电子式与感应式机械电能表的性能分析

电能表是通过将有功功率对时间积分的方式测量有功电能的仪表，是用户使用电能的计量仪器。目前，我国城乡居民用户用电使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表(以下简称机械表)，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变的移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。另一种是近几年随着电子工业的发展而出现的电子式电能表(以下简称电子表)，它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生瓦时输出量的电能计量仪表。 那么这两种电能表在性能上有什么样的优缺点呢？当前应推广使用什么样的电能表呢？下面笔者就根据自己所知对这两种电能表进行性能比较，并就如何保证运行中电能表的准确度谈一谈看法。

电子表与机械表的性能比较
(1)稳定性： 电子表因采用锰铜等高稳定性材料制作电流采样元件，高质量的电路作运算处理元件，因此总体的稳定性很好，用户在安装前可以实现免调，工作中的调校周期也可以大大延长，从而节省了人工。 机械表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性与电子表相比显得较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校。安装运行后的表由于上述原因，稳定性又会逐渐变差。
(2)精度： 电子表电路中的A/D变换器的精度可达2-14以上，因此分辩力和精度很高，可以设0.5级以上的高精度电能表。因此，电网管理中计量精度可大大提高，线损统计也可以更为准确。 机械表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校，因此要生产精度高的机械电能表的难度相当大。
(3)灵敏度： 电子表的电子线路本身灵敏度极高，可比机械表高一个数量级，而且可以长时间保持这种高灵敏度。 机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题目前无法克服，特别是在低转速时，机械摩擦力接近静态摩擦力，数值明显提高，因而计量漏洞将增大，长时间工作后尤其如此。例如长时间运行后的机械表对10W以下的节能灯就无法反应。
(4)线性动态范围与计量准确度： 由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好，使得电子表的线性动态范围较大，适应性很强，特别适合于用电量变化大的地方，能保证大小电流时计量精度不变。 机械表的线性动态范围小，原因是非线性因素太多，如小电流低转速时受制于摩擦力上升、磁阻上升等因素，大电流时磁路容易产生磁路饱和，因此当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响。
(5)功耗： 由于电子表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只单相电子表的每月功耗约为0.3～0.5kW．h。 机械表的功耗每月0.8～1kW．h。不要小看了这0.5kW．h左右的差别，对一个拥有几十万只甚至上百万只电能表的大电网而言，宏观上的节能效果是很大的，由此也降低了电网管理成本。
(6)防窃电效果： 由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施，因此电子表在防窃电功能上要比机械表强得多。
另外，机械表由于是一个具有移进磁场的仪表，是由驱动元件、制动磁铁、转动元件和计数器等组成的，因此还存在以下缺点：①使用的制动阻尼磁铁受温度影响较大，高温状态下容易失磁，使得表计走慢，给供电部门造成电能损失。②机械式电能表由于受磁场对称性和发热影响，容易发生潜动即空走.③感应式电能表在轻负荷运行时，往往出现过补偿现象。
机械表的优势主要表现在对环境要求要比电子表低,特别是现在研制出的长寿命机械表，在环境较为恶劣的地区(如高寒地区)应用有一定的优势。

在以前电子表也存在下列一些缺点：①生产技术有待于进一步提高；②价格较贵；③对外部环境要求较高等。但随着电子式电能表的生产工艺和技术水平的不断提高，原材料价格的不断下降，得到了逐步解决。同时随着一户一表工程的全面铺开，用户表的数量将进一步增多，这将给供电部门增加很大的抄表工作量，而电子表的脉冲输出结构很容易实现远程集中抄表。因此，使用以电子表为基础构成的远程集中抄表装置是国家对一流供电企业提出的减人增效，提高科技水平要求的有效途径。

电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而研制出来一种新型电能表，由于它精度高、功能全、计量准确而得到了广泛应用，特别是在国家推行峰谷分时电价以及推广远程集中抄表的今天，更使电子式电能表有了更为广阔的用武之地。电子式电能表取代机械感应式电能表将是大势所趋。