《电气测量技术》测量电能（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《电气测量技术》测量电能-讲义 1. 认识电能表的分类及型号。 2. 认识单相电能表的面板、接线、读数。 3. 探究单相电能表的工作原理。 4. 熟悉使用单相电能表测量电能。 5. 熟悉单相电能表测量电能的故障排除。 6. 认识三相电能表的面板、符号及说明、读数。 7. 探究三相电能表的工作原理。 8. 熟悉使用三相电能表测量电能。 9. 熟悉三相电能表测量电能的故障排除。 知识点一 电能表的分类及型号 电能表是用来测量电能的仪表,俗称电度表、火表,常见的电能表如图1所示。 图1 常见的电能表 1、 分类 电能表的分类方式很多。 ① 按用途:工业与民用表、电子标准表、最大需量表、复费率表。 ② 按结构和工作原理:感应式、静止式( 电子式)机电一体式( 混合式)。 ③ 按接入电源的性质:交流表、直流表。 ④ 按准确度等级:普通表，0.2、0.5、1.0、2.0级等;标准表，0.01、0.05、0.2、0.5 级等。 ⑤ 按安装接线方式:直接接入式、间接接入式。 ⑥ 按用电设备:单相、三相三线、三相四线。 2、 电能表的型号 在每只电能表出厂时,应具备各自的型号和铭牌,以说明其功能、主要技术指标和使用条件等,方便用户的使用。这些型号和铭牌的含义在国家标准中有统一的规定,我国电能表型号一般由文字符号和数字按以下方式组成: 类别代号+组别代号+设计序号+派生号 常用的家用单相电能表型号如下:DD862-4、DD971、DDSY971等。 ① 类别代号:D--电能表。 ② 组别代号可以表示相线:D--单相，S--三相三线，T--三相四线;也可以表示用途的分类:D--多功能，S--电子式，X--无功，Y--预付费F--复费率。 ③ 设计序号用阿拉伯数字表示,每个制造厂的设计序号不同,如长沙希麦特电子科技发展有限公司设计生产的电能表产品备案的设计序号为971,正泰集团股份有限公司的为 666 等。 综合上面几点:DD 表示单相电能表,如 DD971、DD862。DS表示三相三线有功电能表,如 DS862、DS971。 ④ 派生号表示环境条件,如T:湿热和干热两用; TH:湿热带用;G:高原用;H:般用;F:化工防腐用;K:开关板式;J:带接收器的脉冲电能表。 电能表俗称（ ） A. 电流表 B. 电压表 C. 电度表 D. 功率表 【答案】C 【解析】电能表是用来测量电能的仪表，俗称电度表、火表。 1. 下列不属于按用途分类的电能表是（ ） A. 工业与民用表 B. 感应式 C. 最大需量表 D. 复费率表 【答案】B 【解析】按用途电能表可分为工业与民用表、电子标准表、最大需量表、复费率表等；感应式是按结构和工作原理分类。 2. 按接入电源的性质分类，电能表不包括（ ） A. 交流表 B. 直流表 C. 单相表 D. 以上都不对 【答案】C 【解析】按接入电源的性质，电能表分为交流表、直流表；单相表是按用电设备分类。 3. 普通电能表的准确度等级不包含以下哪个（ ） A. 0.2级 B. 0.5级 C. 0.01级 D. 2.0级 【答案】C 【解析】普通表准确度等级有0.2、0.5、1.0、2.0级等；0.01级是标准表的准确度等级。 1. 以下安装接线方式不属于电能表分类的是（ ） A. 直接接入式 B. 间接接入式 C. 并联接入式 D. 以上都不是 【答案】C 【解析】按安装接线方式，电能表分为直接接入式、间接接入式。 2. 我国电能表型号一般组成方式为（ ） A. 类别代号+组别代号+设计序号+派生号 B. 组别代号+类别代号+设计序号+派生号 C. 设计序号+类别代号+组别代号+派生号 D. 派生号+类别代号+组别代号+设计序号 【答案】A 【解析】我国电能表型号一般由文字符号和数字按类别代号+组别代号+设计序号+派生号的方式组成。 3. DD表示的电能表类型是（ ） A. 三相三线有功电能表 B. 三相四线有功电能表 C. 单相电能表 D. 多功能电能表 【答案】C 【解析】DD表示单相电能表，DS表示三相三线有功电能表，DT表示三相四线有功电能表，DX表示多功能电能表。 · 电能表的分类方式：按用途、结构和工作原理、接入电源性质、准确度等级、安装接线方式、用电设备等多种方式分类。 · 电能表型号组成：由类别代号、组别代号、设计序号、派生号组成，各部分有特定含义，如类别代号“D”代表电能表。 · 不同类型电能表的适用场景：如单相电能表用于单相设备，三相三线电能表用于三相三线制电路，感应式和静止式电能表在不同精度和功能需求下选用。 