功率表电能表的介绍与使用

1、电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 第一节第一节 功率和电能的测量方法功率和电能的测量方法 第二节第二节 电动系功率表电动系功率表 第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表 第四节第四节 三相功率的测量三相功率的测量 第五节第五节 感应系电能表及电能的测量感应系电能表及电能的测量 第六节第六节 三相有功电能表三相有功电能表 第七节第七节 三相无功电能表和无功电能的测量三相无功电能表和无功电能的测量 第八节第八节 电子式单相电能表电子式单相电能表 第九节第九节 电子式三相

2、电能表电子式三相电能表 第十第十节节 电子式单相复费率电能表电子式单相复费率电能表 第十一节第十一节 集中抄表与电子式集中抄表与电子式IC卡预付费电能表卡预付费电能表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 本章要点本章要点 本章介绍本章介绍电动系功率表电动系功率表、低功率因数功率表低功率因数功率表、 三相三相功率表功率表、感应系感应系电能表电能表的原理与使用方法的原理与使用方法,其其 中中工作原理可作一般了解工作原理可作一般了解，测量方法测量方法以及测量时以及测量时 的的电路连线电路连线，包括单相与，包括单相与三相，有三相，

3、有功与功与无功的无功的功功 率表、率表、有有功与功与无功无功电能表都电能表都必须熟练掌握必须熟练掌握。 本章第八、九节介绍本章第八、九节介绍静止式电子静止式电子电能表的原理与电能表的原理与 电路结构，由于电测仪表广泛应用电子电路，通电路结构，由于电测仪表广泛应用电子电路，通 过过电子电子电能表的电路结构，进一步了解仪表中电电能表的电路结构，进一步了解仪表中电 子器件的使用方法。子器件的使用方法。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第一节第一节 功率和电能的测量方法功率和电能的测量方法 一、功率测量方法一、功率测量方法 1

4、.直接法直接法：测量功率可直接用测量功率可直接用电动系功率表电动系功率表、数字数字 功率表功率表或或三相功率表三相功率表，测量三相功率还可以用，测量三相功率还可以用单相功单相功 率表接成两表法或三表法率表接成两表法或三表法，虽然有求和过程，但一般，虽然有求和过程，但一般 仍将它归为直接法。仍将它归为直接法。 2.间接法：间接法：直流直流可通过测量电压、电流间接求得功可通过测量电压、电流间接求得功 率。率。交流交流则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。则需要通过电压、电流和功率因数求得功率。 二、电能测量方法二、电能测量方法 1.直接法：直接法：直接测量电能，直接测量电能，直流直流可使用可使用

5、电动系电能电动系电能 表表，交流交流用用感应系或电子电能表感应系或电子电能表。 2.间接法间接法：电能测量一般不用间接法电能测量一般不用间接法，只有在功率只有在功率 稳定不变的情况下用功率表和记时时钟进行测量稳定不变的情况下用功率表和记时时钟进行测量。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 常用的功率表多采用常用的功率表多采用电动系电动系，由于电动系仪表的生产工，由于电动系仪表的生产工 艺比较复杂，所以近年来发展了利用艺比较复杂，所以近年来发展了利用磁电系磁电系表芯做成表芯做成 的变换式功率表的变换式功率表，表的结构如图。，

6、表的结构如图。 三、变换式功率表三、变换式功率表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 变换式功率表先通过由两个互感变换式功率表先通过由两个互感 器组成的取样电路，检测负载的电器组成的取样电路，检测负载的电 压与电流，由于两个互感器的一次压与电流，由于两个互感器的一次 绕组接法相反，使得互感器二次绕绕组接法相反，使得互感器二次绕 组的电流与负载的组的电流与负载的u u、i i关系如下式关系如下式 所示。所示。 然后然后利用半导体二极管的平方律特性，使得磁电系指示仪表的两端电压利用半导体二极管的平方律特性，使得磁电系指示仪表的

