專利名稱：節(jié)能型單相電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
節(jié)能型單相電度表屬于電能計(jì)量裝置。
現(xiàn)有電能的計(jì)量均應(yīng)用電磁感應(yīng)系列的電度表以及在電磁感應(yīng)系列電度表基礎(chǔ)上生產(chǎn)的單相分時(shí)計(jì)量電度表。電磁感應(yīng)系列單相電度表的代表產(chǎn)品為DD28型單相電度表(如圖1)。DD28型單相電度表由驅(qū)動(dòng)元件、轉(zhuǎn)動(dòng)元件、制動(dòng)元件、積算機(jī)構(gòu)組成。驅(qū)動(dòng)元件由電壓元件1和電流元件2組成，它們由線圈和鐵心構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)元件的主件是鋁盤(pán)4，電流與電壓線圈產(chǎn)生的交變磁通通過(guò)鋁盤(pán)時(shí)，產(chǎn)生感生電流，并與磁通作用，產(chǎn)生電磁力，驅(qū)使鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)與電度數(shù)成正比。制動(dòng)元件是由永久磁鐵3和鋁盤(pán)組成。積算機(jī)構(gòu)是由裝在鋁板軸上的蝸桿6、蝸輪5和計(jì)數(shù)器組成。這類電度表是通過(guò)計(jì)算電度表鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的積算和計(jì)量。
電磁感應(yīng)系列的電度表有三個(gè)缺點(diǎn)1.能耗大。由于它的電壓線圈直接接在電源線上，不管電度表是否計(jì)量都要耗電，同時(shí)，電壓線圈中有一定的滯后電流，降低了電路的功率因數(shù)，在額定電流和電壓下，電度表的功耗為1.7W。
2.電度表計(jì)量時(shí)起動(dòng)電流大，因此電度表準(zhǔn)確度差。電度表的起動(dòng)電流為額定電流的千分之五，一個(gè)10A電度表的起動(dòng)電流為50MA，此時(shí)電度表開(kāi)始計(jì)量時(shí)，負(fù)載的功率應(yīng)大于N＝VI＝220V×0.05＝11W。
3.電度表的重量大。電度表由銅漆包線、鐵芯、鋁框架等組成，重1.1公斤左右。
本實(shí)用新型目的在于克服上述電磁感應(yīng)系列電度表的體積大、重量大、能耗高、準(zhǔn)確度差的不足，提供一種節(jié)約電能，提高電度表的測(cè)量精度，節(jié)約有色和黑色金屬，重量輕，以電子元件代替電磁元件的節(jié)能型單相電度表。單相節(jié)能型電度表由接線盒1、表殼2、顯示器3、集成電路板4、步進(jìn)元件5、齒輪系統(tǒng)7、字輪6組成。
本實(shí)用新型采用以電子元件和印刷電路組成的集成電路為測(cè)量和計(jì)算單元進(jìn)行電能計(jì)量。它由取樣電路、運(yùn)算電路、脈沖轉(zhuǎn)換器、積算器、直流電源組成。
本實(shí)用新型
如下圖1為DD28型單相電度表結(jié)構(gòu)示意圖。它由電壓元件1、電流元件2、永久磁鐵3、鋁盤(pán)4、蝸輪5、蝸桿6構(gòu)成。
圖2為節(jié)能型單相電度表的結(jié)構(gòu)示意圖(圖4的A－A剖面)。1為接線盒，2為表殼，4為集成電路板，5為步進(jìn)系統(tǒng)，6為字輪，7為齒輪系統(tǒng)。
圖4為節(jié)能型單相電度表的外形圖。1為接線盒，2為表殼，3為數(shù)碼顯示器。
圖3為節(jié)能型單相電度表集成電路板的線路圖。取樣電路是圖中的R1、B1、R2、LH2部份。乘法器是圖中的R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、W1、W2、W3、W5、Ic1部份。減法器在圖中的R11、R12、R13、R14、Ic3、L、C3、Ic2部份。脈沖轉(zhuǎn)換器為W6、R15、C4、Ic4部份。直流電源為L(zhǎng)H1、ZQ1、ZQ2、CW1、CW2部份。
取樣電路由電流取樣和電壓取樣組成。
電流取樣由電流互感器LH2的付邊取得一次側(cè)感應(yīng)電流，經(jīng)連接在其兩端的電阻R2以電壓的形式作用于乘法器的輸入端。該電壓正比于一次側(cè)電流，并與之相位差為90°。
電壓取樣由電阻R1和變壓器B1、W4組成，它以電壓的形式作用于乘法器的另一輸入端，當(dāng)該電阻值足夠大時(shí)，電路的功耗很小，該負(fù)邊交流電壓與一次側(cè)電壓成正比，相位滯后90°。由于R1的阻值很大，因此該電路的功耗甚微。取樣電路將從主電路上得到的電流和電壓信號(hào)輸入運(yùn)算電路。
