感应式单相电能表工作原理

　　感应式单相电能表又称机械式单相电能表，它是利用电磁感应原理设计的。

图１　感应式单相电能表铁芯结构

部件说明：１电压元件铁芯；２回磁板；３铝盘；４电流元件铁芯

　　感应式单相电能表工作原理

　　当交流电通过感应式单相电能表的电压线圈时，在电压元件铁芯中产生一个交变磁通Φu，这一磁通经过伸入铝盘下部的回磁板穿过铝盘构成磁回路，并在铝盘上产生涡流iu。交流电流通过电流线圈时，会在电流元件铁芯中产生一个交变磁通＠，这一磁通通过铁芯柱的一端穿出铝盘，又经过铁芯柱的另一端穿人铝盘，从而构成闭合的磁路。电压线圈和电流线圈产生的是两个交变磁通，这两个交变磁通及其产生的涡流相互作用，产生电磁力矩。这个电磁力矩（即转动力矩）推动铝盘转动。同时这两个磁通产生的涡流也与制动永久磁铁产生的磁场相互作用产生制动力矩，制动力矩的大小是随铝盘转速的增大而增大的，与铝盘转速成正比。只有制动力矩与转动力矩平衡时，铝盘才能匀速转动。

图２　感应式单相电能表电流和磁通

部件说明：５电压元件铁芯；６铝盘；７电流元件铁芯

　　电能表的铝盘向什么方向转动，电能表中的磁通和涡流又是如何作用产生转动力矩的呢？通过图1可以得到答案。图中，Φu为电压线圈产生的穿过铝盘的磁通，它与电压线圈的电压仍成正比，方向由纸面指向读者，根据右手螺旋法则可以判断出‰产生的涡流iu的方向。Φi1和Φi2为电流线圈产生的磁通，其大小与电流线圈中的i成正比，方向如图1所示。同样，可以判断出Φi1和Φi2产生的涡流i1和i2方向，如图３中所示。

　　图２　感应式单相电能表铝盘上的磁通与涡流

　　铝盘的转速与负载的功率成正比，负载功率越大，铝盘转速越快，

　　P＝Cn

　　式中 P——负载功率；

　　n——铝盘的转速；

　　C——比例常数。

　　如果转动时间为T，且保持功率不变，则式（6－1）变为

　　PT＝CnT

　　式中 PT一在时间T内消耗的电能，用W表示；

　　nT——铝盘在T时间内的转数，用N表示。

　　则被测负载在T时间内所消耗的电能为

　　W＝CN

　　比例常数C的倒数，称为电能表常数，用A表示，则有

　　A＝1／C＝N／W

　　电能表常数A是电能表的－个重要参数，它表示每千瓦时（kW.h）对应铝盘转数，通常标注在电能表的铭牌上。