7、两端电压 up 与负载的与负载的u u、i i 乘积即功率成正比。完成功率到电压的变换。并在标尺乘积即功率成正比。完成功率到电压的变换。并在标尺 上刻以功率值。上刻以功率值。 )( )( 2 1 2 2 1 1 i R u N N i i R u N N i A A ) 1 4()()()( 2 0 2 2 1 2 02 2 0121 ui R R N N KRiKRiKuuu A p 返回本章首页 二极管平方律特性 四、变换式功率表的工作原理四、变换式功率表的工作原理 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第二节第二节 电

8、动系功率表电动系功率表 一、工作原理一、工作原理 测量功率时，电动系仪表测量功率时，电动系仪表 的固定线圈与负载串联，反映的固定线圈与负载串联，反映 负载电流负载电流 I ，仪表的可动线圈，仪表的可动线圈 与负载并联，反映负载电压与负载并联，反映负载电压 U ， 按电动系仪表工作原理，可推按电动系仪表工作原理，可推 出可动线圈的偏转角正比于负出可动线圈的偏转角正比于负 载功率载功率P。 PK R U KIIKI P 21 如果如果U、I 为交流同样可推出可动线为交流同样可推出可动线 圈的偏转角正比于负载功率圈的偏转角正比于负载功率P。 1 2 2 cos P U KI I cocKIK P R

9、 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二、扩大功率表电流量程二、扩大功率表电流量程 固定线圈串联固定线圈串联 固定线圈并联固定线圈并联 但功率表的固定线圈只有两个，因此这种办但功率表的固定线圈只有两个，因此这种办 法只能扩大量程一倍。法只能扩大量程一倍。 扩大功率表量程可分别为扩大电扩大功率表量程可分别为扩大电 流量程或扩大电压量程，扩大电流量程或扩大电压量程，扩大电 流量程可将两个流量程可将两个固定线圈从串联固定线圈从串联 改为并联改为并联，量程可相应扩大一倍。，量程可相应扩大一倍。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三

10、章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 扩大电压量程可改变可动线圈的串联附加电阻，扩大电压量程可改变可动线圈的串联附加电阻， 阻值不同时，可得到不同的电压量程，但工程阻值不同时，可得到不同的电压量程，但工程 上使用的电压等级都是按标准规定的，上使用的电压等级都是按标准规定的， 所以所以 功率表的电压量程也都取标准值。功率表的电压量程也都取标准值。 三、扩大功率表电压量程三、扩大功率表电压量程 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 功率表正确接线应功率表正确接线应遵守遵守“电源端电源端”守则守则

11、，即接线时，即接线时 应将应将“电源端电源端”接在电源的同一极性上。接在电源的同一极性上。 *号表示号表示“电源端电源端” 四、四、功率表正确接线功率表正确接线 适用于负载较大的场合适用于负载较大的场合 适用于负载较小的场合适用于负载较小的场合 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 五、功率表的错误接线五、功率表的错误接线 电源端电源端* *不接同一极性的错误不接同一极性的错误 可动线圈与可动线圈与 固定线圈间固定线圈间 存在电位差存在电位差 的错误的错误 返回本章首页 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测

12、量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第三节第三节 低功率因数功率表低功率因数功率表 用一般功率表测量低功率因数的功率存在如下问题用一般功率表测量低功率因数的功率存在如下问题 1.若按功率选用若按功率选用，指针略有摆动，通过功率表的电流就会超，指针略有摆动，通过功率表的电流就会超 过该表的电流额定值。过该表的电流额定值。 2.若按电流选用若按电流选用，在满电流的情况下，也只能使用功率表标，在满电流的情况下，也只能使用功率表标 尺的前几个小格，无法准确读数。尺的前几个小格，无法准确读数。 以测量功率因数为0.1，额定电压为500V ，额定电流为10A， 功率为500W的电路为例。

