電能表俗稱為“電度表”,也簡稱為“電表”,用于計量用電的有功電能數值。按可計量的交流電源相數來分,有單相和三相兩大類。今天就先說說單相電能表。
低壓單相電能表的選擇
口訣:
使用電能要計數,電能儀表不可無。
顯示數值千瓦時,百姓俗稱它為度。
計算用電總電流,千瓦總數乘以五。
選擇電表電流值,千瓦三倍可滿足。
标注電流有兩個,括号内外各一數。
外小内大成倍數,兩倍四倍都會有。
括号外為标定值,括号内為過流數。
正常使用标定值,過流使用要有度。
說明:
(1)電能表簡介
單相電能表是使用最廣泛的用電量計量儀表,用于計量用電的有功電能數值。在我國,正在使用的恐怕不止幾億個。該表俗稱為“電度表”,也簡稱為“電表”。
電能表有傳統的電磁轉盤型和新式的電子數字顯示型兩大類,另外還分插卡、預付費式等多種類型。圖1給出了單相和三相電能表外形示例。
圖1 單相和三相電能表外形示例
電能表顯示的用電量單位為千瓦小時,簡稱千瓦時用符号表示為“kW•h”,俗稱“度”,即1千瓦時為1度。1千瓦時即功率為1千瓦(kW)的用電設備通電工作1小時(h)所耗費的電能。
當用電設備的耗電元件為純電阻時,在一段時間t(h)内所消耗的電能A(kW•h)即等于其兩端的電壓U(V)、流過的電流I(A)以及通電時間t(h)三者的乘積,即
A=Uit(W•h)=Uit/1000(kW•h)
(2)選擇電能表的依據
選擇電能表的依據有兩個:一個是額定電壓,另一個是額定電流(習慣稱為标定電流)。我國單相電源電壓一般為220V,所以電能表的額定電壓也應為220V。額定電流的選擇應根據所帶用電設備的總電流值,電能表标定的額定電流應不小于該總電流值,但為了保證儀表的準确度,也不應大于用電總電流值的4倍。在用電設備全為電阻性負載時,用電總電流值可用所用電器總功率(有功功率)除以額定電壓求得。當額定電壓UN為220V,功率PN的單位為kW時,用電總電流值IN(A)應為
IZ=1000PZ/UZ=1000PN/220≈4.4545PN≈5PN
簡單計算時,可用IZ≈5PN。
在現代生活中,單相用電設備中的大部分已不是純電阻負載了,此時總電流等于總功率除以額定電壓再除以用電負載的總功率因數cosφ(0.8~0.9),所以其電流要大于上式計算的結果,一般大10%~20%。所以按總功率的5倍計算用電的總電流值應該是比較合理的。這就是口訣中“計算用電總電流,千瓦總數乘以五”的來曆。
但考慮到所有電器不會同時使用的現實,以及電能表4(或2)倍标定電流值的“過載”能力,為了節約購置電能表的投資,核算選擇電能表額定電流的數值不應按上述計算的總電流數值。實踐證明,按功率千瓦總數的3倍即可滿足要求。這就是口訣中“選擇電表電流值,千瓦三倍可滿足”的來曆。
口訣後幾句是說電能表所标注的電流問題。在儀表的表盤上标出的電流值有兩個,其中一個放在括号内,例如5(20)A。兩個數值均成倍數關系,一般為2倍或4倍。其中括号外的數值較小,叫做标定值,或稱為額定值,是選擇配套電路電流的主要依據,也是保證儀表準确度和正常工作的電流值;括号内的數值較大,叫做允許過電流值,儀表可在其範圍内工作,但其準确度将不能保障,并且不适宜長期使用。
低壓單相電能表的直接接線方法
口訣:
單相電表四端口,一、二、三、四左到右。
一、二接火三、四零,單數為進雙數出。
一号端旁小連片,保持原狀莫拆除。
說明:
圖2 單相電能表的直接接線方法
圖3 單相電能表接線實物示例
如圖2、圖3所示,較小電流(幾十安培以下)低壓(300V以下)單相電能表有4個接線端口(或稱接線孔)。從左到右标号為1、2、3、4時,若直接與電源線相接(即電能表的最大允許電流和額定電壓不小于被測電路的最大電流和電壓,所以不用通過電流互感器和電壓互感器擴大量程)時,從電源端來的相線(火線)接1端;2端接去向負載的相線;3端接電源端的零線;4端接去向負載的零線。即口訣中所說的“一、二接火三、四零,單數為進雙數出”。
若将進(由電源端來為進)、出(去向負載端為出)兩條相線接颠倒,電能表的轉盤将不能正常旋轉(反轉),并得出錯誤的計量結果(現有一種“雙向計量防竊”電能表,可避免反轉,例如型号為DD862F-4型)。但因零線的進、出端在接線盒内實際上是一條線,所以颠倒後無任何影響,隻是不符合規矩和布線不規整而已。
另外需要注意的是,接相線的部位有一個小的連接片,它是連接表内電流線圈和電壓線圈的,所以千萬不要拆下,否則儀表的轉盤将不會轉動。
