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有功电能表检测对象的研究

作者：石宗银日期：2013-12-13 11:21 来源：《电子制作》

重庆三峡职业学院 404155

【文章摘要】
有功电能表又名电度表、火表，用于检测负载消耗有功电能的一种仪表。笔者通过对有功电能表的结构、工作原理及其对负载性质的分析，结合试验现象，得出有功电能表检测的对象并不完全是负载消耗的有功电功能，而是包含无功电功能在内的“视在电功能”，对此我认为目前的有功电能表应说成是“视在电功能表”或就叫电能表，读数应为KVAh 而不是KWh。
【关键词】
有功电功能表; 有功电功能; 无功电功能;“视在电功能”
0 前言
负载把电能转化为其他形式的能量满足人们的需要，负载消耗电能的多少是要检测度量的，其度量结果按一定的价格进行计费，就是我们平时所说的电费。在我们国家负载消耗电能的度量是用有功电能表来进行度量的，笔者通过对有功电能表的结构、工作原理、与被测电路的连接及其对负载性质的分析研究，结合试验现象的验证，得出有功电能表检测的对象并不完全是负载消耗的有功电功能，而是包含无功电功能在内的“视在电功能”。
1 有功电能表的结构及其工作原理
分机械式有功电能表，电子式有功电能表。机械有功电能表：就是电流电压通过线圈，形成磁场，类似成为一个电机，让转盘转动，速度由场强决定的，而场强由通过电流线圈的电流强度决定。电子式有功电能表就是对流过的电流和电压进行采样，取得U，I 等比信号，用专用电能芯片对UI 做乘法，通过ct 变比，由电路检测到ct 的二次电流而计量的，有功电能表检测电压与电流是负载外接线端子的总电压和总电流。
2 负载的类型与消耗电能的关系
负载分R 型、R-L 型R-C 型、R-L-C 型，我们使用的电气设备，除了电炉、白炽灯等依靠发热做功的R 电路以外，还有很多电机类负载。在额定的供电条件下，纯R 的负载，从电网吸收的用电功率是一定的，稳定的，有功电能表检测的U 与I 是R 的电压与电流，由此度量的电能是负载消耗的有功电功能。而容性或感性的负载，除了从电网吸收一定的用有电功率外，还会从电网中吸收一种“它实际不会消耗，但你必须要给的一种临时性的占用功率，当电网的方向发生改变的时候，它又会把这种功率还给你，它始终都是这样一来一回地，在做着无用功”所以这种功率的占用消耗叫着“无功”，不管是感性负载还是容性负载在正弦交流电路中各向量之间存在三个直角三角形，即电压、阻抗、功率直角三角形，它们互为相似的三个直角三角形，如果把功率直角三角形的三个边放大或缩小t 倍就又出现一个“电功能直角三角形”，它的三个边分别是“视在电功能”St、有功电功能Pt、无功电功能Qt。而有功电能表检测的是总电压而不是R 的电压，由此得出目前的有功电能表度量的是“视在电功能”St 而不是有功电功能Pt。
3 试验验证有功电能表检测的是负载消耗的“视在电功能”
本人在市面购得一家用电子节能器，该节能器其实就是一纸质电容器，厂家为了某种利益没有把耐压和容量标注上去。把该电子节能器插入电能表后的任一插座，只要该电路中有负载在运行，电能表的转盘就有明显变慢的情况出现，说明接入电容器后改变了Qt，而Pt 不变，St 从而发生变化，使电能表的转速变慢，其实质是改变了该负荷的功率因素，提高电源的利用率而已，由此推断出目前我们用的有功电能表实际度量的是“视在电功能” 而非有功电功能。
4 无功功率补尝与用电成本的关系
经过我们对目前的有功电能表检测对象的研究知道，用电单位的负载消耗电能的度量是“视在电功能”而非有功电功能，要想少交电费就必须选择功率因素较高的电器设备，在电路中连接合适容量的电力电容器。在我国对用电单位收取电费由两部分组成，一部分是按有功电能表读数乘上电价的基本电价，二部分是按单位的功率因素0.9 为界限的奖惩电价，高于0.9给一定的奖励，低于0.9 给一定的罚款，由此可知功率因素较低时所支付的基本电费本身就高，又还要被罚款，其用电成本高就不难理解，同时电源容量的有效利用率降低。
5 对目前用电单位消耗电能度量的几点看法
笔者认为目前对用电单位消耗电能的度量是客观科学的，但说是用有功电能表检测的是负载的有功电功能我认为是不妥的，通过前面的研究分析我们知道现在的所谓有功电能表其实应该是“视在电功能表”；一个较大负荷的用电单位有很多相对独立的用电分支网络，各分支负载所消耗的电能与总网络消耗的电能过去是等于个分支负载消耗电能的总和加上损耗电能，我们知道一个总用电网络的总功率因素与各分支网络的功率因素是不一样的，这就不能进行简单的代数加减，而应采用向量法进行计算才能减少误差。
本人学历非电类专业毕业，对电类的相关知识的宽度和深度不够，可能导致以上研究分析的方法不对，由此得出的观点也不正确，还望同行多多指教。