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电子式电能表的结构和工作原理

电子式电能表是怎样来计量电能的呢?电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的,采用乘法器实现对电功率的测量。被测量的高电压u、大电流i经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器m,乘法器m完成电压和电流瞬时值相乘,输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压u,然后再利用电压/频率转换器,u被转换成相应的脉冲频率f,将该频率分频,并通过一段时间内计数器的计数,显示出相应的电能。
一、输入变换电路
电子式电能计量仪表中必须有电压和电流输入电路。输入电路的作用,一方面是将被测信号按一定的比例转换成低电压、小电流输入到乘法器中;另一方面是使乘法器和电网隔离,减小干扰。
(一)电流输入变换电路
要测量几安培乃至几十安培的交流电流,必须要将其转变为等效的小信号交流电压(或电流),否则无法测量。直接接入式电子式电能表一般采用锰铜分流片;经互感器接入式电子式电能表内部一般采用二次侧互感器级联,以达到前级互感器二次侧不带强电的要求。
1.锰铜片分流器
以锰铜片作为分流电阻rs,当大电流i(t)流过时会产生相应的成正比的微弱电压 ui(t),其数学表达式为
ui(t)=i(t)r
该小信号ui(t)送入乘法器,作为测量流过电能表的电流i(t)。
锰铜分流器和普通电流互感器相比,具有线性好和温度系数小等优点。锰铜分流器a选用f2锰铜片,厚度2mm,取样电阻rs选175μω,则当基本电流为时,1、2之间的取样信号ui=0.875mv。
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