接線時,一定要注意将各條線用緊固螺釘壓緊,但又要注意不要因用力過大而壓斷部分導線。為此,應盡可能地使用獨股硬導線,若導線較細,可打一回頭成雙股;對于多股軟導線,最好事先将接線部分搪錫。為了避免壓斷導線,可在導線與壓緊螺釘之間墊上一塊銅片。
粗略校驗低壓單相電能表準确度的方法
口訣:
百瓦燈泡接一隻,合上開關再計時。
n圈用時為t秒,然後計算用公式。
n除t乘三萬六,得出千瓦時圈數。
表盤該數來相比,偏差較小差不離。
說明:
當懷疑所用的電能表(與電源直接連接的電能表)不準确時,可自行用簡單的方法進行粗略的校核,檢驗電路如圖4所示。表盤如圖5所示。
圖4 檢驗電路
圖5 電能表(機電混合預付費型)表盤
被測電能表的輸出端隻接一隻100W的白熾燈。合上電源後,用比較準确的表記錄電能表轉盤轉過n轉所用的時間t(單位為s)。然後用下式求出試驗狀态下,折算到負荷為1kW,使用1h的轉盤轉過的轉數N[單位為r/(kW•h)],該數值應接近表盤标出的1 kW•h轉數NB[單位為r/(kW•h)]。
N=(n/t)×36000 (3-1)
在實際校驗時,也可使用其他瓦數的白熾燈或電爐等。計量時間越長,最後的計算結果就越準确。若使用的電器額定功率不是100W,而是任意的其他數值P(單位為W),則按上述方法進行試驗時,需将式(3-1)改成如下計算式:
N=(3600/t)·(1000/P)n=(n/tP) ×3.6×106 (3-2)
上述試驗得到的數值可能因所用燈泡的實際功率與标定功率(100W)及電源電壓與額定值(220V)有差異,而與計算用電量相比有一定偏差。若能實測電壓,設實測值為U(單位為V),則可對測量值進行電壓修正,得出更加準确的結果。加入電壓修正後的計算公式如下:
N=(3600/t)·(1000/P)n·(220/U)2 (3-3)
如有條件,用鉗形電流表量出負載的電流I(單位為A)和電壓值U(單位為V),并用式P=IU/1000計算出負載的實際功率P(單位為kW),和電能表顯示的用電量來比較,則可得到更準确的結果。
通過電流互感器與電源連接的單相低壓電能表接線方法
口訣:
電流較大配互感,二次額定為5安。
電表标定5安值,四個端子來接線。
K1、K2接1、2,3接火線4零線。
電表使用專用表,否則應改内部線。
說明:
單相電能表電流和電壓的量程是有一定限度的,電流最高可達幾十安培,電壓最高在幾百伏特。當被計量的用電線路電流或電壓超過電能表的最高量限時,則要通過電流互感器(字母符号為TA,早期曾用過CT)和電壓互感器(符号為TV,早期曾用過PT)擴大量程。對于低壓供電線路,一般隻用電流互感器,并且二次額定電流為5A。其一次額定電流應不小于被計量電路的額定電流。
口訣“電表标定5安值,四個端子來接線”是說,電能表的标定電流也應為5A,即與電流互感器的二次電流一緻;也具有4個接線端子。
口訣“K1、K2接1、2,3接火線4零線”是說,電流互感器二次的K1(或S1,下同)端接電表的1号端子(端子序号的排列方法為由左到右),K2(或S2,下同)端接電表的2号端子;電能表的3号端子接電源的相線(即火線)(電流互感器的L1端),4号端子接電源的零線。這一點與不用電流互感器的直接接入法不同。也就引出了下一句口訣“電表使用專用表,否則應改内部線”,也就是說,需要适應這種接線方式的專用電能表,若使用普通不用電流互感器的直入式電能表(其标定電流應為5A),則需要将表打開,拆開3号端子和4号端子之間的連接,并将1号端子旁的“小連片”拆下,将和這個小端子連接的電壓線街道3号端子上,如圖6所示。
圖6 通過電流互感器與電源相接的專用單相電能表接線
接入電流互感器後,電能表顯示的用電數值乘以電流互感器的比數即為被測量電路所用的電量實際值。例如一段時間後,額定電流為5A的電能表顯示的用電量為10 kW•h,電流互感器的比數為100/5=20,則被測量電路所用的實際電量值為(20×10)kW•h=200 kW•h。
低壓單相電能表的接線故障
口訣:
不轉,電壓連片被拆斷。
反轉,火線颠倒進出線。
冒煙,火、零接在1、2端。
說明:
三句口訣分别對應圖7a~c。
圖7 低壓單相電能表常見接線故障
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選自《電工技能口訣 第3版》才家剛等編著
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