13、选用选用500V500V、500W500W的的普通功率表，的的普通功率表， 额定电流只有额定电流只有1A1A。选用选用500V500V、10A10A的普通功率表，其最大示的普通功率表，其最大示 值为值为5000W5000W。而功率因数为。而功率因数为0.10.1时，最大功率只有时，最大功率只有500W500W，只，只 能使用标尺的前能使用标尺的前1/101/10部分。部分。 可见测量低功率因数的功率表必须具备可见测量低功率因数的功率表必须具备大电流和低功率示大电流和低功率示 值值两个特点两个特点。在结构上必须采取一些措施，一方面。在结构上必须采取一些措施，一方面提高仪表提高仪表 的灵敏度的灵敏

14、度，使它能测量低功率，另一方面要，使它能测量低功率，另一方面要提高功率表的电提高功率表的电 流额定值流额定值，在加大电流额定值的时候，在加大电流额定值的时候，还要注意不使表耗功还要注意不使表耗功 率影响读数率影响读数。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 一、带补偿线圈的低功率因数功率表一、带补偿线圈的低功率因数功率表 这种功率表这种功率表主要着眼于解决表耗问题主要着眼于解决表耗问题，额定电流额定电流 加大之后，表耗功率就会增大，而功率表的读数中加大之后，表耗功率就会增大，而功率表的读数中 包含表耗功率。因此要采取措施使测

15、量出来的功率包含表耗功率。因此要采取措施使测量出来的功率 值中不包含表耗功率。值中不包含表耗功率。 解决办法是利用解决办法是利用补偿线圈产补偿线圈产 生附加力矩生附加力矩，减小功率表读数，减小功率表读数， 并且要使减小值正好等于表耗并且要使减小值正好等于表耗 功率引起的读数增加。方法是功率引起的读数增加。方法是 在电压电路中，串联一个补偿在电压电路中，串联一个补偿 线圈（反向绕在线圈（反向绕在电压电路的电压电路的电电 流线圈上），使它产生附加力流线圈上），使它产生附加力 矩以抵消表耗功率矩以抵消表耗功率。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大

16、学南京信息工程大学 由于功率表的电压线圈存在由于功率表的电压线圈存在 感抗，通过电压线圈的电流与感抗，通过电压线圈的电流与 电压的相位差为电压的相位差为 ，功率表指，功率表指 针偏转角为针偏转角为 上式与无感抗的功率表指针偏转角相上式与无感抗的功率表指针偏转角相 比其误差为比其误差为 功率因数越低功率因数越低 ， 越大越大，造成的误差就越大，对于测量低功，造成的误差就越大，对于测量低功 率因数的功率，十分不利，率因数的功率，十分不利，加接补偿电容后，可消除感抗影响加接补偿电容后，可消除感抗影响， 使使 减少，误差下降。减少，误差下降。 )cos( cos 1 21 UIK IKI p tg 1

17、cos)sin tg(cos cos cos-)-cos( cos 二、带补偿电容的低功率因数功率表二、带补偿电容的低功率因数功率表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 1. 1.采用张丝结构低功率因数功采用张丝结构低功率因数功 率表，是率表，是从提高灵敏度方面着从提高灵敏度方面着 眼眼，解决功率示值太小的问题。，解决功率示值太小的问题。 使得功率较小时，也能有较大使得功率较小时，也能有较大 示值。这是因为张丝结构不用示值。这是因为张丝结构不用 转轴，摩擦力小，灵敏度高。转轴，摩擦力小，灵敏度高。 在同样电流条件下，能得到

18、较在同样电流条件下，能得到较 大的偏转角度。大的偏转角度。 2.2.采用张丝结构之后，如果采用张丝结构之后，如果 使用光指示装置，则可得到更使用光指示装置，则可得到更 高的仪表灵敏度。高的仪表灵敏度。 三、采用张丝结构低功率因数功率表三、采用张丝结构低功率因数功率表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 低功率因数功率表提供三个额定值低功率因数功率表提供三个额定值，即，即额定电压额定电压、 额定电流额定电流和和额定功率因数额定功率因数。使用时除。使用时除电压、电流不电压、电流不 得超过额定值得超过额定值外，还应注意外，还应注

