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文本内容:
电子式电能表工作原理及调试方法第一节电子式电能表概述
一、电子式电能表发展历史20世纪40年代:诞生于欧洲20世纪80年代之前:主要用于标准表、高精度表和检验装置20世纪80年代末、90年代初国外推出全电子电子表(斯伦贝谢兰吉尔、GE),电子表迅猛发展,但价格昂贵20世纪90年代初:国内推出全电子电能表2000年以后国内电子表在电网改造中大批量推广应用,设计水平、生产工艺水平非常成熟,价格越来越低,目前已成为电能计量的主流产品
二、电子式电能表的分类根据分类方法的不同通常有以下几种
1、按规格单相电子表、三相电子表
2、按接线方式直接接入式、经互感器接入式
3、按功能有功电子式电能表、无功有功电子式电能表、有功无功组合电子式电能表、有功多费率电子式电能表、多功能电子式电能表
三、电子式电能表的优点近几年来电子式电能表之所以发展如此迅速,是因为它与感应式电能表相比,在性能和功能方面有着明显的优势性能对比见下表感应式电能表与电子式电能表性能表比较类别感应式电能表电子式电能表准确度(级)
0.5~
20.01~
2.0误差曲线线性差较好频率范围Hz45~5540~2000启动电流
0.003Ib
0.001Ib外磁场影响大小环境温度影响大较小安装要求严格不严格过载能力4倍4~10倍功耗大小电磁兼容好一般防窃电能力差强功能单一完善、可扩展第二节电子式电能表的基本结构
一、电子式电能表的原理构成电子式电能表通常由以下几部分组成电流变换电路、电压变换电路、计量芯片、MCU、显示部分、接口部分、电源部分、外壳
二、电流变换电路、电压变换电路电流变换电路、电压变换电路作用是将大电流、高电压转换成微小电压信号,输入至电能计量芯片的乘法器
1、电流变换电路有两种:一种是采用电流互感器优点是电表与电网隔离,电表抗干扰性能好,缺点是体积大成本高
2、电压变换电路另一种是采用分压网络优点是线性好、成本低,缺点是不能实现电气隔离以单相电子表为例,以L(火线)为公共地,V2P为输入至计量芯片电压通道的电压,分压网络如下U为火线和中线之间的电压若=220V,将阻值代入上式,计算出V2p=124mV分压网络将高电压变换成毫伏级微小电压,输入计量芯片
三、测量部分测量部分将电压变换电路输出的电压信号和电流变换电路输出的电压信号进行运算,得到电功率信号该部分实际上是一颗专用计量芯片,它是电子表的心脏,决定着电子表的准确度和稳定性
四、电源部分电源部分将交流电压(50HZ220V或380V或100V)降压、整流、滤波、稳压后,得到5V或9V、12V等级的直流电压,为表内各电子单元提供直流工作电源电源有两类,一类是线性电源,另一类是开关电源线性电源又分共频电源和阻容电源
1、工频电源
2、阻容电源优点是成本低,缺点是电容在有谐波时阻抗变小,从而使电源不稳定3、开关电源 开关电源优点电压范围宽,效率高缺点成本高,对电表产生电磁干扰主要用于高端三相多功能表中
五、显示部分计度器显示LED显示LCD显示组合显示计度器显示•优点•易于被用户接受;•即使停电,仍然可以抄表;•即使表损坏后,仍然保留着用电量;•缺点只有单一电量显示,显示功能单一LED显示•优点•为自发光元件,无需外部光源可阅读显示内容;•低温特性好;•缺点•功耗大LCD显示•优点•功耗低;•可显示复杂图案;•缺点•低温特性差,低于-25℃刷新变慢,低于-40℃,将不动作;•属受光型显示器件,须借助外部光源才可阅读
六、接口部分红外接口采用载波频率为38KHz的红外波调制光接口RS485接口
七、MCU接受测量部分的测量型号(电压、电流、功率等),并根据时段设置,进行有功、无功、费率、电压、电流等的计算,并驱动显示器件显示有关信息通过接口电路与外部进行数据传输和通讯第二节电子式电能表测量原理
一、有功电能的测量原理概述有功电能是t时间内电压电流乘积的积分从上式可知,实现电能计量的核心就是ukik即实现电压电流的相乘电子式电能表有两类实现方法模拟乘法器和数字乘法器以数字乘法器为例数字乘法器实现电能计量的准确度取决于A/D转换器的位数以及采样间隔的大小A/D转换器的位数越多,测量准确度越高;采样间隔越小,测量准确度越高ADE7755的A/D转换器的位数16位,采样频率900kHz
二、计量芯片介绍计量芯片的计算公式Freq:F1和F2输出频率(Hz)V1电流通道输入电压的有效值(V)V2电压通道输入电压的有效值(V)Gain电流通道的系统增益,由G
0、G1逻辑输入决定1816VREF基准电压(
2.5V8%)F1-4:由主时钟分频获得,分频系数由S
0、S1决定第三节电子式电能表调试方法以ADE7755或兼容芯片构成的单相电子表为例,对于规格、常数、计度器速比以及锰铜分流器阻值均已确定的电能表,可根据芯片计算公式计算出V2的值,那么电表的调试就是通过改变分压网络的阻值大小来调节电压通道的输入电压,使之等于或接近计算值,从而调解计量误差轻载调整因误差线形较好,一般不需要调整轻载需要时短接J
1、J
3、J5轻载误差变负,短接J
2、J
4、J6轻载误差变正相位调整一般不需要调整,需要时通过改变C
11、C12的大小进行调整(容量增变正)PAGE7。