智能电能计量实验指导书电气工程实验教学中心智能电能计量实验一单相电能表的结构分析和使用一、实验目的（1）了解单相电能表的结构（2）学习单相电能表的拆装方法。

（3）学习单相电能表的一般维修方法。

二、实验原理与说明感应式电能表由测量机构、补偿调整装置和辅助部件三大部分组成。

1、测量机构测量机构是电能表实现电能测量的核心又由五部分组成：即驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器。

（1）驱动元件的作用：接受被测电路的电流和电压，建立交变磁通，与其在圆盘内产生的感应电流相互作用，进而产生驱动力矩，使圆盘转动。

驱动元件固定在基架上，由电压驱动元件和电流驱动元件组成。

（2）转动元件的作用：在驱动元件建立的交变磁场的作用下，在圆盘上产生驱动力矩使圆盘连续转动并把转动的圈数传递给计度器。

（3）制动元件的作用：产生与驱动力矩方向相反的制动力矩，以便使圆盘的转动速度与被测电路的功率成正比。

制动元件由永久磁铁及其调整装置组成。

（4）轴承的作用：上轴承主要对转动元件起定位和导向作用。

下轴承用来支撑转动元件。

（5）计度器的作用：是电能表的指示部分，它可以累积圆盘的转数以显示被测电量的多少。

2、补偿、调整装置补偿、调整装置是改善电能表的使用特性和满足准确度要求不可缺少的重要组成部分，单相电能表装有满载调整装置、轻载调整装置、相位角调整装置、防潜调整装置。

3、辅助部件辅助部件包括：外壳、基架、端钮盒和铭牌（1）外壳：表壳、表底组成电能表的外壳。

为了防止潮气和灰尘进入表内，要求外壳有良好的密封性能，（2）基架：要求各种元件本身和元件与元件之间的相对位置安装必须精确、牢固，所以要求基架有足够的机械强度和精密的加工工艺。

（3）端钮盒：电能表的电流、电压回路都是通过端钮盒外部电路连接的，端钮盖上印有电能表的接线原理图。

端钮盖上的螺丝留有封表用的孔洞，可以防止用户私自开启端钮盒影响电能表的正确计量和危及人身安全。

（4）铭牌：电能表的铭牌上通常标注了：名称、型号、准确度等级、电能计算单位、标定电流和额定最大电流、额定电压、电能表常数、频率、制造厂名称或商标、工厂制造年份和厂内编号、电能表产品生产许可证的标记和编号、计度器显示数的整数位与小数位的窗口应有不同的颜色。

三、实验设备单相电能表万用表兆欧表电烙铁螺丝刀刷子四、实验内容与步骤1、记录电能表铭牌表型号：额定电压为：标定电流：额定最大电流：准确度等级：电能表常数：2、电能表的拆装（1）拆下电能表罩壳及端钮盒盖，观察端钮盒接线端子数量，画出电能表接线图。

（2）拆下计度器，观察计度器位数，说明计度范围。

（3）拆下电压、电流线圈，观察并记录测量机构、补偿调整装置和辅助部件的组成。

（4）按上述相反过程安装电能表。

3、电能表的一般维修（1）表盖和底座的检修对铝质、塑料、胶木、玻璃的表盖和底座上的污垢、灰尘可用湿布抹擦干净。

对锈蚀后的可用钢丝刷除锈蚀。

对玻璃盖及其他盖上的窗口的玻璃发生霉斑，应进行清楚擦洗干净、明亮，使抄表工作容易抄读电量数值。

表盖和底座的接合处应用橡皮圈作为密封框垫，橡皮框垫不能浸油或受高温，防止变形老化。

（2）接线盒的检修对接线盒用刷子或稍湿的布擦拭干净和哄干，检查接线盒的螺丝是否齐全和正常。

螺丝不滑丝和拧动良好，接线盒应用摇表检测绝缘和进行耐压试验，接线盒孔眼要干净，使导线头与接线螺丝接触良好。

接线盒的小盖应擦干净，小盖上应有相应的接线图以及有铅封的螺丝，铅封螺丝线孔应畅通，以便铅封。

（3）电压、电流线圈的检修对电压、电流线圈的检修从外观检查有无烧伤、绝缘老化变质，用万用表检测有无断线，焊接是否良好，然后用摇表检测绝缘应良好，如发现电压线圈断线，电流线圈烧坏应进行更换。

