电工口诀:电能表的选择、接线和简单校验
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电能表俗称为“电度表”,也简称为“电表”,用于计量用电的有功电能数值。按可计量的交流电源相数来分,有单相和三相两大类。
今天就先说说单相电能表。
低压单相电能表的选择
使用电能要计数,电能仪表不可无。
显示数值千瓦时,百姓俗称它为度。
计算用电总电流,千瓦总数乘以五。
选择电表电流值,千瓦三倍可满足。
标注电流有两个,括号内外各一数。
外小内大成倍数,两倍四倍都会有。
括号外为标定值,括号内为过流数。
正常使用标定值,过流使用要有度。
(1)电能表简介
单相电能表是使用最广泛的用电量计量仪表,用于计量用电的有功电能数值。在我国,正在使用的恐怕不止几亿个。该表俗称为“电度表”,也简称为“电表”。
电能表有传统的电磁转盘型和新式的电子数字显示型两大类,另外还分插卡、预付费式等多种类型。图1给出了单相和三相电能表外形示例。
图1 单相和三相电能表外形示例
电能表显示的用电量单位为千瓦小时,简称千瓦时用符号表示为“kW•h”,俗称“度”,即1千瓦时为1度。1千瓦时即功率为1千瓦(kW)的用电设备通电工作1小时(h)所耗费的电能。
当用电设备的耗电元件为纯电阻时,在一段时间t(h)内所消耗的电能A(kW•h)即等于其两端的电压U(V)、流过的电流I(A)以及通电时间t(h)三者的乘积,即
A=Uit(W•h)=Uit/1000(kW•h)
(2)选择电能表的依据
选择电能表的依据有两个:一个是额定电压,另一个是额定电流(习惯称为标定电流)。我国单相电源电压一般为220V,所以电能表的额定电压也应为220V。额定电流的选择应根据所带用电设备的总电流值,电能表标定的额定电流应不小于该总电流值,但为了保证仪表的准确度,也不应大于用电总电流值的4倍。在用电设备全为电阻性负载时,用电总电流值可用所用电器总功率(有功功率)除以额定电压求得。当额定电压UN为220V,功率PN的单位为kW时,用电总电流值IN(A)应为
IZ=1000PZ/UZ=1000PN/220≈4.4545PN≈5PN
简单计算时,可用IZ≈5PN。
在现代生活中,单相用电设备中的大部分已不是纯电阻负载了,此时总电流等于总功率除以额定电压再除以用电负载的总功率因数cosφ(0.8~0.9),所以其电流要大于上式计算的结果,一般大10%~20%。所以按总功率的5倍计算用电的总电流值应该是比较合理的。这就是口诀中“计算用电总电流,千瓦总数乘以五”的来历。
但考虑到所有电器不会同时使用的现实,以及电能表4(或2)倍标定电流值的“过载”能力,为了节约购置电能表的投资,核算选择电能表额定电流的数值不应按上述计算的总电流数值。实践证明,按功率千瓦总数的3倍即可满足要求。这就是口诀中“选择电表电流值,千瓦三倍可满足”的来历。
口诀后几句是说电能表所标注的电流问题。在仪表的表盘上标出的电流值有两个,其中一个放在括号内,例如5(20)A。两个数值均成倍数关系,一般为2倍或4倍。其中括号外的数值较小,叫做标定值,或称为额定值,是选择配套电路电流的主要依据,也是保证仪表准确度和正常工作的电流值;括号内的数值较大,叫做允许过电流值,仪表可在其范围内工作,但其准确度将不能保障,并且不适宜长期使用。
低压单相电能表的直接接线方法
单相电表四端口,一、二、三、四左到右。
一、二接火三、四零,单数为进双数出。
一号端旁小连片,保持原状莫拆除。
图2 单相电能表的直接接线方法
图3 单相电能表接线实物示例
如图2、图3所示,较小电流(几十安培以下)低压(300V以下)单相电能表有4个接线端口(或称接线孔)。从左到右标号为1、2、3、4时,若直接与电源线相接(即电能表的最大允许电流和额定电压不小于被测电路的最大电流和电压,所以不用通过电流互感器和电压互感器扩大量程)时,从电源端来的相线(火线)接1端;2端接去向负载的相线;3端接电源端的零线;4端接去向负载的零线。即口诀中所说的“一、二接火三、四零,单数为进双数出”。
若将进(由电源端来为进)、出(去向负载端为出)两条相线接颠倒,电能表的转盘将不能正常旋转(反转),并得出错误的计量结果(现有一种“双向计量防窃”电能表,可避免反转,例如型号为DD862F-4型)。但因零线的进、出端在接线盒内实际上是一条线,所以颠倒后无任何影响,只是不符合规矩和布线不规整而已。
