气隔离 。采用电压互感器的最大优点是可实现初级和次级的电气隔离 ,并可提高电能表的抗干扰能力 ,缺点是成本高 。

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