19、意 1.若被测功率因数大于额定功率因数若被测功率因数大于额定功率因数，要注意，要注意指指 针是否超过满度针是否超过满度 2.若被测功率因数小于额定功率因数若被测功率因数小于额定功率因数，要注意指要注意指 针虽未超过满度针虽未超过满度，电流圈的电流可能超过额定值电流圈的电流可能超过额定值。 为此测量功率时为此测量功率时最好再用一个电流表监视电流状态最好再用一个电流表监视电流状态。 返回本章首页 四、使用低功率因数功率表的注意点：四、使用低功率因数功率表的注意点： 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第四节第四节 三相功率的测

20、量三相功率的测量 一、用单相功率表测三相功率一、用单相功率表测三相功率 一表法：一表法： 适用于适用于电压、负载对称的系统电压、负载对称的系统。三相负载的。三相负载的 总功率，等于功率表读数的三倍。总功率，等于功率表读数的三倍。 PP 3 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二表法：二表法： 适用于三相三线制适用于三相三线制，通过电流线圈的电流为线，通过电流线圈的电流为线 电流，加在电压线圈上的电压为线电压，三相总功率等于两电流，加在电压线圈上的电压为线电压，三相总功率等于两 表读数之和。表读数之和。 1.负载对称并为阻性

21、时，两表读数相等。负载对称并为阻性时，两表读数相等。 2.负载对称且功率因数为负载对称且功率因数为0.5，有一只功率表读数为，有一只功率表读数为0。 3.负载对称且功率因数小于负载对称且功率因数小于0.5，一只功率表读数为负值。，一只功率表读数为负值。 21 )cos()cos(PPIUIUIUIUP BBCBBCAACAAC 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 适用于三相四线制，电压、负载不对称的系统，适用于三相四线制，电压、负载不对称的系统， 被测三相总功率为三表读数之和，即被测三相总功率为三表读数之和，即 321 P

22、PPP 三表法：三表法： 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 将两只或三只单相功将两只或三只单相功 率表的可动线圈装在率表的可动线圈装在 一个公共转轴上即组一个公共转轴上即组 成成两元件或三元件两元件或三元件的的 三相功率表，其公共三相功率表，其公共 转轴的转矩直接反映转轴的转矩直接反映 三相总功率，因此可三相总功率，因此可 从标尺上直接读出三从标尺上直接读出三 相功率。相功率。 返回本章首页 二、用三相功率表测三相功率二、用三相功率表测三相功率 两元件三相两元件三相 功率表结构功率表结构 电气测量技术电气测量技术 第三章

23、第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第五节 感应系电能表及电能的测量 一、感应系电能表感应系电能表结构结构 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二、工作原理二、工作原理 铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生铝盘在电流线圈和电压线圈作用下产生 的转动力矩与负载功率成正比，由永久磁的转动力矩与负载功率成正比，由永久磁 铁产生的制动力矩与转速成正比。写成等铁产生的制动力矩与转速成正比。写成等 式为式为 返回本章首页 CP q PK qPK qMPKM W W TW w w w w w , ,

24、 即即率的正比关系率的正比关系 可求得转速与功可求得转速与功矩时矩时当转动力矩等于制动力当转动力矩等于制动力 。, 2 , 2 2 2 与电能成正比与电能成正比所转动过的转数所转动过的转数上式表示铝盘经过时间上式表示铝盘经过时间 即即可得可得乘以乘以等式两边各除以等式两边各除以 Nt W C N tCPt t w w 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 一、三相有功电能表的结构一、三相有功电能表的结构 三相电能表和三相功率表一样，也有二元件和三元件两种结构，三相电能表和三相功率表一样，也有二元件和三元件两种结构， 二元件用

