电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的,它采用乘法器实现对电功率的测量,其工作原理框图如图3-14所示。被测量的高电压U、大电流,经电压转换器和电流转换器转换后送至乘法器,乘法器完成电压和电流瞬时值的相乘,输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压Uo,然后再利用电压/频率转换器,Uo被转换成相应的脉冲频率,将该频率分频,并通过一段时间内计数器的计数,显示出相应的电能。
(1)电压、电流输入回路。其作用是将被测的高电压和大电流分别通过分压器和分流器转换为电子电路能处理的低电压和小电流,并输入至乘法器,同时使乘法器和电网隔离,减小干扰。
(2)乘法器。它是用来完成两个电量(如电压、电流)相乘运算的器件,是电子式电能表的核心,它的准确度直接影响着电能表的准确度。乘法器主要有模拟乘法器和数字乘法器两大类。目前在电子式电能表制造业中,采用时分割模拟乘法器的占有相当大的比例。它与其他类型的模拟乘法器相比,制造技术比较成熟且工艺性好,原理较为先进,具有更好的线性度,最突出的优点是它具有较高的准确度级别,但主要缺点是带宽较窄,仅为数百赫兹。
(3)转换器。转换器也称电压/频率转换电路,因乘法器输出的是一个模拟量(直流电压),测量电能则需将这个电压转换成相应的脉冲数。在一段时间内累计的脉冲数,才是要测的电能量,
(4)分频计数器。在电子式电能表中,电能信号转化成相应脉冲信号的工作是由乘法器及电压/频率转换器完成的。脉冲信号在送入计数器计数之前,需要先送人分频器进行分频,以降低脉冲频率。这样做,一方面是为了使输出信号的频率分为输入信号频率的整数分之一;另一方面是考虑到计数器长期计数的容量问题。
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