簡介
電能的測量,不僅要反映負載功率的大小,還應反映功率的使用時間。因此,用來測量電能的儀表,除了必須具有測量功率的機構之外,還應能計算負載用電的時間,並通過積算機構把電能自動地累計出來。為了帶動積算機構工作,儀表必須克服傳動機構各個環節的摩擦,因此要求測量機構有較大的轉矩。感應式儀表是交流儀表中轉動力矩最大的一種儀表,同時被測電流不通過活動部分,在結構上提供了不少便利;它的主要用途是計量負載所取電能的積累值, 也就是說用作電度表。
測量原理
感應電度表是利用三個不同空間和相位的磁通建立起來的交變移近磁場,在這個磁場作用下,在電度表內鋁盤上產生的感應電流,根據楞次定律,這個感應電流使得轉盤總是朝一個方向旋轉,同時引入制動力矩,使鋁盤轉速與負載功率成正比,通過軸向齒輪傳動,由計度器積算出轉盤轉數而測定出電能。故電度表主要結構是由電壓線圈、電流線圈、轉盤、轉軸、制動磁鐵、齒輪、計度器等組成。
主要結構
感應系電度表的產品型號很多,但其基本結構則大同小異。現將構成電度表的主要部件分述如下。
(1)驅動元件:用來產生轉動力矩,由電流元件和電壓元件組成。電流元件由鐵芯和繞在鐵芯上的電流線圈構成。電流線圈用截面較粗的導線繞制,匝數較少,和負載串聯,故又稱為串聯電磁鐵。電壓元件也由鐵芯和線圈構成。電壓線圈的導線截面較細,匝數較多,和負載並聯,故又稱為並聯電磁鐵。兩個電磁鐵的鐵芯都用矽鋼片疊制而成。
(2)轉動元件:由鋁製圓盤和固定鋁盤的轉軸構成,轉軸支承在上下軸承中。儀表工作時,由於鋁盤上渦流和交變磁通的相互作用而產生轉矩,驅使鋁盤發生轉動。
(3)制動元件:用來在鋁盤轉動時產生制動力矩,使鋁盤轉速能和被測的功率成正比,以便用鋁盤的轉數來反映電能的大小。用作制動元件的是永久磁鐵。
(4)積算機構:用來計算鋁盤的轉數,以便達到累計電能的目的。積算機構由與轉軸裝成一體的蝸桿、蝸輪、齒輪和滾輪等構成。當鋁盤轉動時,通過蝸桿、蝸輪及齒輪組的傳動,帶動滾輪組轉動。但應注意,從字輪前面的窗孔所讀如來的數值,乃是電能的累積數值,即電度表開始使用以來總電能的記錄。某一段時間內的電能,則應等於這段時間末的讀數和開始時的讀數之差。
存在的問題
感應式電度表已有很多年的歷史,存在的一些問題是:
(1)合格率低,超差嚴重。
(2)偷竊電現象嚴重:感應式電能表由於電流、電壓接線端子外露,很容易採用改接線或倒表手段進行偷竊電,這是包括我國在內的開發中國家普遍存在的嚴重問題。
(3)抄表方式單一落後:感應式電能表採用的是人工登門手工抄表,隨著電能表的數量增加,抄表、核算的工作量越來越大。
電子式電能表,它是利用電流和電壓作用於固態電子器件而產生瓦時輸出量的電能計量儀表,正在逐步取代感應式電度表。