25、于三相三线制，三元件可用于三相四线制。不论是二元二元件用于三相三线制，三元件可用于三相四线制。不论是二元 件或三元件都有两种形式，一种是一个公共转轴上装三个铝盘或件或三元件都有两种形式，一种是一个公共转轴上装三个铝盘或 两个铝盘分别由三个元件或两个元件驱动，另一种转轴上只有一两个铝盘分别由三个元件或两个元件驱动，另一种转轴上只有一 个铝盘由三个元件或两个元件共同驱动。以二元件为例，其结构个铝盘由三个元件或两个元件共同驱动。以二元件为例，其结构 如图。如图。 二元件单铝盘二元件单铝盘 二元件二铝盘二元件二铝盘 第六节第六节 三相有功电能表三相有功电能表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功

26、率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二、三相有功电能表的接线二、三相有功电能表的接线 感应式三相有功电能表，是利用感应式三相有功电能表，是利用两只两只或或三只三只 单相有功电能表单相有功电能表，将铝盘装在一个公共轴上，将铝盘装在一个公共轴上， 使转数直接反映三相电能。积算器的示值就是使转数直接反映三相电能。积算器的示值就是 三相总电能，连接方法与功率表的两表法或三三相总电能，连接方法与功率表的两表法或三 表法相同。表法相同。 返回本章首页 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第七节第七节 三相

27、无功电能表和无功电能的测量三相无功电能表和无功电能的测量 无功功率一般无需测量，但电力系统为无功功率一般无需测量，但电力系统为 了了限制用户滥用无功电能限制用户滥用无功电能，对装机容量大的，对装机容量大的 用户，采取无功电能收费政策，用户，采取无功电能收费政策，促使用户采促使用户采 取措施提高功率因数取措施提高功率因数。为此要对这种用户加。为此要对这种用户加 装无功电能表。装无功电能表。 DX1DX1型型三相无功电能表三相无功电能表, ,适用于三相四线制，适用于三相四线制， DX2DX2型型三相无功电能表三相无功电能表, ,适用于三相三线制。适用于三相三线制。 电气测量技术电气测量技术 第三章

28、第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 对三相四线制系统，测量无功电能可用对三相四线制系统，测量无功电能可用DX1DX1型无功电型无功电 能表，该表为两元件结构，两组铝盘装在同一转轴能表，该表为两元件结构，两组铝盘装在同一转轴 上，读数为三相总无功电能。上，读数为三相总无功电能。每一组驱动元件有两每一组驱动元件有两 个固定电流线圈个固定电流线圈，即，即基本线圈基本线圈与与附加线圈附加线圈，两线圈，两线圈 绕在同一铁心上，匝数相等，极性相反绕在同一铁心上，匝数相等，极性相反 一、三相四线制无功电能的测量一、三相四线制无功电能的测量 电气测量技术电气测量技术 第

29、三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 DX1型三相无功电能表测量无功电能的原理：型三相无功电能表测量无功电能的原理： QKMMM IUKM IUKM UUUUIIIII IUKM IUKM ， III、III III WCPCPCP LLWCP LLWCP LCABCABCBABCBA CBABWCP ABBCWCP BCCBBAAB BCA 3 )30sin(3 )30sin(3 3/3/ )30(90cos )30(90cos 21 2 1 2 1 总力矩总力矩两组线圈对铝盘产生的两组线圈对铝盘产生的 可推出 由于 力矩分别由下式决定力矩分别由下式

30、决定两组线圈对铝盘产生的两组线圈对铝盘产生的正比正比 成成将分别与将分别与则两组线圈的合成磁场则两组线圈的合成磁场 通过附加线圈的电流为通过附加线圈的电流为为为若通过基本线圈的电流若通过基本线圈的电流 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二、三相三线制无功二、三相三线制无功电能的测量电能的测量 测量三相三线制无功电能可用测量三相三线制无功电能可用DX2DX2型型无功电能表，该表也无功电能表，该表也 是是二元件结构二元件结构，可直接读出三相无功电能，该表电压，可直接读出三相无功电能，该表电压 圈串接一电阻圈串接一电阻, ,调

