电表配置：通用系统中单相和三相配置详解

本文主要讲电表配置，不做详细介绍，只讲一般系统中最常用的单相和三相配置。ps 关于抗混叠滤波器、衰减网络或其他需要特定 IC 设计的保护电路，请参考特定产品的评估板使用指南。

单相配置

这是最基本的单相连接配置。它只有两个导体：相线和中性线。图 1 显示了用作电流传感器的电阻分流器。任何其他电流传感器也可以在此配置中使用。

图 1. 单相、单电流传感器。

图 2 显示了防篡改连接图，使用电流互感器 (CT) 进行防篡改检测。通常，在这些情况下，必须使用至少一个 CT 或罗氏线圈作为传感器来提供隔离。

图 2. 单相，两个电流传感器

在某些单相应用中，可能需要测量两个负载的功率，从而检测两个电流信号。此类应用称为分相应用三相电度表，ADE IC 可用于此类分相配置。如果要获取总功率，则可以使用任何单相 ADE IC，然后根据图 3 所示的配置进行设置。

图 3.分相、单电流传感器。

电流传感器可用单个电流互感器，以两根反方向连接的线路作为输入，线路L1、L2之间的电压差输入到衰减网络。

如果需要单负载功率测量，可以使用带有中性通道的单相 ADEIC。理想情况下，测量中性通道是为了检测篡改情况，但中性通道与其他内部电流通道完全相同，因此可以认为 IC 具有两个相等的电流通道。仪表可以按照图 4 所示连接以实现此功能。但是，这只有在假设两条线的电压完全相等的情况下才能做到。因此，将中性线与其中一条线之间的电压差输入到衰减网络中。

图 4.分相，两个电流传感器。

三相配置

图 5 显示了带有三个电压传感器的 4 线 Y 型配置。此配置使用三个电压传感器，三相各一个。由于三相的电流和电压均进行了测量，因此计算功率非常简单。此配置是所有 ADE IC 中的默认配置。

图 5.带有三个电压传感器的四线 Y 配置。

有功功率 = VA × IA + VB × IB + VC × IC

= (VAP - VN) × (IAP - IAN) + (VBP - VN) × (IBP - IBN) + (VCP - VN) × (ICP - ICN)

同样的逻辑也可以用来解释该配置的累积无功功率和视在功率的计算。

图 6 显示了带有两个电压传感器的四线星形配置。此配置与前一个配置不同，因为它不测量其中一个相位的电压。

图 6.带有两个电压传感器的四线 Y 配置。

从图6可以看出，没有测量B相的电压，但可以根据得到的其他值计算出功率。

理想情况下，VA + VB + VC = 0。因此，假设VB = ?VA ? VC。

有功功率 = VA × IA + VB × IB + VC × IC

= VA × IA + (-VA – VC) × IB + VC × IC

= VA × (IA – IB) + VC × (IC – IB)

= (VAP - VN) × ((IAP - IAN) - (IBP - IBN)) + (VCP - VN) × ((ICP - ICN) - (IBP - IBN))

按照同样的逻辑，三相ADE IC的无功功率累计计算可以证明是正确的。对于某些产品，如本文所述，可以根据相关寄存器中的A相和C相电压计算出B相电压，从而计算出正确的视在功率。但是，这种计算假设系统是对称和平衡的。

图 7 显示了三线三角形配置。此三角形配置使用其中一个相位作为参考，并通过其他相位进行测量并以该相位为参考。在大多数较新的 IC 中，必须选择 B 相作为参考。

图 7.三线三角形配置。

由于闭环，IA + IB + IC = 0。因此，假设IB = ?IA ? IC

有功功率 = VA x IA +VB x IB + VC x IC = VA x IA +VB x (-IA – IC) + VC x IC = (VA – VB) × IA + (VC – VB) × IC

由于以B相为参考，VA等于VAB，VC等于VCB

= (VAP - VN) × (IAP - IAN) + (VCP - VN) × (ICP - ICN)

类似地，可以证明此配置中三相 ADE IC 产生的累积无功功率是正确的。但是，视在功率计算可能不正确，因为芯片在此配置中将线间电压视为相电压。假设系统平衡，某些 IC 可能会将 B 相计算为 A 相和 C 相之间的电压差。此外，如上所述，需要考虑 B 相的功耗。等效 Y 型配置的视在功率可以通过将结果除以 √3 来计算。

图 8 显示了四线三角形配置。此配置是三角形配置，可测量所有三相的电流。此配置还提供了单独的中性端子。此外，不测量 B 相的电压。由于中性线位于 A 相和 B 相之间，因此它被认为与 A 相大小相等，但符号相反。

图 8.四线三角形配置。

因此，假设VB = ?VA

有功功率 = VA × IA + VB × IB + VC × IC

= VA × IA - VA × IB + VC × IC

= VA × (IA – IB) + VC × IC

= (VAP - VN) × ((IAP - IAN) - (IBP - IBN)) + (VCP - VN) × (ICP - ICN)

类似地，三相 ADE IC 在此配置下产生的累积无功功率也可以证明是正确的。但是，视在功率计算可能不正确，因为在此配置下 IC 将线间电压视为相电压。一些 IC 假设 B 相电压与 A 相电压大小相等，符号相反，假设系统是对称和平衡的。等效星形配置的视在功率可以通过将结果除以 √3/2（A 相和 B 相）和 3/2（C 相）来计算。如果您想将电表从一种配置重新配置为另一种配置并希望获得准确的结果，则需要重新校准 ADE IC 以适应新设置。

这些最常用的单相、三相电表的配置方法你了解吗？

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