电子式电能表

3．5．2　电子式电能表

1）机电式电能表

机电式电能表主要由感应式测量机构、光电转换器和分频器、计数器及显示器四大部分组成，工作原理框图如图3．37所示。

图3．37　机电式电能表工作原理框图

感应式测量机构的主要作用是将电能信号转变为转盘的转数；光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲；分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信号进行分频、计数，从而得到所测量的电能；显示器的作用是把电能表所测量的电能用电子器件显示出来，以方便读取数据。

2）全电子式电能表

全电子电能表的优点是准确度高、频带宽、体积小，适合遥控、遥测功能。缺点是结构复杂、价格昂贵。

电子式电能表工作原理框图如图3．38所示。

图3．38　电子式电能表工作原理框图

被测量的高电压u、大电流i经电压和电流变换器转换后送至乘法器，乘法器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（U／f）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

（1）输入变换电路

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与电网隔离，以减小干扰。

电流输入变换电路采用电流互感器。电压输入变换电路有两种：一种是电阻网络，其最大优点是线性好、成本低，缺点是不能实现电气隔离，实用中，一般采用多级（如3级）分压，以便提高耐压和方便补偿与调试；另一种是电压互感器，其最大优点是可实现一次侧与二次侧的电气隔离，并可提高电能表的抗干扰能力，缺点是成本高。

（2）乘法器电路

模拟乘法器是一种完成两个互不相关的模拟信号（如输入电能表内连续变化的电压和电流）进行相乘作用的电子电路，通常具有两个输入端和一个输出端，是一个三端网络。

采用数字乘法器的全电子式电能表的基本结构框图如图3．39所示。微处理器控制双通道A／D转换，同时对电压、电流进行采样，由微处理器完成相乘功能并累计电能。

图3．39　采用数字乘法器的电能表结构框图

（3）电压／频率转换器

电子式电能表常采用双向积分式电压／频率转换器。

（4）分频计数器

所谓分频，就是使输出信号的频率分为输入信号频率的整数分之一；所谓计数，就是对输入的频率信号累计脉冲个数。图3．40为分频计数器原理框图和脉冲波形。

图3．40　分频计数器原理框图和脉冲波形

（5）显示器

目前常见的电子式电能表显示器件有三种：液晶显示器（LCD）、发光二极管（LED）、荧光显示板（FIP）。

液晶显示器具有长寿命、功耗小，在有一定采光度时显示对比度强等优点。发光二极管具有温度范围宽（－40～85℃）、在弱光背景下显示醒目和低成本等优点；缺点是寿命短（一般为3万～5万h）、耗电大（一般5～10mA）、露天下显示不清等。荧光显示板除成本高外，其优缺点与发光二极管基本相同。