31、节调节R R，使电压与工作磁通相位差为，使电压与工作磁通相位差为 6060，接线如图。，接线如图。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 三、用单相电能表测三、用单相电能表测 对称的三相三线制的无功电能对称的三相三线制的无功电能 按下图接法，将单相电能表读数乘以按下图接法，将单相电能表读数乘以 ，等于三相，等于三相 三线制无功电能。这可由鋁盘所受的平均转矩推出。三线制无功电能。这可由鋁盘所受的平均转矩推出。 四、三相有功电四、三相有功电 能表测三相无功能表测三相无功 电能（电能（P85） Q K IUK IUKM W ABC

32、W ABCWCP 3 sin )90cos( 返回本章首页 3 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第八节电子式单相电能表 一、电子式单相电能表结构一、电子式单相电能表结构 图中乘法器和频率变换器可选用专用集成电路。步图中乘法器和频率变换器可选用专用集成电路。步 进电动机和字轮也有单独的部件产品，所以电子进电动机和字轮也有单独的部件产品，所以电子 电能表实际是电能表实际是在电能表专用集成电路和字轮部件在电能表专用集成电路和字轮部件 的基础上，的基础上，配置相应的取样电路构成，生产工艺配置相应的取样电路构成，生产工艺 简单，

33、可靠性高，已开始取代过去生产工艺复杂、简单，可靠性高，已开始取代过去生产工艺复杂、 耗材多的感应系电能表耗材多的感应系电能表。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二、电子式单相电能表的专用集成电路二、电子式单相电能表的专用集成电路 可供选择的电能表专用集成电路有可供选择的电能表专用集成电路有AD7755AD7755、AD7750AD7750 等芯片，下图为等芯片，下图为AD7755AD7755的结构与引脚示意图。的结构与引脚示意图。 电流取 样输入 电压取样输入 基准电压输入 直流电源 晶振连接点增益调节复位高通滤波器

34、接步进电机输出校验脉冲 电能输入 输出判别 校验脉冲 频率调节 步进电机 驱动频率 调节 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 三、三、AD7755AD7755外接电路外接电路 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 对对AD7755需要提供两组直流电源，其中片内数字电路、需要提供两组直流电源，其中片内数字电路、 模拟电路所需直流电源，由二极管模拟电路所需直流电源，由二极管VD2整流并经整流并经IC2稳压稳压 后提供，基准电压由后提供，基准电压由IC4产生。

35、产生。 使用时要根据电能表的额定电流、额定电压选择取样使用时要根据电能表的额定电流、额定电压选择取样 电阻，并进行调节，取样电阻计算步骤如下：电阻，并进行调节，取样电阻计算步骤如下： 1.求得从求得从F1、F2输出的脉冲频率输出的脉冲频率：根据计数器根据计数器 的电表常数。设配套用的计数器的电表常数为的电表常数。设配套用的计数器的电表常数为 100imp/kWh，电能表的电压为，电能表的电压为220V，额定电流为，额定电流为10A， 可求得工作在额定电压、额定电流时的脉冲频率。（若工可求得工作在额定电压、额定电流时的脉冲频率。（若工 作电流未达到额定，相应的脉冲频率将减少。）作电流未达到额定，

36、相应的脉冲频率将减少。） Hz06111. 0 10 s h 3600 1 10A220Vimp/kWh100 3 F f 四、四、AD7755AD7755外接电路计算外接电路计算 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 设电流通道取样电阻为设电流通道取样电阻为350，电能表额定电流为，电能表额定电流为10A，可，可 求得取样电压为求得取样电压为 这个电压不能超过集成电路的允许值。这个电压不能超过集成电路的允许值。 3. 求电压取样电路的电压值求电压取样电路的电压值：设基准电压为设基准电压为2.5 当当 ， 为为3.4，按产品

