家用单相电子电能表原理及面牌参数含义

老爷子

自从盘古开天地，记数越来越神奇； 数石系绳到算盘，而今芯片称皇帝！ 能通讯，会量計，人机对话不是戏， 颠倒历史再颠到，西方从鳯变成鳮！ 开埸白： 随着社会的进步，家庭收入的增高，每个家庭的家用电器越来越多，如空调，洗衣机，电脑，电风扇，电磁炉，微波炉，电水壶，电视，投影机，手机等等，每天和它们打交道，一定会很好奇，心里一定会产生很多问题，如空调为何制冷又制热？微波为什么能对食物加热？电磁炉为什么无火却能炒菜做饭？等等，还有所有这些用电器所用的电能，为什么一个小小的电子电能表就能准确的记录，并能通讯和远程抄表？人们有这些好奇心是很自然的，而能产生这些问题的人一定很聪明，还能证明他们的心态还很年轻……好奇心是科学之母，是社会前进的动力，是一切科技成果的摇篮。是的，蒙田曾说过，虚荣心和好奇心是我们灵魂的两条鞭子，后者驱使我们把鼻子放在一切东西的上面，而前者则能禁止我们犹豫不决的毛病。 求知欲，好奇心，这是人的永恒的不可改变的特性，哪里没有求知的欲望，哪里就没有学校。如果没有好奇心，人何止变得索然无味，就连做人的灵魂都打了折扣！ 下面就来讲讲，电子式电能表为什么能计量电能？它的面牌符号代表什么意思？它又是如何接线的？ 目前家庭使用的单相电能表有两种，一种是机械电能表（又称交流感应式电能表），一种是电子式电能表。这两种电能表，从原理上来说，是截然不同的。交流感应式电能表从出现和发展，已经有一百多年的历史。至所以在位置上这么长时间，关键没有能替代它的新的产品出现。这就叫山上无大树，茅草也为尊！ 交流感应式电能表工作原理是这样的：当打开负荷开关后，接入电路的电能表的电压线圈和电流线圈立即产生磁通，该磁通穿过鋁质圆盘，由于这些磁通在时间和空间上不同相，分别在铝质圆盘上感应出涡流，此涡流与磁通相互作用而产生了转动力矩，这个力矩便使圆盘转动起来，如果不加制动力矩，圓盘会越转越快……那就无法测量用电量了。于是，在圆盘上加装了一个制动力矩磁钢，调整磁钢的制动力矩，使圆盘的转速达到匀速运动，此时的旋转力矩与制动力矩便达到了平衡，由于磁通量与电路中的电压和电流成正比例，圆盘在其作用下，转盘转数正比于负载电流，（因电压相对是固定的）且圆盘的转动经蜗杆传动到计数器，计度器的示数就是所消耗的电能。电能表的常数是在设计交流感应式电能表时，就设定好了，即一个千瓦时转多少转。 由于交流感应式电能表灵敏度不高，磨擦系数随着时间的延长越来越大，调整不好又容易造成潛动或灵敏度受阻，还有圆盘转动时间长了，缝隙易卡入尘粒，另外，当外界电压波动时，还易造成计量误差，等等，不但使计量不准确，而且又无法实现远程读表和通讯，所以，当电子电能表一经问世，交流感应式电能表在中国就被判了死刑，现在基本上已经被淘汰…… 真是长江后浪推前浪，前浪死在沙堆上。这就是优胜劣汰，商业战场就是这样残酷！这里没有什么儿女情长，有的只有刀光剑影！没有什么一步三回头，有的只是镜破钗分，恩断义绝！ 需要说明的是，在国外，交流感应式电能表还在继续用着。 下面再谈谈现在每家都在用的单相电子式电能表。 在讲电子电能表原理时，首先要说明的一点是芯片AD7755已经不用了，而改用芯片ADE7755。芯片AD7755主要问题是，当负载电流在8-13mA时，CF输出端的电能脉冲输出频率仍大于空载阀值，仍能正常输出脉冲，自动抄表器可以采集到这部分脉冲并记录，而AD7755的F1、F2输出端与CF端并不同步，F1和F2输出频率小于空载阀值时，没有脉冲输出，无法驱动机械计数器进行电能计量。这就造成了统计电能数与用户实录电能数的误差。虽然仅仅只是一个小小的同步问题，但却是致命的。虽然其在2002年前，AD7755芯片在整个中国相当盛行，是一个香馍馍，是一款质量很高，稳定性相当出色的芯片。但新版ADE7755芯片一经问世，老版AD7755芯片便仃止了生产。 真是一旦牵上别人的手，就忘记了曾经的他。 这就是残酷的商业战场，象动物世界里的丛林法则，优胜劣汰，胜者为王，败者自动退出历史舞台！所以，下面就用新版ADE7755芯片来讲电子电能表的计量原理。 如图，电压和电流经过变换、采样，从V1P、V1N, V2P、V2N即端子5、6、8、7,送入运放比较，在送入16位模数转换器之前，有电流通道的程控放大器（PGA）……送入16位的模数转换器（ADC）的目的，是把模拟的电压和电流信转变为数字信号。电流数字信号出来后，经过相角修正，送入高通滤波器，其目的是消除电流信号中的直流成分，即消除了由于电流或电压信号偏移引起的实际功率计算误差。由模数转换器（ADC）输出的数字电压信号和经过相位校正经高通滤波器输出来的数字电流信号进入乘法器进行功率运算，得到了瞬时功率，而有功功率是从瞬时功率计算出来的。为了得到有功分量，（即直流分量），只要让瞬时功率通过低通虑波器（LPF）即可。此有功分量正比于输入的电压、电流即所耗的瞬时的有功功率。