另外需要注意的是,接相线的部位有一个小的连接片,它是连接表内电流线圈和电压线圈的,所以千万不要拆下,否则仪表的转盘将不会转动。
接线时,一定要注意将各条线用紧固螺钉压紧,但又要注意不要因用力过大而压断部分导线。为此,应尽可能地使用独股硬导线,若导线较细,可打一回头成双股;对于多股软导线,最好事先将接线部分搪锡。为了避免压断导线,可在导线与压紧螺钉之间垫上一块铜片。
粗略校验低压单相电能表准确度的方法
百瓦灯泡接一只,合上开关再计时。
n圈用时为t秒,然后计算用公式。
n除t乘三万六,得出千瓦时圈数。
表盘该数来相比,偏差较小差不离。
当怀疑所用的电能表(与电源直接连接的电能表)不准确时,可自行用简单的方法进行粗略的校核,检验电路如图4所示。表盘如图5所示。
图4 检验电路
图5 电能表(机电混合预付费型)表盘
被测电能表的输出端只接一只100W的白炽灯。合上电源后,用比较准确的表记录电能表转盘转过n转所用的时间t(单位为s)。然后用下式求出试验状态下,折算到负荷为1kW,使用1h的转盘转过的转数N[单位为r/(kW•h)],该数值应接近表盘标出的1 kW•h转数NB[单位为r/(kW•h)]。
N=(n/t)×36000 (3-1)
在实际校验时,也可使用其他瓦数的白炽灯或电炉等。计量时间越长,最后的计算结果就越准确。若使用的电器额定功率不是100W,而是任意的其他数值P(单位为W),则按上述方法进行试验时,需将式(3-1)改成如下计算式:
N=(3600/t)·(1000/P)n=(n/tP) ×3.6×106 (3-2)
上述试验得到的数值可能因所用灯泡的实际功率与标定功率(100W)及电源电压与额定值(220V)有差异,而与计算用电量相比有一定偏差。若能实测电压,设实测值为U(单位为V),则可对测量值进行电压修正,得出更加准确的结果。加入电压修正后的计算公式如下:
N=(3600/t)·(1000/P)n·(220/U)2 (3-3)
如有条件,用钳形电流表量出负载的电流I(单位为A)和电压值U(单位为V),并用式P=IU/1000计算出负载的实际功率P(单位为kW),和电能表显示的用电量来比较,则可得到更准确的结果。
通过电流互感器与电源连接的单相低压电能表接线方法
电流较大配互感,二次额定为5安。
电表标定5安值,四个端子来接线。
K1、K2接1、2,3接火线4零线。
电表使用专用表,否则应改内部线。
单相电能表电流和电压的量程是有一定限度的,电流最高可达几十安培,电压最高在几百伏特。当被计量的用电线路电流或电压超过电能表的最高量限时,则要通过电流互感器(字母符号为TA,早期曾用过CT)和电压互感器(符号为TV,早期曾用过PT)扩大量程。对于低压供电线路,一般只用电流互感器,并且二次额定电流为5A。其一次额定电流应不小于被计量电路的额定电流。
口诀“电表标定5安值,四个端子来接线”是说,电能表的标定电流也应为5A,即与电流互感器的二次电流一致;也具有4个接线端子。
口诀“K1、K2接1、2,3接火线4零线”是说,电流互感器二次的K1(或S1,下同)端接电表的1号端子(端子序号的排列方法为由左到右),K2(或S2,下同)端接电表的2号端子;电能表的3号端子接电源的相线(即火线)(电流互感器的L1端),4号端子接电源的零线。这一点与不用电流互感器的直接接入法不同。也就引出了下一句口诀“电表使用专用表,否则应改内部线”,也就是说,需要适应这种接线方式的专用电能表,若使用普通不用电流互感器的直入式电能表(其标定电流应为5A),则需要将表打开,拆开3号端子和4号端子之间的连接,并将1号端子旁的“小连片”拆下,将和这个小端子连接的电压线街道3号端子上,如图6所示。
图6 通过电流互感器与电源相接的专用单相电能表接线
接入电流互感器后,电能表显示的用电数值乘以电流互感器的比数即为被测量电路所用的电量实际值。例如一段时间后,额定电流为5A的电能表显示的用电量为10 kW•h,电流互感器的比数为100/5=20,则被测量电路所用的实际电量值为(20×10)kW•h=200 kW•h。
低压单相电能表的接线故障
不转,电压连片被拆断。
反转,火线颠倒进出线。
冒烟,火、零接在1、2端。
三句口诀分别对应图7a~c。
图7 低压单相电能表常见接线故障
(-END-)
选自《电工技能口诀 第3版》才家刚等编著
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