37、目录提供的公式，求出，按产品目录提供的公式，求出 4.求电压取样电路的分压电阻：求电压取样电路的分压电阻：由于取样电压从由于取样电压从220V降压得降压得 来，可推出应接入的分压电阻，例如图中来，可推出应接入的分压电阻，例如图中R4-R16为分压为分压 电阻。电阻。 mV5 . 335010 1 AU mV9.248 06.8 4.11 2 2 fGU Uf U REFF 4.1 f 返回本章首页 1654 4 220 2 RRR RU 01 1 , 0SS 2.求电流通道取样电压求电流通道取样电压： 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南

38、京信息工程大学 1.三相电子电能表的结构三相电子电能表的结构 常用的三相电子电能表，常用的三相电子电能表，一般不配置单片机及相关接口一般不配置单片机及相关接口，只要在电能表专用，只要在电能表专用 集成电路之后，用字轮进行计度即可。集成电路之后，用字轮进行计度即可。 第九节第九节 电子式三相电能表电子式三相电能表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 2.三相电能表的取样电路三相电能表的取样电路 三相电子电能表是在单相基础上，分别对三相计量后三相电子电能表是在单相基础上，分别对三相计量后 求和。其结构与单相同。但三相多为高压、

39、大负载的用求和。其结构与单相同。但三相多为高压、大负载的用 户，所以一般需要通过电流、电压互感器取样。户，所以一般需要通过电流、电压互感器取样。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 3、电子式三相电能表的专用集成电路、电子式三相电能表的专用集成电路 常用的专用集成电路有常用的专用集成电路有ADE7752、ADE7754等。等。 ADE7752的内部结构图的内部结构图 三相取样输入 计数脉冲输出 三相求和 第九节 电子式三相电能表 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京

40、信息工程大学 ADE7752的引脚图的引脚图 从内部结构图和引脚图可从内部结构图和引脚图可 以看出，三相电能表的专以看出，三相电能表的专 用集成电路，是由三组单用集成电路，是由三组单 相电路组成，分别从三组相电路组成，分别从三组 电路测出每相耗用功率，电路测出每相耗用功率， 然后通过求和得出三相总然后通过求和得出三相总 耗用功率。每一相的电路耗用功率。每一相的电路 结构与原理，跟单相集成结构与原理，跟单相集成 电路的结构与原理基本相电路的结构与原理基本相 同，所用的引脚名称于功同，所用的引脚名称于功 能也类似。能也类似。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量

41、 南京信息工程大学南京信息工程大学 4、电子式三相电能表的电路组成、电子式三相电能表的电路组成 电路结构与单相主要区别是：电路结构与单相主要区别是：1.必须对三相必须对三相 电压、电流取样。电压、电流取样。2.对于大负荷的电能表要用对于大负荷的电能表要用 互感器取样。互感器取样。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 5. 5.外接电路计算外接电路计算 使用三相电能表和单相一样，也要计算取样电阻，其步使用三相电能表和单相一样，也要计算取样电阻，其步 骤与单相计算基本相同。骤与单相计算基本相同。 第一步求第一步求F1F1、F2

42、F2输出的脉冲频率输出的脉冲频率 根据计数器每千根据计数器每千 瓦小时转数，及电能表的额定功率，求得瓦小时转数，及电能表的额定功率，求得F1、F2输出的输出的 脉冲频率。脉冲频率。例如例如电能表的额定功率为电能表的额定功率为66kW，计数器计，计数器计 量常数为量常数为100imp/Kw,可求得工作于额定状态时可求得工作于额定状态时F1、F2输输 出的脉冲频率出的脉冲频率 第二步求电流通道取样电压第二步求电流通道取样电压 ：通常不能让取样电压超通常不能让取样电压超 过允许值，过允许值，ADE7752的允许有效值为的允许有效值为176mV，取样电压，取样电压 取允许值的一半取允许值的一半88mV