当瞬时的有功分量从低通滤波器(LPF)输出后,进入数字频率转换器，（Digital to Frequency Converter）从数频转换器输出的的脉冲信号分为两路，一路正比于平均有功功率的脉冲，以较低频率从F1、F2输出，去推动机电式脉冲计度器记录所耗电能；一路以较高頻率从CF送出瞬时有功功率，供微控制单元（MCU）（Micro Control Unit）接口和抄表器使用。 这样电子电能表就完成了对用电负荷的记录，存储和远程通讯。 另外，在芯片ADE7755内部还设置了相位匹配电路，使电压和电流相位始终是匹配的，（45－65Hz范围内相位误差不大于0.1度）无論通道1内高通滤波器（HPF）是接通还是断开的，内部的空载阀值特性保证ADE7755在空载时没有潜动。所谓空载阀值其实就是设定一个脉冲输出的最小频率，当负载产生的脉冲，其输出频率低于这个最小频率时，计量芯片管脚没有脉冲输出，电能表不计录电能。 另外，现在的三相电子电能表早已经实现了对所有事件的发生的记录和存储，早就实现了人机对话和远程通讯。在这方面，我们先进的程度已经远远超过西方。 从以上可以看出，电子式电流表大大优越于感应式电能表，起动电流小，防潜动能力强，功耗小，准确度高，抗干扰能力强，统计电量与用户实录电量误差小。那么，为什么有的用户觉得电子电能表比感应式电能表快呢？主要是因为感应式电能表的灵敏度低，启动电流大，一般用电器的一次线圈作为电能表的负载，感应式电能表是不走的，而电子电能表灵敏度高，启动电流小，它照样能记录，第二，感应式电能表时间长了，磨擦阻力升高，表盘转动慢了，灵敏度低了，一般小电流都不转动。象点个三瓦电灯，它都没反应，而电子电能表不存在这个问题……所以，不是电子电能表快了，而是原感应式电能表存在的问题太多，少记录了所耗的电能。 所以，你们现在明白了吧，到底是驴子不走呢？还是磨子不转？ 　　单相电子电能表的接线比较简单，打开端子封盖，在封盖背面有详细的接线图，一般来说，不外乎两种，一种是端子1接火线入，端子3接零线入；端子2是火线出，端子4是零线出。一般民间叫法叫跳入式或绞花式。见图。 另外，还有一种接法叫顺入式也叫一顺式，即端子1是火线进，端子4号出，端子2是零线入，端子3是出。需要注意的是，接线是一定要看封盖反面接线图，不能凭经验。见图。 　　下面再讲讲电子电能表面牌参数： 1、 DELIXI ELECTRC ：德力西电器 2、 KWh：一个千瓦时一度电。 3、计数器红匡里的数：是小数。如是5，就是0.5度。 4、 10000,1000,100,10,1,0.1 ：是计度器数字下所对应的倍率。 5、 ! ：单相电子式电能表。 6、 ②：表示此电子电能表表是二级表，及最大相对误差不超过±2%。 7、回：二级安全防护。 8、 DDS606：单相、电度表、电子式，606型。 9、 220V，此单相电子电能表电压使用范围是交流额定电压220伏。 10、 15（60）：标定电流是15安，最大额定电流60安。最大额定电流 一般是标定电流的4倍。 11 1600imp/KWh：这是电能表常数，一个仠瓦时发1600个脉冲。 12、 2019E935-33：认证序列号。 13、 G/T 17215.321-2008：执行的国标。 电能表面牌符号是国标规定好的，全国都一样，一般不会改动，除了国标变动涉及到它。就象军婚一样，是受法律保护的。 不论雨打芭蕉，还是梨花带雨含愁，都不会心动而动。 注解： 1、POWER SUPPLY MONITOR :电源监控电路。 2、2.5 V REFERENCE: 2.5 V基准源。 3、PHASE CORRECTION: 相位校正。 4、MULTIPLIER: 乘法器。 5、SIGNAL PROCESSING BLOCK: 信号处理电路。 6、DIGITAL -TO-FREQUENCY CONVERTER: 数频转换器。 7、ADC: Analog to Digital Converter 模数转换器。 8、HPF: High Pass Filter 高通滤波器。 9 、 LPF : Low Pass Filter 低通滤波器。 10、什么是电能表潜动？当负载负荷电流为零时，电能表只有额定电压时，感应式电能表转盘持续转动，（电子式电能表依然有脉冲输出），这就叫电能表的潜动。 11、什么是电能表的标定电流？电气设备长时间连续工作，稳定温度达到最高容许温度时的电流。 12、什么是是额定电流？按照额定功率运行时的电流，用电器工作时，不能超过规定的最大额定电流。 13、什么是启动电流？在额定电压下，能使感应式电能表转盘开始转动的最小电流，（电子式电流表是开始计数时的最小电流），国标上是有规定的，它与标定电流和电能表等级有关。 尾声: 这次单相电子电能表的计量原理就浅浅的讲这些，三相电子电能表比较复杂，但它不是家用的，就不讲了。讲的目的是让大家了解一些简单电子芯片的计量原理，消除对电子电能表为什么能计量的神秘感，当然，理解它要有一定的电子理论基础。是的，了解未知的世界是比较困难的，但不去了解那就更加困难了。切记，造船的目的不是仃在港湾，可以不去想人生的意义，但是人生一定要有意义，在等待的日子里，不断地去了解未知的世界，让自己的人生丰富起来！ 写到此处，老爷子情不自禁地伏案而书： 盘桓雲山白石龟，汲泉壶烧一茶水， 不看過去誰是你，只看今天你是誰！