知识点二 单相电能表测量电能 1、 认识单相电能表 常见的单相电能表如图1所示。 图1 常见的单相电能表 1. 单相电能表的面板 下面以DDS1716型单相电子式电能表为例介绍,如图2所示,其铭牌含义见表1。 图2 DDS1716型单相电子式电能表 表1 DDS1716 型单相电子式电能表铭牌含义 2. 单相电能表的接线 单相电能表共有5个接线端子,其中有2个在表的内部用连接片短接,所以,单相电能表外接端子只有4个,即1、2、3、4端子,如图3所示。 图3 单相电能表的接线端子 要点提示：电流线圈与电源进线及负载串联,电压线圈与进线电源并联。 3. 读数 单相电能表的表盘参数如图4所示。 图4 单相电能表的表盘参数 要点提示： 单相电能表的读数方法 ① 对于直接接入式电能表,可在窗口直接读出用电量,例如,前次抄表数为“09500”即为 950 kW·h(度),后次抄表数为“09597”即为 959.7kw·h(度),则该期间实际用电量为 9.7 kW·h(度)。 ② 对于经互感器接入式电能表,则窗口读数还要乘以互感器的倍率,才是实际用电量。例如 DTS947 型表,前次抄表数为“000168”,后次抄表数为“000188”,两次示数差为 2.0,电流互感器倍率 CT=20(100/5),则实际用电量为 2x20 kW·h=40 kW·h(度)。 2、 探究单相电能表的工作原理 图5为感应式单相电能表。 图5 感应式单相电能表 当把电能表接入被测电路时,电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过,这两个交变电流分别在它们的铁心中产生交变的磁通;交变磁通穿过铝盘,在铝盘中感应出涡流;涡流又在磁场中受到力的作用,从而使铝盘得到转矩(主动力矩)而转动。负载消耗的功率越大,通过电流线圈的电流越大,铝盘中感应出的涡流也越大使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大,转矩也越大,铝盘转动也就越快。铝盘转动时,又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用,制动力矩与主动力矩方向相反;制动力矩的大小与铝盘的转速成正比,铝盘转动得越快,制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时,铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时,带动计数器(计度器)，把所消耗的电能指示出来。这就是电能表的工作过程。 要点提示： 电能表安装注意事项 1. 单相电能表的安装称为挂表。要求: ① 先挂后固定。 ② 高度要求为离地面 1.8~2.2 m。 ③ 垂直地面,前后左右倾斜角度不大于 5°。 2. 接线应布局合理,安全可靠;布线要求横平竖直。安装按照从左到右、从上到下的顺序进行。检查电能表接线无误后,先搭接中性线,再搭接相线。 3. 确认无误后,接通电源,抄录电能表相关参数。 3、 使用单相电能表测量电能 表2 使用单相电能表测量电能的接法 要点提示：看清电能表的型号,找准接线柱才能正确连接线路。 4、 单相电能表测量电能的故障排除 表3为感应式单相电能表常见故障的分析与排除，表4为电子单相电能表常见故障的分析与排除。 表3 感应式单相电能表常见故障的分析与排除 表4 电子单相电能表常见故障的分析与排除 DDS1716型单相电子式电能表外接端子有几个（ ） A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 5个 【答案】C 【解析】单相电能表共有5个接线端子，其中有2个在表的内部用连接片短接，所以外接端子只有4个，即1、2、3、4端子。 1. 对于直接接入式电能表，若前次抄表数为“09500”，后次抄表数为“09597”，则该期间实际用电量为（ ） A. 9.5kW·h B. 9.7kW·h C. 95kW·h D. 95.97kW·h 【答案】B 【解析】直接接入式电能表可在窗口直接读出用电量，前次抄表数为“09500”即为950 kW·h，后次抄表数为“09597”即为959.7kW·h，则该期间实际用电量为959.7 - 950 = 9.7 kW·h。 2. 经互感器接入式电能表，DTS947型表前次抄表数为“000168”，后次抄表数为“000188”，电流互感器倍率CT = 20(100/5)，则实际用电量为（ ） A. 2kW·h B. 20kW·h C. 40kW·h D. 400kW·h 【答案】C 【解析】两次示数差为2.0，电流互感器倍率CT = 20(100/5)，经互感器接入式电能表窗口读数要乘以互感器的倍率才是实际用电量，所以实际用电量为2×20 = 40 kW·h。 