开云体育app苹果下载:交流电能表校正原理

时间：2026-01-11 19:22:21     来源： 开云体育app苹果下载

                                                                                            

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  就是图 3 中的直线.式中,D 是转换所得的一个数字,一般用二进制数表示.EX 是被转换的 电压信号,而 EREF 是在 A/D 转换器中的基准电压值,K0 是直线的斜率.但是,一般 A/D 转换 器的输出如图 3 中的直线 所示.它的数学表达式为 D = K*EX/EREF d

  图 1 检定电能表的原理线 是一个标准电能表,MDP303 就是我们要进行校正的电能表.YC1893 是程

  控电源,它提供加于标准电能表和要校正的电能表的电压及电流.从图中我们正真看到:加于标 准电能表的电压和被校电能表的电压是同一个电压, 流过标准电能表的电流和流过被校电能 表的电流是同一个电流, 当然这时标准电能表工作的功率因数和被校表工作的功率因数也是 相同的. 这种校正的原理是所谓等功率原理, 意思是标准表和被校表处于相等的功率之下 进行校正. 我们有的女士或先生可能会说, 你这样怎么能把单位装入被校表呢?这我们稍后 再说这样的一个问题.我们先把已经在说的先说完. 大家都知道,不管是标准电能表或被校电能表,加以功率后都会发送脉冲,习惯上称 为校表脉冲.此脉冲的频率(每秒发送的脉冲数,感应式表时为每秒的盘转数)和所加的功 率成正比.例如,一块普通的 DDS28 电表,其电表的常数为 1600imp/kWh,那么加 1kW 功 率到电表时的频率约为 f=1600/3600≈0.44444Hz.对于常数为 3200imp/kWh 的 DDS28 表, 加 1kW 功率时的频率约为 0.88888Hz.当加 2kW 时它们的频率分别约为 0.88888Hz 和 1.77778Hz.对于电能表的校表脉冲频率在一般情况下很少考虑,但在有些情况下这是一个 重要的设计参数.无论对电子表或感应表,此值不能太高,例如对感应表由于设计的频率太 高,加上相同电能的电表的转数就多,而转数多就会增加磨损,电子表虽没有磨损,但校验 台上的光电采样器速度跟不上,从而出现在大电流下无法校表的问题.但也不能太小,太小 时在小电流下校表要化费太多的时间,等等.下面我们言归正传. 标准电能表的输出脉冲 f0 和被校表的脉冲 fx 都送到误差计算器去,由误差计算器计算 被校表的误差,再根据误差的数值进行调正,这就是校表的过程.那么误差计算器是怎样计 算误差的呢?下面我们来讨论这样的一个问题. 我们假定, 被校表的常数为 CX=1600imp/kWh, 标准表的常数为 CN=50000000imp/kWh. 校表时我们设定 4 圈,这样,当被校表第 1 个脉冲来时,就把门打开,标准电能表输出 的脉冲就通过此门进入误差计算器中的计数器,计数器不断累计标准表来的脉冲,当被 校表第 2 个脉冲来时, 门 此 仍然打开着, 计数器仍不断累计标准电能表发来的脉冲, ……, 这样,一直到被校表第 5 个脉冲(我们设置打 4 圈,实际是取了被校表第 1 到第 5 个脉冲之 间的 4 个时间段)来到时就把此门关上,使得计数器停止累计标准电能表发来的脉冲.我们 假定计数器总共累计到标准电能表发来的脉冲数称为实测脉冲,记为 NX.下面我们具体地 分析一下我们的实验结果,也就是我们在此过程中获得的数据. ∣—————实测 Nx—————∣

  们从校正的过程能够正常的看到,我们根据把被校电能表的误差校正得和标准电能表的误差相同, 实际是把标准电能表中的 0.0025kWh 的值记录 (即调正相关的电阻)到被校表中,记录 是调节分压电阻和电流互感器二次负载电阻的并联电阻来完成的.这个 0.0025kWh(我们不 装入1kWh 而而装入0.0025kWh 是为了节约时间)来自标准电能表.而标准电能表的 电能单位却来自国家物理实验室, 在我们的祖国就是计量院或技术监督检测研究院. 这些单位 保留或可复现很高准确度的各种单位.不同的仪表,装入单位的方法也各不相同,而且装 入的方法有往往有一定的技术难度.电能表是这样,温度计,电桥,数字多用表等又是另 一种不同的方式. 这些不是我们的任务, 我们不多说了, 我想说的是, 这整个的过程称作 量 传 ,这一般来说是强制的过程,否则单位不统一就乱了.秦始皇所以要搞统一度量衡,现 在各个国家都有国家物理实验室这样的机构进行这项工作,就是要不乱 .我们是制造仪 表的,在工作中必需予以重视. 对于电子式电能表, 其中的比例是由 A/D 转换器来实现的. A/D 转换器是把一个电压信 号转换成一个数字量的电子线路.A/D 转换器的输出

