節能型單相電度表的製作方法
2023-09-13 17:56:10 1
專利名稱：節能型單相電度表的製作方法
技術領域：
節能型單相電度表屬於電能計量裝置。
現有電能的計量均應用電磁感應系列的電度表以及在電磁感應系列電度表基礎上生產的單相分時計量電度表。電磁感應系列單相電度表的代表產品為DD28型單相電度表(如圖1)。DD28型單相電度表由驅動元件、轉動元件、制動元件、積算機構組成。驅動元件由電壓元件1和電流元件2組成，它們由線圈和鐵心構成。轉動元件的主件是鋁盤4，電流與電壓線圈產生的交變磁通通過鋁盤時，產生感生電流，並與磁通作用，產生電磁力，驅使鋁盤轉動，盤轉數與電度數成正比。制動元件是由永久磁鐵3和鋁盤組成。積算機構是由裝在鋁板軸上的蝸杆6、蝸輪5和計數器組成。這類電度表是通過計算電度表鋁盤的轉數，實現對電能的積算和計量。
電磁感應系列的電度表有三個缺點1.能耗大。由於它的電壓線圈直接接在電源線上，不管電度表是否計量都要耗電，同時，電壓線圈中有一定的滯後電流，降低了電路的功率因數，在額定電流和電壓下，電度表的功耗為1.7W。
2.電度表計量時起動電流大，因此電度表準確度差。電度表的起動電流為額定電流的千分之五，一個10A電度表的起動電流為50MA，此時電度表開始計量時，負載的功率應大於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。
本實用新型目的在於克服上述電磁感應系列電度表的體積大、重量大、能耗高、準確度差的不足，提供一種節約電能，提高電度表的測量精度，節約有色和黑色金屬，重量輕，以電子元件代替電磁元件的節能型單相電度表。單相節能型電度表由接線盒1、表殼2、顯示器3、集成電路板4、步進元件5、齒輪系統7、字輪6組成。
本實用新型採用以電子元件和印刷電路組成的集成電路為測量和計算單元進行電能計量。它由取樣電路、運算電路、脈衝轉換器、積算器、直流電源組成。
本實用新型
如下圖1為DD28型單相電度表結構示意圖。它由電壓元件1、電流元件2、永久磁鐵3、鋁盤4、蝸輪5、蝸杆6構成。
圖2為節能型單相電度表的結構示意圖(圖4的A－A剖面)。1為接線盒，2為表殼，4為集成電路板，5為步進系統，6為字輪，7為齒輪系統。
圖4為節能型單相電度表的外形圖。1為接線盒，2為表殼，3為數碼顯示器。
圖3為節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。脈衝轉換器為W6、R15、C4、Ic4部份。直流電源為LH1、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的付邊取得一次側感應電流，經連接在其兩端的電阻R2以電壓的形式作用於乘法器的輸入端。該電壓正比於一次側電流，並與之相位差為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於乘法器的另一輸入端，當該電阻值足夠大時，電路的功耗很小，該負邊交流電壓與一次側電壓成正比，相位滯後90°。由於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輸入運算電路。
運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等電器元件構成。取樣電路輸出的電壓，由乘法器的兩個輸入端b、c分別輸入，完成乘法運算。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定，設置了溫度補償電路R10及直流偏置電路W4。
減法器是由R11至R14、Ic3、L、C3構成。其作用是濾掉由乘法器輸出的其它交流信號，以保證運算電路的輸出電壓與主電路負載消耗的功率成正比。為提高測量的靈敏度，電路中設置了電壓跟隨器Ic2系統。脈衝轉換器由W6、R15、C4、Ic4壓控振蕩器構成，它將運算電路的輸出電壓轉換成脈衝頻率的形式輸入積算器。
積算器屬於計量元件，由分頻器Ic5和電度顯示系統構成。其作用將脈衝個數以電度的形式進行計量。
電度顯示系統由步進元件5、齒輪系統7、字輪6組成。步進元件5以步進電機及其傳動機構組成。它將積算器輸出的電能訊號轉換成機械能，經齒輪系統變速，由字輪6進行電度顯示。顯示器3可以用字輪顯示，也可以用數字電路顯示。
直流電源由電流互感器LH1、整流機ZQ1、ZQ2、電容器C1、C2、穩壓電路CW1、CW2構成。它為運算電路、脈衝轉換電路和積算器提供工作電源。
節能型單相電度表與DD28型單相電度表相比，有三個優點。
1.節能電壓取樣功率由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。每年可節電12.3度。
2.節約了金屬材料。由電子線路代替了原來的電磁感應式的電壓元件和電流元件，節約了銅、鋁和鋼材。
3.電度表的工作電壓範圍變寬。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。
節能型單相電度表也可以做成節能型分時計量電度表，在節能型單相電度表線路中加入時控電路，峰谷計數器，即可將該電度表製造成節能型分時計量電度表。
權利要求1.一種節能型單相電度表，由表殼2、接線盒1、顯示器3、集成電路板4、步進元件5、齒輪系統7、字輪6構成，其特徵在於表殼內有以電子元件和印刷電路組成的集成電路板。
2.按權利要求1所述的一種節能型單相電度表，其特徵在於集成電路板由取樣電路、運算電路、脈衝轉換器、積算器、顯示器和直流電源構成。
專利摘要節能型單相電度表屬於電度計量裝置，它由接線盒、表殼、數碼顯示器、集成電路板、步進元件、齒輪系統和字輪組成，它運用以電子元件和印刷電路構成的集成電路作測量和計算單元進行電度計量，集成電路由取樣、運算電路、脈衝轉換器、積算器構成，取樣電路將主電路的電流和電壓輸入運算電路，經運算電路處理得到與負載消耗功率成比例的電信號轉換成脈信號後由積算器進行計量，以電度的形式在顯示器上顯示，與傳統的電磁感應系列電度表比較，它重量輕、體積小、使用方便、節能、節約有色金屬和黑色金屬。
文檔編號G01R21/00GK2062055SQ90201330
公開日1990年9月12日 申請日期1990年2月9日 優先權日1990年2月9日
發明者吳付生 申請人:中原石油勘探局公共事業公司