[实用新型]多能电子电能表

说明书

本实用新型属于电力系统计量仪表。

电能表是电力部门对电力系统进行管理的必备的计量仪表，近今来随着生活水平的提高，对电的需求亦日益增加，传统的感应系电能表，由于精密度不高，功能不多等诸多因素已不能适应现代对电能管理的需求。而现在国内已有的电子电能表，一般采用时分分割相乘制作功率采样，经V／F转换电路制作电能表；或采用双重调制解调等方法，虽然精确度高，但还存在线路复杂、成本高、电源适应力不强以及可靠性不高等缺点，因而不易推广。

本实用新型旨在简化电路，增加功能，提高可靠性、降低生产成本，改进现有的线式单相及三相电能表，从而达到大范围的推广目的。

本实用新型技术方案的形成是集功率传感采样电路，电压／频率转换电路，计数电路和过载保护电路为该电能表整体电路。所述四种电路分别设有磁环（内设霍尔元件），线圈、运算放大器、电压比较器、R－S触发器、计数器、步进电机计数器、可控硅和继电器，以及与之相连的电阻、电容器、二级管以及或非门等组件。

以下结合附图详述本实用新型：

图1为本实用新型单相电能表电路图；

图2为本实用新型功率传感器内部结构图；

图3为本实用新型步进电机计数器示意图；

图4为本实用新型传感器原理图；

图5为本实用新型外形结构图。

附图解释：1－功率传感采样电路，2－电压／频率转换电路，3－计数电路，4－过载保护电路，5－数字显示器，6－复位开关，7－接线固定螺丝，8－电能表外壳。

图1为单相电能表电路，图中所示的负荷有功功率经功率传感采样电路（1），变换成直流电压Vp，Vp经电压／频率转换电路（2）转换脉冲，脉冲经分频后，推动步进电机计数电路（3）。图中（4）为过载保护电路，该电路具有自动保护功能。所述原理中的功能分别由磁环、线圈、霍尔元件、运算放大器、数字电路、时基电路以及电阻、电容、二极管、可控硅、继电器、以及步进电机计数器等组件实现的。

如图2所示，功率传感器内部构造主要包括磁环L，霍尔元件H、电阻R和线圈。负荷电流I_L经线圈进入磁环内部产生磁场，其感应强度B与I_L成正比，磁场垂直作用于霍尔元件，霍尔元件的工作电流由负荷电源经R₁供给即I_H＝V_L／R₁，霍尔元件的输出电势V_H＝KBI_H（K为霍尔系数），因此：V_HOCV_LI_L（V_L、I_L均为瞬时值）即负荷功率与霍尔电势输出成正比。V_H为功率传感器输出。

电压／频率转换器电路（2）运用恢复二次积分原理（见图1－b）。当电路启动后，E点电压为零，比较器A₃输出的高电平触发R－S触发器。Q端输出为高电平，Q端为低电压，模拟开关K₁、K₄导通，K₂、K₃开断，信号电压V_H经K₁、R₂、A₁对C₁作反相积分，E的电压线性上升，当V_E上升至V_DZ时，比较器A₂输出高电平，触发R－S触发器的R端使R－S触发器翻转，Q端输出为高电平，Q端输出为低电压，模拟开关K₂K₃导通，K₁K₄关断，信号电压V_H经K₃、R₁、A₁对C₁作正向积分，E点电压线性下降，当V_E等零时比较器A₃再次输高电平使R－S触发器翻转进入一次积分，在其一个积分过程中时间T＝2V_DZ／V_H（R1C1）^－1′转换器输出频率F＝V_H／2V_DZR1C1。

图3为步进电机计数器示意图。