  N0 就称为理论脉冲.在一般校正的情况下,标准电能表必需保证误差很小,小到可忽略 不计,这是应该由品质保证部保证的.在此种情况下,被校表的误差是多少呢?被校表的误 差为

  累计被校表和标准电能表脉冲的工作和计算误差的工作是由误差计算器完成的.它里 面是一个由 80C51 为核心的小计算机系统, 它不仅计算了误差, 而且也直接用数字显示出来. 由于标准电能表的常数 CN 是已知的,或者说对一个校验台而言,标准电能表的常数已经内 置于误差计算器中了,是一个固定的数值.而而只要输入被校表的常数和校表的圈数 , 误差计算器在累计了标准电能表发来的脉冲后就可马上计算出被校表的误差是多少了. 我们校验台上每个表位的电表及表位上面的误差显示器就是这里的被校表和误差计算 器,而标准电能表呢,它放在校验台内,从校验台的后面可育看到.这里要指出的是,为了 提高效率,只要满足同功率原理 ,一个标准电能表可同时和多个被校表一起工作,即标 准电能表发出的脉冲同时送到每个被校表的误差计算器中,这样就可同时校正多块被校表 了.而程控源也可同时供给一个标准电能表和多个被校表.我们的校验台有 5 表位的和 24 表位的,也有 36 表位的,差别就在程控源的功率大小和误差计算器及光电采样器的个数. 这里要指出的是,被校表的脉冲是通过光电采样器送入误差计算器的. 我们再看一下公式(1) .当 N0 大于 NX 时,δ为正,也就是被校表走得快了.由于被 校表走得快, 所以第 1 个脉冲到第 5 个脉冲之间的时间间隔就短, 实际累计的标准电能表脉 冲数 NX 就少于 N0,从(1)式计算所得的值就是正的了. 校表的目的不只是测定被校表的误差,那是一检,二检的任务,一检,二检的任务是 检查被校表是不是满足百分数误差的要求. 校表是在调正台上操作的, 当被校表的误差很大时, 通过调正使被校表的误差减少. 现在我们来看看具体是怎样校表的. 2 是 ADE7751 的原理 图 线 电能计量芯片有一个电压信号的输入端, 两个电流信号——其中一个是相线电 流信号,另一个是中线 中,一个是分流器,接在相线中.由于分流器是 一个很小的电阻,一般在数百微欧姆左右.这样小的电阻是很难调节的.但是,这样的分流 器,其电阻值即使是同一个电流规格的也要相差 5%以上,另外,ADE7751 芯片中的基准电压 (2.5V 左右)的离散性一般在 8%左右.与电能相关的还有晶振频率(由它确定时间间隔) , 其频率往往偏离标称的频率例如 4.095MHz 也要在百分之几 (但频率很稳定) 另外电阻的 ; 阻值一般也在百分之几的量级.所以一个装配好的电能表有可能的误差为 5%2*8%k1%k2%,一般在 25%左右.这样 ADE7751 输出的和功率成正比的频率也就可能有 25%的差别.而功率和电压,电流信号的大小有关,但是正如前面说过,分流器的电阻很小, 很难调节,一个可选择的办法是电流信号大小不能调就调正电压信号的大小.在图 2 中, 校正网络(calibration net)就是用来调正电压信号的大小的.图上说了调正的范围为± 30%,是根据芯片的技术参数设计确定的.

