家庭电路和安全用电(修订版)(二)电能表

家庭电路和安全用电（二）家用电能表河北保定河北大学修订版（2012.9）王绍符新概念基础物理1感应式电能表2磁卡式预付费电能表3电子式电能表4电能表的选用家用电能表用来计量家庭用户耗用电能的多少，以此作为缴纳电费的依据.1.在老住宅中常用“感应式电能表”2.在新住宅中常用“磁卡式预付费电能表”或“电子式电能表”引言写在前面常用仪表准确度等级符号及其意义（包括教学实验用的电流表电压表）学校实验室中常用的电流表和电压表多为2.5级（数字外边没有圆圈），即准确度为量限的2.5%.以电压表为例：使用0～15V量限时，分度值（30个小格之一）为0.5V，基本误差为15V×2.5%=0.375V（1个小格的0.75）.使用0～3V量限时，分度值（30个小格之一）为0.1V，基本误差为3V×2.5%=0.075V（1个小格的0.75）.从而可知：（1）使用小量限时绝对误差小.（2）接近满偏时相对误差小.（3）要求读数到分度值的十分之一没有实际意义，就近取值（或读半个格）较为合理（目前没有明确要求）.1感应式电能表1电流电磁铁2电压电磁铁3转轴(附蜗杆)4制动永磁体5转盘1.1家用感应式电能表基本结构示意图1转盘转轴2蜗轮蜗杆3计数器1.2感应式电能表积算器电压电磁铁和电流电磁铁产生的交变磁场穿过转盘发生电磁感应，在转盘中出现感应电流(涡流)，从而产生驱动转盘转动的转矩.1cosMkUI1.3感应式电能表原理制动永磁体的磁场使转动的转盘中出现蜗流，产生制动作用.制动转矩随驱动转矩的变化而变化，制动转矩Mz与转盘的转速n成正比z2Mkn当阻尼制动转矩Mz与驱动转矩M大小相等时转盘匀速转动，则有zMM12coskUIkn21coskUInk用一个比例系数k代替式中的两个比例系数的比；又为负载电路耗用的有功功率P.功率P与转盘的转速n成正比，即经历一定时间t后耗用的电能(即电流所做的功)W=Pt，在此时间t内转盘的转数N=nt，则有即转盘的转数N与耗用的电能W成正比.21kkPknWkNcosUI上式中的比例系数k的倒数用C表示，即令，则有C被称为电能表常数，表示电能表每计量1kWh电能时转盘转过的转数.此常数C常标在电能表的表盘上.1CkNCWWkN1.4电能表常数基本电流Ib,——在表盘上标在括号外的数值，此为测试基本参数的电流.最大额定电流Imax,——在表盘上标在括号内的数值.Imax对Ib的倍数为负载宽度.起动电流——能使转盘转动的最小电流，对常用的电能表来说为0.5%Ib1.5电能表的电流值2磁卡式预付费电能表磁卡式预付费电能表是在感应式电能表的基础上加霍尔传感器和专用微电脑而组成的.使用磁卡式预付费电能表，用户向供电部门购买电能，拿到手的是用电脑“写”在磁卡上的信息，包括用户密码，所购电能数量，还可以包括设定负载电流大小的范围，等等．用户将磁卡插入自家的电能表上的插孔中，电能表内的专用微电脑就会识别用户的密码，并“读”入有关数据，且自动将新购电能数量与原来所剩余电能数量累加，显示在用数码管组成的显示器上．之后即可取出磁卡．用户随时插入磁卡，数码管显示器就会及时显示剩余电能的数值.3电子式电能表电子系电能表常数标的是每用电1kWh时的脉冲数，如图所示的电子式电能表常数C是3200imp/kWh.某户所拥有家用电器42件，总功率15kW，如何考虑选用电能表？各种电器不可能都同时使用，计算时应乘以需用系数kx——经常使用的电器功率与所拥有的全部电器总功率的比值．家庭需用系数kx一般在0.3~0.5之间，拥有电器总数越多需用系数越小．上述家庭电器总数多达42件，取kx＝0.3进行计算，则计算负载jx0.315kW4.5kWPkP4电能表的选用取功率因数,则计算电流cos0.8jj4500A25.6Acos2200.8PIU根据以上计算可考虑选用Ib＝10A，Imax＝40A，U＝220V，f＝50Hz单相电能表.（这是现在住宅设计通常的选择）THEEND