3. 电流线圈在单相电能表中的连接方式是（ ） A. 与电源进线及负载并联 B. 与电源进线及负载串联 C. 与进线电源并联，与负载串联 D. 与进线电源串联，与负载并联 【答案】B 【解析】电流线圈与电源进线及负载串联，电压线圈与进线电源并联。 1. 单相电能表安装高度要求为离地面（ ） A. 1.5 - 1.8m B. 1.8 - 2.2m C. 2.2 - 2.5m D. 2.5 - 2.8m 【答案】B 【解析】单相电能表的安装高度要求为离地面1.8 - 2.2m。 2. 安装单相电能表时，布线要求（ ） A. 随意布线 B. 横平竖直 C. 只要连接上即可 D. 斜向布线 【答案】B 【解析】单相电能表接线应布局合理，安全可靠，布线要求横平竖直。 3. 铝盘在感应式单相电能表中的作用是（ ） A. 产生交变磁通 B. 感应出涡流并带动计数器 C. 提供制动力矩 D. 与电流线圈串联 【答案】B 【解析】当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中的交变电流产生交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流，涡流又在磁场中受到力的作用使铝盘转动，铝盘转动时带动计数器把所消耗的电能指示出来。 · 单相电能表铭牌含义：不同型号单相电能表铭牌包含重要信息，如DDS1716型，了解其铭牌可准确获取电能表参数，为正确使用和读数提供依据。 · 单相电能表工作原理：电流和电压线圈产生交变磁通使铝盘感应涡流，负载功率影响转动力矩，与制动力矩平衡时铝盘匀速转动，带动计数器指示电能。 · 单相电能表安装与接线：安装有高度、倾斜角度等要求，接线要布局合理、横平竖直，按顺序操作，先搭中性线再搭相线，确保安全可靠。 知识点三 三相电能表测量电能 1、 认识三相电能表 图1为常见三相电能表及其内部结构。 图1 常见三相电能表及其内部结构 1. 面板 以 DTS866 型电子式电能表、DT862-4型机械式电能表以及DTSD1277型液品式电能表为例,其面板如图2所示。 图2 三相电能表的面板 2. 符号及说明 不同型号的三相电能表,其面板布置可能不同,但其工作原理是相同的,其面板中的图形符号意义见表1。 表1 三相电能表面板中的图形符号意义 3. 读数 测量三相电路的用电量要根据连接方式,其读数方法也不同。常见测量三相电路用电量的连接方式及读数方法见表2。 表2 常见测量三相电路用电量的连接方式及读数方法 常用电能表如表3所示。 表3 常用万能表 2、 探究三相电能表的工作原理 三相电能表又分为三相三线制电能表和三相四线制电能表两种。 1. 三相三线制电能表 图3 三相三线制电能表结构原理图 三相三线制电能表适用于对三相三线对称或不对称负载做电能的计量,可将这种电能表看成两只单相电能表的组合,其结构原理图如图3所示。它具有两组电流、电压线圈(即两组驱动元件),两个同轴转动的铝盘,两只制动磁铁,一套计度器。铁心采用分离形式。电压元件为半封闭插片结构,性能较稳定,减小了摩擦力矩,有利于提高电能表的灵敏度,三相三线直人式电能表的读数直接反映了三相负载所消耗的电能。 三相三线制电能表的工作原理与单相电能表的工作原理基本相同,由电流、电压元件产生一个交变磁场,同时与制动力矩相互作用,使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率,从而达到计量电能的目的。 2. 三相四线制电能表 三相四线制电能表的工作原理与单相电能表的工作原理基本相同,适用于对三相四线对称或不对称负载做电能的计量。可以看成三只单相电能表的组合,它具有三组电压、电流元件,两个同轴转动的铝盘上、下排列,上面一只铝盘装有一套驱动元件(即电压、电流线圈),下面一只铝盘装有两组驱动元件,一套计度器。铁心采用分离形式,电压元件为半封闭插片结构,工作时,由三组电流、电压元件产生一移动磁场,作用在铝盘上的总转矩为三组元件产生的转矩之和,使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率,从而达到计量电能的目的。 3、 使用三相电能表测量电能 表4 使用三相电能表测量电能的接线方式 要点提示： 1. 电能表在安装时应注意 (1) 电能表在出厂前经检验合格并加铅封。在安装使用前,应检查铅封是否完好,铅封完好可安装使用。