（4）永久磁铁的检修永久磁铁是电能表重要调整装置，其主要的故障是失磁，如有失磁现象，应进行充磁或更换。

检修永久磁铁时要检查磁钢口有无铁屑，应用鹅毛清扫干净。

五、注意事项（1）拆装电能表元件时要注意不可用力过猛，以避免元件损坏；（2）拆下的元件应放置在清洁干燥处，以避免灰尘污染元件；（3）拆下的电压、电流线圈的引线要做标记，以方便安装；六、实验报告按规定要求完成实验报告（检修部分应说明发现了哪些问题，如何进行处理的），并回答以下问题：（1）单相感应系电能表能否测量直流电能？为什么？（2）如果电能表常数为2000 r/kW.h，则铝盘转过60圈时负载所消耗的电能为多少？智能电能计量实验二 单相电能表的安装与使用一、实验目的（1）学习单相电能表的接线。

（2）观察电能表的起动、潜动和电能表铝盘的反转。

（3）学习电能表的效验方法。

二、实验原理与说明电能表是一种测量电能的仪表。

它的下部有接线盒，盖板背面有接线图。

其原理接线图如图1所示。

接线时一般应符合“火线1进2出”，“零线3进4出”的原则。

由电工原理知，载流导体在磁场内受到的电磁力的作用，根据左手定则电磁力的表达式为：运行中的电能表，其转盘之所以转动，就是因为受到电磁力形成的驱动力矩的作用。

即转盘是个导体，在转盘上穿过磁通，导体中便有电流通过，在磁场力作用下受到电磁力所形成的驱动力矩的作用而转动。

三、实验设备序号 名 称 型号与规格数量 备 注 1 电度表 1 DDZ-20 2 单相功率表 1 自备 3 交流电压表 0~500V 1 屏上 4 交流电流表 0~5A 1 屏上 5 交流可调电源0~250V 1 屏上 6 灯泡 220V ，100W 3 自备 7 灯泡 220V ，25W6 DDZ-14 8 秒表1自备图 1f C iφ=四、实验内容与步骤1、观察电能表潜动按图2接线。

然后，断开电流回路，使负载电流为零。

调节调压器的输出电压为电能表电压的80％～110％。

观察电能表有无潜动。

2、使用秒表、功率表效验单相电能表按图2接线，认真检查线路。

然后按表1的要求，记录电能表铝盘转［10圈］所需要的时间t 和功率表的指示值P ，并且计算电能表的相对误差γ和电能表铝盘转［10圈］所需要的理论时间T 。

式中，N 为电能表铝盘转数；C 为电能表常数，单位为r/kW.h ；功率表的指示值P 的单位为W ；则计算出时间T 的单位为S 。

电能表的相对误差：电度表型号： 电度表常数C ： 额定电流I N : 项 目给 定 数 据测量数据计算数据UINcos φtPTγ单 位 V A r s W s 顺 序 1220 1.0 2 220 1.0 32201.03、观察电能表铝盘的反转及起动电流（1）图3的实验电路中，将调压器的输出电压由零逐渐调高，同时观察电能表铝盘的转动及电流表的指示值。

测量铝盘开始转动时的最小电流。

（2）图3的实验电路中，将电能表的电流线圈反接。

电压线圈的电压为220V ，调节调压器图 2CPN T 6106.3⨯=%100⨯-=TtT γ的输出电压，使电流线圈的电流为额定电流的10％，观察铝盘反转。

图 3五、注意事项（1）电能表应立式放置；（2）要求负载的电压和电流不超过所用电能表的额定值；（3）正确选用功率表的量限；（4）在接线前先用试电笔判明电源的火线及地线，以便电能表正确接线。

六、实验报告按规定要求完成实验实训报告，并回答以下问题：电能表接线有哪些错误接法，它们会造成什么后果？智能电能计量实验三电流互感器的测量一、实验目的（1）了解测量用电流互感器的结构 （2）学习电流互感器极性判断方法。

（3）学习变比测量方法。

二、实验原理与说明在原理上也与变压器相似，如图1所示。

与电压互感器的主要差别是：正常工作状态下，一、二次绕组上的压降很小（注意不是指对地电压），相当于一个短路状态的变压器，所以铁芯中的磁通Ф也很小，这时一、二次绕组的磁势F （F=IW ）大小相等，方向相反。

即：2211W I W I = （3.1）变换后可得：1221W W I I = （3.2） 即电流互感器一、二次之间的电流比与一、二次绕组的匝数成反比。

图1 电流互感器的原理三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 电流互感器 LMZJ1-0.66 1 0.5级 2 电流互感器 LMZW-0.661 0.2级 3 10A 交流电流表2 4 兆欧表1 5 干电池 1 6直流毫伏表1四、实验内容与步骤1、记录电能表铭牌型号：LMZJ1-0.66 额定电压为：0.66KV额定频率：50H Z电流变比：50/5准确度等级：0.5 额定负载：2.5VA2、绝缘电阻测量驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源开始测量，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值；读取绝缘电阻后，先断开接至被试绕组的连接线，然后再将绝缘电阻表停止运转。

记录绝缘电阻。

一次绕组对二次绕组：563 MΩ一次绕组对地：1430 MΩ二次绕组对地：12 MΩ3、极性检查将1号干电池的“－”极接到一次绕组的尾端（X端或L2端），将二次绕组的a端（或K1端）接到指针式直流毫伏表的“＋”端，x端（或K2）接到表的“－”端，当将干电池的“＋”极接到一次绕组的首端A端（或L1端）时，如果毫伏表指针向正方向摆动，则表明二次绕组极性正确，反之则不正确。

此时，其他绕组应处于开路状态，见图2。

a 电压互感器极性检查b 电流互感器极性检查图2 极性试验接线图4、变比试验由调压器及升流器等构成升流回路，待检TA一次绕组串入升流回路；同时用测量用TA0（0.2级）和交流电流表测量加在一次绕组的电流I1、用另一块交流电流表测量待检二次绕组的电流I2，计算I1/I2的值，判断是否与铭牌上该绕组的额定电流比（I1n/I2n）相符。

见图3。

图3 电流互感器变比测量接线图一次电流I1（A ） 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 二次电流（A ）理论值I2 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 测量值i2实际变比I1/i2 误差γ（%）误差计算方法：五、注意事项（1）检查极性时b.接线本身的正负方向必需正确；检查时应先将毫伏表放在直流毫伏的一个较大档位，根据指针摆动的幅度对档位进行调整，使得既能观察到明确的摆动又不超量程打表；电池连通2～3s 后立即断开以防电池放电过量。

（2）测量绝缘电阻后，断开兆欧表后应对被试品放电接地。

（3）变比时，若电流互感器有多个二次绕组，测量某个二次绕组时，其余所有二次绕组均应短路、不得开路，根据待检CT 的额定电流和升流器的升流能力选择量程合适的测量用CT 和电流表。

六、实验报告（1）按规定要求完成实验报告 （2）分析误差产生的可能原因%100222⨯-=I i I γ智能电能计量实验四 三相电能表的原理、使用和安装一、实验目的（1）了解三相四线电度表接线原理。

（2）通过电路图进行三相四线电能表的正确接线。

（2）观察电能表的起动、潜动和电能表铝盘的反转。