43、，若负载电流为，若负载电流为100A，互感器变，互感器变 比为比为2500:1，二次绕组电流为，二次绕组电流为100/2500，可求得二次绕，可求得二次绕 组应接的负载电阻为组应接的负载电阻为2.2 ，即，即 （100/2500）2.2 =0.088V。 1 U Hz833. 1Hz 3600 10066 1 F f 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第三步第三步 求电压取样电路的电压值：求电压取样电路的电压值：设基准电压为设基准电压为 2.5V，按，按ASDE7752产品目录提供的产品目录提供的 328. 6 ） 01

44、110(07.39 1 5 . 11 2 1 2 5 . 1 流通道取样电压为以上第二步求出的电式中 可求得 时 U fU Uf U 、SCF、SSf REFF 第四步根据取样电压第四步根据取样电压 选择电压互感器选择电压互感器：或或 与分压电阻结合取得。与分压电阻结合取得。 2 U 外接电路计算外接电路计算 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第十节第十节 电子式单相复费率电能表电子式单相复费率电能表 利用微处理器设置不同时段的起止时间，然后按不利用微处理器设置不同时段的起止时间，然后按不 同时段测量用电量，存入不同的内

45、存单元，供显示或同时段测量用电量，存入不同的内存单元，供显示或 抄录。下图是抄录。下图是DDSF111型复费率电能表的结构示意图。型复费率电能表的结构示意图。 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 一、时钟电路一、时钟电路 复费率电能表利用实时时钟芯片复费率电能表利用实时时钟芯片RTC4553A提供实时时提供实时时 间，包括年、月、日、时、分、秒，作为分时计费的时间间，包括年、月、日、时、分、秒，作为分时计费的时间 标准。图标准。图3-43为为RTC4553内部结构示意图。内部结构示意图。 电气测量技术电气测量技术 第三章第

46、三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 二、电能计量电路二、电能计量电路 电流信号接VIN、VIP端 ADE7755作为计量芯片 电压信号接V2N、V2P端 消耗功率转换的低频脉冲 校验用高频脉冲 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 控制电路由控制电路由 单片机单片机 MC68HC05L16 及相关外围及相关外围 电路包括液电路包括液 晶显示器、晶显示器、 通信接口和通信接口和 检测电路等检测电路等 组成。组成。 三、控制电路三、控制电路 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能

47、的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 控制电路的外围部件控制电路的外围部件 1液晶显示器液晶显示器 显示器有显示器有33个显示电极和个显示电极和4个背电极，连接个背电极，连接 到单片机到单片机MC68HC05L16的的FP、BP有关引脚，有关引脚， 并通过红外开关控制翻页，依次显示并通过红外开关控制翻页，依次显示42种不同种不同 的数据。的数据。 2通信接口通信接口 远程计算机通过远程计算机通过485通信接口向电能表要设置通信接口向电能表要设置 运行参数，或从电能表取出数据。运行参数，或从电能表取出数据。 返回本章首页 电气测量技术电气测量技术 第三章第三章 功率和电能的测量功率和电能的测量 南京信息工程大学南京信息工程大学 第十一节第十一节 集中抄表与电子式集中抄表与电子式IC卡预付费电能表卡预付费电能表 一、集中抄表与电能表数据远程传送的几种方式一、集中抄表与电能表数据远程传送的几种方式 1.红外传输方式：用户电能表通过红外输出信号接口，红外传输方式：用户电能表通过红外输出信号接口， 向抄表者传送表内数据。向抄表者传送表内数据。 2.利用利用RS485串口的传输方式：用户电能表通过串口的传输方式：用户电能表通过 RS485串口将表内数据送抄表中心