对于无铅封或储存过久的电能表,在请有关部门重新检验后，方可安装使用。 (2) 电能表应安装在室内通风干燥的地方,电能表底座上端有挂钩螺钉孔,可用 M4.5 挂钩螺钉固定,电能表下部有两个安装孔,可用 M4.5×28 或M4.5×30 自攻螺钉固定在接线板上,安装电能表的底板应固定在坚固、耐火、不易振动的墙上,安装高度建议在 1.8m左右,在有污秽及可能损坏电能表结构的场所，电能表应用保护柜保护。 (3) 电能表按规定的相序(正相序)接入线路,并按照接线端盖上的接线图进行接线。最好用铜线或铜接头接入,接线端盖内的螺钉应拧紧,避免因接触不良或引线太细发热而烧毁。 2. 读数方法 (1) 互感器如果不只绕一匝,那么,实际用电量=互感器倍率/互感器匝数×实际读数。匝数是指互感器内圈导线的条数,不指外圈。 (2) 间接式三相电能表的规格一般是5A与电流互感器连接后,用于电流较大的电路中。凡经过互感器的电能表,其读数要乘以互感器的变比才是实际的数值。如电流互感器的变比是(100/5)A,读数就应乘以 20,就是最后的数值。 4、 三相电能表测量电能的故障排除 表5 电子式三相电能表常见故障的分析与排除 要点提示： ① 电能表在接线时要按正相序接线。 ② 电压、电流互感器应有足够的容量,以保证电能计量的准确度。 ③ 各电能表的电压线圈应并联,电流线圈应串联接入电路中。 ④ 电压互感器应接在电流互感器的电源侧。 ⑤ 运行中的电压互感器二次侧不能短路;电流互感器二次侧不能开路。 ⑥ 电压、电流互感器二次侧要有一点接地。电压互感器 V/V 接线在 V相接地，Y/Y0接线在中性线上接地,电流互感器则将 K2端子接地。 ⑦ 互感器二次回路应采用铜质绝缘线连接。电流互感器连接导线的截面积应不小于 4.0 mm2;电压互感器二次回路连接导线的横截面积应按照允许的电压降计算确定,但至少应不小于 2.5 mm2。 三相电能表主要分为哪两种类型（ ） A. 单相与三相组合式 B. 三相三线制与三相四线制 C. 机械式与电子式 D. 直读式与间接式 【答案】B 【解析】三相电能表又分为三相三线制电能表和三相四线制电能表两种，分别适用于不同的电路负载情况。 1. 三相三线制电能表可以看作是由几只单相电能表组合而成（ ） A. 1只 B. 2只 C. 3只 D. 4只 【答案】B 【解析】三相三线制电能表可将这种电能表看成两只单相电能表的组合。 2. 三相四线制电能表工作时，铝盘上的总转矩是由什么产生的（ ） A. 单组电流、电压元件 B. 两组电流、电压元件 C. 三组电流、电压元件产生的转矩之和 D. 制动磁铁 【答案】C 【解析】三相四线制电能表工作时，由三组电流、电压元件产生一移动磁场，作用在铝盘上的总转矩为三组元件产生的转矩之和。 3. 在安装三相电能表前，应首先检查什么（ ） A. 电能表型号 B. 电能表外观 C. 铅封是否完好 D. 电能表规格 【答案】C 【解析】电能表在出厂前经检验合格并加铅封。在安装使用前，应检查铅封是否完好，铅封完好可安装使用。 1. 三相电能表应安装在什么样的环境中（ ） A. 潮湿、易振动的地方 B. 室内通风干燥的地方 C. 有污秽及可能损坏电能表结构的地方 D. 任意位置 【答案】B 【解析】电能表应安装在室内通风干燥的地方。 2. 使用间接式三相电能表测量大电流电路时，读数需要如何处理（ ） A. 直接读取 B. 乘以电压互感器的变比 C. 乘以电流互感器的变比 D. 同时乘以电压和电流互感器的变比 【答案】C 【解析】凡经过互感器的电能表，其读数要乘以互感器的变比才是实际的数值，如电流互感器变比是(100/5)A，读数就应乘以20。 3. 三相电能表接线时，以下哪项操作是错误的（ ） A. 按正相序接线 B. 电压线圈并联，电流线圈串联 C. 电压互感器接在电流互感器的负载侧 D. 互感器二次回路采用铜质绝缘线连接 【答案】C 【解析】电压互感器应接在电流互感器的电源侧，而不是负载侧。 · 三相电能表类型：三相电能表分为三相三线制和三相四线制两种，分别适用于三相三线或三相四线对称/不对称负载的电能计量。 · 三相电能表工作原理：三相三线制电能表通过两组电流、电压线圈产生交变磁场，驱动铝盘转动计量电能；三相四线制电能表通过三组电流、电压线圈产生移动磁场，铝盘转速正比于负载有功功率。 · 三相电能表安装与读数：安装时需检查铅封、选择通风干燥位置、按正相序接线、使用合适导线；读数时，若经过互感器，需乘以互感器变比（多匝时按公式计算）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $