專利名稱：電能(度)表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用電計(jì)量裝置，具體為一種三相電能(度)表。
背景技術(shù)：
在三相交流電網(wǎng)中，如果三相負(fù)載平衡的條件下，被測(cè)三相電能的計(jì)量方式，通常使用三相三線交流有功電能(度)表。三相三線交流有功電能(度)表的設(shè)計(jì)技術(shù)方案為采用三相電壓，兩相電流。三相中的任意兩相間的線電壓與其兩相電流相互作用。利用固定的載流回路產(chǎn)生磁通，這些磁通與在轉(zhuǎn)動(dòng)部分(鋁盤)感應(yīng)的電流相互作用，產(chǎn)生兩組轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。如UAB與IA和UCB與IC即是三相三線交流有功電能(度)表的典型工作原理。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用永久磁鐵的磁通與轉(zhuǎn)盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電流作用，產(chǎn)生反作用力矩，使轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。然后通過計(jì)度器，計(jì)算轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，它和被測(cè)電能成正比，以計(jì)量被測(cè)電能。采用三相電壓和二相電流產(chǎn)生兩組轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，必須具有兩組相互獨(dú)立的電壓鐵芯和電流鐵芯，上面分別繞以電壓線圈和電流線圈。鐵芯均由硅鋼片迭成，用以產(chǎn)生電壓磁通和電流磁通。在三相三線交流有功電能(度)表工作中，相互獨(dú)立的兩組電磁元件間產(chǎn)生相互的電磁干擾，并且增加了原材料的消耗；在生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致了工藝、工裝的復(fù)雜性，特別是轉(zhuǎn)動(dòng)部分為雙轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量增加，以上幾點(diǎn)直接影響電能計(jì)量的精度和使用壽命，造成了加工、生產(chǎn)、調(diào)試、檢測(cè)等過程中的繁瑣性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種計(jì)量精確、生產(chǎn)工藝性好、節(jié)省原材料的電能(度)表。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是它包括殼體、置于殼體內(nèi)的電壓元件、電流元件、計(jì)度器及磁鋼，其特征是電壓元件和電流元件組成單組電磁元件，所述的電壓元件連接單組任何兩相間的線電壓，電流元件的鐵芯上分別繞制與電壓相應(yīng)的兩相電流線圈；在電流元件的鐵芯上還繞制有附加短路線圈，可變電阻與附加短路線圈相連接。
本發(fā)明的有益效果如下采用單組電磁元件，電壓元件連接單組兩相間的線電壓電流元件的鐵芯上，分別繞制與電壓相應(yīng)的兩相電流線圈。這樣兩相電流磁通在同一元件上，而在不同的時(shí)間下分別于同一電壓磁通相互作用，在其相位上電壓分別超前兩相電流30°和150°，根據(jù)上述分析，改變超前150°的電流方向，則可以得到電壓滯后電流30°的角。所以單組電磁元件與兩組電磁元件的計(jì)量電能工作原理相類似。區(qū)別在于單組電磁元件的兩相電流與單組電壓的相位差，即超前和滯后的角度，與兩組電磁元件的兩相電流分別與兩組電壓的相位差，即超前和滯后的角度相比較，其相序不同，但角度相同，所產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的性質(zhì)相同。通過轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)和磁鋼的作用，而得到轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速與被測(cè)功率成正比，利用計(jì)度器所計(jì)錄的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)，來顯示被電能的度數(shù)。實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確計(jì)量三相電能的功能。從而消除了電磁元件間的干擾，節(jié)省了原材料的消耗，減少了轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，優(yōu)化了加工、生產(chǎn)、調(diào)試、檢測(cè)過程的工藝，提高了產(chǎn)品精度，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的右視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的表芯結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的電氣原理圖；圖5是本發(fā)明的工作向量圖。
圖中1.電壓線圈，2.電壓鐵芯，3.電流線圈，4.電流鐵芯，5.相角調(diào)整機(jī)構(gòu)，6.圓盤，7-磁鋼，8.計(jì)度器，9.軸承，10.機(jī)架，11.標(biāo)盤，12.底殼，13.外殼。
具體實(shí)施例方式
參照附圖1、圖2、圖3，本發(fā)明包括電壓線圈1，電壓鐵芯2，電流線圈3，電流鐵芯4，相角調(diào)整機(jī)構(gòu)5，圓盤6，磁鋼7，計(jì)度器8，軸承9，機(jī)架10，標(biāo)盤11，底殼12，外殼13等部分。
電壓線圈1，連接二相間的交流電壓，與實(shí)際應(yīng)用電路并聯(lián)。在設(shè)計(jì)要求上，使電壓與工作磁通的相角為90°，屬于純電感元件，具有一個(gè)恒定的交變磁場(chǎng)，使用線徑為0.13mm，匝數(shù)9000。電壓鐵芯2由硅鋼片疊加而成，用以產(chǎn)生電壓線圈的磁通，磁阻較小，線圈所產(chǎn)生的磁通沿鐵芯的形狀而形成磁場(chǎng)，能夠合理的分為工作磁通和非工作磁通。
電流線圈3，連接二相交流電流與實(shí)際應(yīng)用電路相串聯(lián)。設(shè)計(jì)要求為一純電阻元件，以達(dá)到電流工作磁通與電流同相，所以匝數(shù)較少，線徑較粗，通過的電流與實(shí)際電流相等，且和形成的磁通成正比，電流線圈決定轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的變化。電流鐵芯4，由硅鋼片組成，使電流線圈產(chǎn)生的磁通形成兩個(gè)工作磁通，減少線圈磁通的損耗，達(dá)到電流線圈的電流與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩間的線性關(guān)系。
相角調(diào)整機(jī)構(gòu)5在理論設(shè)計(jì)中，要求電壓元件為純電感性，電流元件為純電阻性，以保證電壓，電流磁通間的相位角。為達(dá)到這一目的，在電流鐵芯4上繞制附加短路線圈，并通過可變電阻改變線圈的阻值，以改變電流鐵芯中磁通的損耗，從而調(diào)節(jié)電壓，電流磁通間的相角。
圓盤6，由鋁材和銅軸組成的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，置于電壓元件、電流元件間隙之中。當(dāng)電能(度)表接入電網(wǎng)并加載后，圓盤6可以轉(zhuǎn)動(dòng)，這在后面詳述。
磁鋼7，其磁力線垂直穿過圓盤6，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切割磁力線產(chǎn)生渦流，渦流與磁鋼的磁通作用產(chǎn)生反作用力矩，反作用力矩的大小與圓盤的轉(zhuǎn)速成正比，使圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
計(jì)度器8用于計(jì)算圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，當(dāng)電能(度)表達(dá)到平衡時(shí)，其圓盤保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸桿、齒輪的傳遞記錄在某段時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，則反映這段時(shí)間內(nèi)負(fù)載消耗的電能，并以字輪式顯示數(shù)字。
軸承9垂直支承圓盤6，采用寶石、滾珠結(jié)構(gòu)，以減少圓盤6轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的摩擦力矩，以及圓盤轉(zhuǎn)速與被測(cè)電能的非線性。
機(jī)架10支撐工作元件，通過技術(shù)要求的加工尺寸，保證工作元件安裝位置的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。它具有一定的韌性和強(qiáng)度。一般由鋁合金澆鑄。
標(biāo)牌11由0.5mm鋁板制作，明確顯示電能(度)表的計(jì)量度數(shù)，以及電能(度)表的規(guī)格、型號(hào)、編號(hào)、廠名等技術(shù)參數(shù)。
底殼12與機(jī)架10安裝在一起，保證電能(度)表正常工作的狀態(tài)，保護(hù)機(jī)芯的清潔，設(shè)有電網(wǎng)線路的輸入接線柱，并于內(nèi)部電流、電壓線路相連接。同時(shí)還設(shè)有用戶安裝時(shí)的固定位置。一般由鐵底和膠木接線盒組合而成。
外殼13由ABS工業(yè)塑料澆射而成，并且設(shè)有玻璃或透明窗口，以便讀出計(jì)量電能的數(shù)據(jù)和電能(度)表的技術(shù)使用參數(shù)，主要是保護(hù)電能(度)表內(nèi)部的清潔。
如圖4、圖5。當(dāng)三相負(fù)載平衡的條件下，計(jì)量三相交流電能，采用單組電磁元件即電壓元件和電流元件。電壓元件可以連接任意兩相間的線電壓，如電流元件則與電壓相對(duì)應(yīng)的兩相電流分別連接。為了用戶使用方便，另外一相可以通過接線盒短接，因而本產(chǎn)品可以稱為三相三線有功電能(度)表或二相二線有功電能(度)表。
根據(jù)以上技術(shù)方案，單組電磁元件即電壓元件，電流元件所組成的三相交流有功電能(度)表的工作方式，雖然可以選擇幾形式，但其工作原理是一致的。下面以電壓為UAB、電流為IA和IB進(jìn)行分析。
電壓元件所施加的電壓為A相和B相間的線電壓，電流元件則分別繞制A相和B相電流線圈，從三相交流電的向量圖(圖5)可以看出，UAB超前于IA30°、超前于IB150°。則A相電流產(chǎn)生正向力矩，而B相電流產(chǎn)生反向力矩，為了使B相電流所產(chǎn)生的力矩與A相一致，改變B相電流線圈的繞制方向，使其工作電流處于反向狀態(tài)，因此電壓UAB實(shí)際上與反向B相電流在相位上處于滯后30°，所產(chǎn)生的力矩與A相電流產(chǎn)生的力矩相一致，達(dá)到了正常計(jì)量電能的工作狀態(tài)。
從理論計(jì)算可以得到如下結(jié)論本發(fā)明所提供的三相三線交流有功電能(度)表(或二相二線)所計(jì)量的電能與實(shí)際被測(cè)電能相等，完全可以取代采用三相電壓、兩相電流工作在兩組電磁元件下的三相三線交流有功電能(度)表，以實(shí)現(xiàn)正確計(jì)量三相交流有功電能的目的。
除上所述外，本發(fā)明的其他具體結(jié)構(gòu)，本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員無需創(chuàng)造勞動(dòng)即可實(shí)施，本處不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種電能(度)表，包括殼體、置于殼體內(nèi)的電壓元件、電流元件、計(jì)度器及磁鋼，其特征是電壓元件和電流元件組成單組電磁元件，所述的電壓元件連接單組任何兩相間的線電壓，電流元件的鐵芯上分別繞制與電壓相應(yīng)的兩相電流線圈；在電流元件的鐵芯上還繞制有附加短路線圈，可變電阻與附加短路線圈相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電能(度)表，屬于用電計(jì)量裝置。主要解決現(xiàn)有產(chǎn)品計(jì)量精度差、生產(chǎn)工藝性不好的問題。它包括殼體、置于殼體內(nèi)的電壓元件、電流元件、計(jì)度器及磁鋼，其特征是電壓元件和電流元件組成單組電磁元件，所述的電壓元件連接單組任何兩相間的線電壓，電流元件的鐵芯上分別繞制與電壓相應(yīng)的兩相電流線圈；在電流元件的鐵芯上還繞制有附加短路線圈，可變電阻與附加短路線圈相連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確計(jì)量三相電能的功能，消除了電磁元件間的干擾，節(jié)省了原材料的消耗，減少了轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，優(yōu)化了加工、生產(chǎn)、調(diào)試、檢測(cè)過程的工藝，提高了產(chǎn)品精度，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。
文檔編號(hào)G01R11/00GK1538180SQ0311217
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者張學(xué)穩(wěn) 申請(qǐng)人:張學(xué)穩(wěn)