運(yùn)算電路由乘法器和減法器組成。
乘法器由R3至R10、Ic1、W1、W2、W3、W5等電器元件構(gòu)成。取樣電路輸出的電壓，由乘法器的兩個(gè)輸入端b、c分別輸入，完成乘法運(yùn)算。乘法器的輸出電壓與兩輸入端的電壓之積成正比。為使乘法器工作性能穩(wěn)定，設(shè)置了溫度補(bǔ)償電路R10及直流偏置電路W4。
減法器是由R11至R14、Ic3、L、C3構(gòu)成。其作用是濾掉由乘法器輸出的其它交流信號(hào)，以保證運(yùn)算電路的輸出電壓與主電路負(fù)載消耗的功率成正比。為提高測(cè)量的靈敏度，電路中設(shè)置了電壓跟隨器Ic2系統(tǒng)。脈沖轉(zhuǎn)換器由W6、R15、C4、Ic4壓控振蕩器構(gòu)成，它將運(yùn)算電路的輸出電壓轉(zhuǎn)換成脈沖頻率的形式輸入積算器。
積算器屬于計(jì)量元件，由分頻器Ic5和電度顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其作用將脈沖個(gè)數(shù)以電度的形式進(jìn)行計(jì)量。
電度顯示系統(tǒng)由步進(jìn)元件5、齒輪系統(tǒng)7、字輪6組成。步進(jìn)元件5以步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它將積算器輸出的電能訊號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，經(jīng)齒輪系統(tǒng)變速，由字輪6進(jìn)行電度顯示。顯示器3可以用字輪顯示，也可以用數(shù)字電路顯示。
直流電源由電流互感器LH1、整流機(jī)ZQ1、ZQ2、電容器C1、C2、穩(wěn)壓電路CW1、CW2構(gòu)成。它為運(yùn)算電路、脈沖轉(zhuǎn)換電路和積算器提供工作電源。
節(jié)能型單相電度表與DD28型單相電度表相比，有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
1.節(jié)能電壓取樣功率由1.1W降至22MW，電流線圈功率由0.6W降至200MW。功率消耗減少約1.4W。每年可節(jié)電12.3度。
2.節(jié)約了金屬材料。由電子線路代替了原來(lái)的電磁感應(yīng)式的電壓元件和電流元件，節(jié)約了銅、鋁和鋼材。
3.電度表的工作電壓范圍變寬。DD28的額定電壓為220V，該電度表可在380V及以下的任何電壓下工作。
節(jié)能型單相電度表也可以做成節(jié)能型分時(shí)計(jì)量電度表，在節(jié)能型單相電度表線路中加入時(shí)控電路，峰谷計(jì)數(shù)器，即可將該電度表制造成節(jié)能型分時(shí)計(jì)量電度表。
權(quán)利要求1.一種節(jié)能型單相電度表，由表殼2、接線盒1、顯示器3、集成電路板4、步進(jìn)元件5、齒輪系統(tǒng)7、字輪6構(gòu)成，其特征在于表殼內(nèi)有以電子元件和印刷電路組成的集成電路板。
2.按權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型單相電度表，其特征在于集成電路板由取樣電路、運(yùn)算電路、脈沖轉(zhuǎn)換器、積算器、顯示器和直流電源構(gòu)成。
專利摘要節(jié)能型單相電度表屬于電度計(jì)量裝置，它由接線盒、表殼、數(shù)碼顯示器、集成電路板、步進(jìn)元件、齒輪系統(tǒng)和字輪組成，它運(yùn)用以電子元件和印刷電路構(gòu)成的集成電路作測(cè)量和計(jì)算單元進(jìn)行電度計(jì)量，集成電路由取樣、運(yùn)算電路、脈沖轉(zhuǎn)換器、積算器構(gòu)成，取樣電路將主電路的電流和電壓輸入運(yùn)算電路，經(jīng)運(yùn)算電路處理得到與負(fù)載消耗功率成比例的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈信號(hào)后由積算器進(jìn)行計(jì)量，以電度的形式在顯示器上顯示，與傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)系列電度表比較，它重量輕、體積小、使用方便、節(jié)能、節(jié)約有色金屬和黑色金屬。
文檔編號(hào)G01R21/00GK2062055SQ90201330
公開(kāi)日1990年9月12日 申請(qǐng)日期1990年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月9日
發(fā)明者吳付生 申請(qǐng)人:中原石油勘探局公共事業(yè)公司