  被测量x表示为a单位例如我们用一米尺测量你家到华立国际的距离就是把米和你家到华立国际的距离相比较得到你家带华立国际的距离相对于米尺的倍数例如常18753的数值倍数我们就说你家到华立国际的距离为19753和米之间有一个乘号日常一般把它省略但在物理量参于运算时要考虑到这个运算号写成18753米

  在前几讲中,我们讲过,所谓测量,就是把一个称作单位的量和被测的物理量相互比较, 得出被测量相对于单位的倍数的实验过程.被测量 X 表示为 X = A＊(单位) 例如, 我们用一米尺测量你家到华立国际的距离, 就是把米和你家到华立国际的距离相比较, 得到你家带华立国际的距离相对于米尺的倍数,例如常 1875.3 的数值(倍数) ,我们就说, 你家到华立国际的距离为 S = 1875.3*米 在 1975.3 和米之间有一个乘号,日常一般把它省略(但在物理量参于运算时要考虑到这个 运算号) ,写成 1875.3 米.我们大家可以看到,在这样的实验过程中,除了人(非必要的)以外, 去参加了的有单位和比例两样东西.在这个例子中,单位米的参与是很明显的,它是以 米尺这种物质存在而出现的,但比例不太明显,是因为在此问题中,长度测量比 较简单,比例是通过人一米一米来量得的.在正常的情况下,这个比例的获得,要有 一定的物质装备和手段.例如,我们用一个电桥测量电阻,除了单位欧姆外,还要电桥 这样的物质装备,在电桥中有一个物质的电阻比例,和我们后面介绍的 AD7751 电压回路中 的电阻分压器有点类似,不过在电桥中其比例值是可任意调节的.一般地说,仪表或仪器都 具有单位和比例这两样东西.所以要生产一种仪表,抽象地说,就是要在仪表中装 入单位和正确的比例两样东西才能真正具有我们平时所说的仪表的意义和功能. 任何仪表的校正,就是装入单位和拉直比例的过程.电能表的校正也是这样,它是装入 单位千瓦时(kWh) 和内置一个准确的比例(在物理上,对于静止式电表,这是由一个 称作 A/D 转换器的部件通过零点和满度校正来实现的,对于感应式电表,这就是计度器本 身的线性化——它本身是线;的)的过程,这个比例就是计度器上出 现的数值 0.1---99999.9. 有的多功能表,还有压测量和电流测量,那还要装入单位伏(V)和单位安培(A)及 它们的比例尺(一般是 A/D 转换器) .下面我们集中介绍关于电能表的校正.先以最普通的 DDS28 为例加以说明.图 1 是校正的线Biblioteka Baidu

  首先,我们假定标准电能表和被校电能表都没有误差.那么对被校电能表而言,从第 一个脉冲开始(不计)到收到第 5 个脉冲为止,总共接收到的能量为:

  那么,标准电能表接收 0.0025kWh 电能时(假定标准电能表没有误差)应该发出多少 脉冲呢?发出的脉冲 N0

  具体怎么调?那就是把电压回路的分压器电阻进行短路(即有些电阻短接)或开路(即 接入分压器的电路)来进行的.工人用烙铁在线路板上完成此项工作,直到被校表的误差在 规定的范围以内. 由于 ADE7751 采样两个电流,一个相线电流即用分流器采样的电流,一个是中线电流, 由其中的电流互感器来采样. 要保证在采样中线电流时电表也能达到准确度, 对此电流的信 号也要进行调正. 我们正真看到,电流的信号是电流互感器的二次电流乘以电阻 R6(27Ω)及一些并联的电阻 得到的.这时,由于电压回路已经和相线电流信号匹配了,也就是说如果仍然调整电压回路 势必破坏前面的调正. 所以这时唯一能调正电流信号的是, 调正电流互感器二次负载的电阻 值,即 R6 的阻值及其与之并联的电阻 R7,R8,R9,R10,R11,R12 和 R13.我们大家都知道一个 电阻,在其上并联电阻使总的阻值减小.在设计电路时,电阻 R6 一般取偏大的数值,然后 使之减小 (并联上电阻) 来使电表的误差满足规定的要求. 我们在调整台上的工作就是这些. 我们比较详细的解释了校正电表的过程. 有的女士或先生可能要说了, 电表校正好了, 但你没有把单位 kWh 装到被校表中去啊? 不,已经装进去了.kWh 是一个单位,它的意思是给于负载 1kW 的功率 1 个小时,负载获得 的电能就是 1kWh.单位不是物质的东西,如一个二极管那样焊接到电表中去那样方便.我