电能表的工作原理

       现在使用的电能表大部分以感应式原理工作，即，利用金属铝转盘中感应的电流与通有交流电流的固定线圈的磁场相互作用.产生驱动力矩驱动铝盘旋转，累计消耗的电能。而且，作用在电压线圈两端的电压越高，通过电流线圈的电流越大(即单位时间的用电盘P越多)，则驱动铝盘转动的力矩M_转也越大。M_转=K₁P。

       铝盘旋转时，切割磁铁的磁通而在其内感应涡流;此涡流与磁铁的磁场相互作用产生制动力矩。铝盘旋转越快(转速n越大)，感应的涡流越大。与磁铁相互作用产生的制动力矩M_制也越大。M_制=K₂n。

      当转动力矩与制动力矩大小相等时。

       在给定的时间t内对上式积分，得该段时间内消耗的电能A和对应的总转数N。

       N=nt=KPt=KA

脉冲电能表的工作原理

       脉冲电能表是一类能愉出电能脉冲的仪表。它们通常以感应式电能表的电磁系统为工作元件.配以适当的脉冲发生装置构成。

       若均匀地对感应式电能表的圆周进行分度和作上标记(打孔、铣槽或印上黑色分度线条等).用穿透式或反射式光电头发射光束、采集铝盘旋转的标记，然后，再经光电变换线路变换，普通感应式仪表即可物出与电能成正比的脉冲。

电子电能表的工作原理

       电子电能表用具有乘法功能的模拟乘法器电路或数字乘法器电路测量电功率，输出对应的脉冲或数字;对其累加即得消耗的电能。因基于数字乘法器的芯片运用了DSP等技术，在梢度、线性度、稳定性、抗于扰能力等方面都优于模拟乘法器电路,因此,具有更好的发展前景。

       图1是说明电子电能表工作原理的框图。愉人部分的两只A/D转换器(ADC)将被测电流和被侧电压转换为对应的数字量，接着，用数字信号处理技术对它们进行滤波，实现乘法运算等等。

       电压偏移(Uos)和电流偏移(Ios)在功率计算中产生直流分量( UosIos ).此分量将通过低通滤波器保留下来。也就是说，在实际功率计算中将引人误差。为了去掉直流误差分掀，在A/D转换器之后插人(至少在1个A/D之后插入)高通滤波器，则相乘之后只含有功直流分量½(UmIm)。上式中的Coswt项和Cos2wt项等都可用低通滤器滤去。

       电压信号和电流信号不同相时，使用低通滤波器仍可从瞬时功率信号中提取有功功率。设被测电压

       直流分量为½U_mI_m的½,即，电流滞后电压60°时的有功功率为电流与电压同相时的有功功率的一半(图2)。交流分鱼可用低通滤波器滤除。

       当然，功率因数变化时或被测电流改变时.会使侧量误差增大。按《1级和2级朴止式交流有功电度表》(GB/T 17215一1998)规定，在规定的参比条件下.其百分数误差不应超过表1和表2中规定的准确度等级值。

       上述计算对纯正弦信号是有效的。当被测电压和被测电流为非正弦波形时，使用傅里叶变换，用它们的各次谐波分量表示它们的波形。同样可推得各次谐波功率Ph的表达式，P_h=U_hI_hCOSφ,式中U_h,I_h为h次谐波电压、电流的有效值，φ_h为h次谐波电压与h次谐波电流的相位差。

       实际功率为各次谐波功率之和，相加即得非正弦情况下的功率。允许谐波等引起的误差极限见GB/T172150。

       有些电能计量芯片带有串行接口，而测量结果或计算结果一般都存放在对应的寄存器中，因此，借助于通信技术，就可接收外部微机发来的命令，或者请求微机服务，将内部寄存器中的数据发送给外部微机。供其进一步处理，构成我们所要求的电能表。