電能表的測(cè)量原理
我們都知道，直流電的功率P=UI，消耗的電功則為Pt=UIt。假設(shè)我們要對(duì)直流電收電費(fèi)，只要考核直流電壓、直流電流和用電時(shí)間即可。然而，這對(duì)于交流電卻不能直接套用，為何？交流電用電設(shè)備消耗的電功為：Pt=UItcosΦ。單相交流電能表的接線(xiàn)圖，如下：
電能表計(jì)量電費(fèi)的原理其實(shí)就是計(jì)算轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，而轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)作用既需要有電壓線(xiàn)圈的作用，也需要有電流作用，當(dāng)然還有轉(zhuǎn)盤(pán)本身的旋轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)作用。
智能電能表的測(cè)量又是怎么回事？我們看圖2：
圖2中電流I經(jīng)過(guò)羅氏線(xiàn)圈測(cè)量和變換后，得到信號(hào)電流Ix，Ix再經(jīng)由運(yùn)算放大器構(gòu)成的積分器后，得到了測(cè)量電壓Uout，Uout與相線(xiàn)電流I成正比。我們?cè)偻ㄟ^(guò)后續(xù)的積算分析電路，得到了準(zhǔn)確的耗電量值。耗電量值被顯示出來(lái)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到供電管理公司統(tǒng)計(jì)電費(fèi)。
這里有一個(gè)關(guān)鍵元件，它就是羅氏線(xiàn)圈。羅氏線(xiàn)圈就是空心線(xiàn)圈，用它測(cè)量電流，可以避免受到鐵磁體磁通飽和的影響。然而，羅氏線(xiàn)圈的測(cè)量精度受環(huán)境溫度的影響較大，它需要配套溫度補(bǔ)償裝置，也因此它只有在微電子技術(shù)極大發(fā)展的今天才能得到普及。
無(wú)功功率的消耗與無(wú)功電度計(jì)費(fèi)
不管是普通的電能表，還是智能電能表，它們的共同特征是通過(guò)測(cè)量供電線(xiàn)路中的有功功率消耗來(lái)計(jì)算電費(fèi)。然而，供電線(xiàn)路中還存在無(wú)功功率消耗。無(wú)功功率消耗與電費(fèi)有何關(guān)系？我們看圖3：
圖3的左上圖：圖中我們看到了中壓(6kV-35kV)配電線(xiàn)路，還有電力變壓器和低壓(220V/380V)配電線(xiàn)路，以及感性負(fù)載(一般指電動(dòng)機(jī))。電感元件的特征是：它會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻礙電流變化。這一點(diǎn)非常重要！
圖3的波形圖：注意看圖中的虛線(xiàn)波形是電壓U，實(shí)線(xiàn)波形是電流I。由于受到感性負(fù)載反向電動(dòng)勢(shì)的影響，我們看到電流I滯后電壓U近90度。
注意看：在T1這個(gè)周期里，當(dāng)電流I上升時(shí)，感性負(fù)載所消耗的能量取正值，它與電流I和電壓U的乘積成比例，此時(shí)感性負(fù)載吸收電源能量；當(dāng)電流I開(kāi)始下降時(shí)，電壓已經(jīng)取負(fù)值，所以感性負(fù)載所消耗的能量也取負(fù)值，其本質(zhì)就是感性負(fù)載把自身吸收的磁場(chǎng)能返還給電源。
從圖3中我們看到，感性負(fù)載從電源吸收能量，與感性負(fù)載向電源返還能量，這兩部分的能量面積相同，代表著感性負(fù)載本身不會(huì)消耗能量。我們把這種能量的叫做無(wú)功能量，對(duì)應(yīng)的功率當(dāng)然就是無(wú)功功率了。
注意到一個(gè)事實(shí)：從電源到感性負(fù)載之間存在供配電線(xiàn)路，它們由電纜和配電導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成。無(wú)功功率在電源和感性負(fù)載之間的交換，會(huì)在電纜及導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)路電阻上產(chǎn)生有功消耗，如此一來(lái)，造成能量的無(wú)功損耗。這部分能量消耗可以用無(wú)功功率電能表測(cè)量出來(lái)。為了減小無(wú)功功率的有功消耗，供電公司要求用電單位配套無(wú)功功率的電容補(bǔ)償裝置來(lái)減小這種損耗。
供電公司根據(jù)無(wú)功功率的測(cè)量值的大小，滿(mǎn)足要求就嘉獎(jiǎng)，反之則罰款。因此，企事業(yè)單位和居民小區(qū)在總配電室內(nèi)設(shè)置無(wú)功功率電容補(bǔ)償裝置，等效于節(jié)省了電費(fèi)費(fèi)用支出。
回答問(wèn)題
對(duì)于居家配電來(lái)說(shuō)，我們并沒(méi)有無(wú)功功率消耗的測(cè)量指標(biāo)，供電部門(mén)根本就不知道我們家里的感性負(fù)載(電冰箱、空調(diào)機(jī)等等)消耗了多少無(wú)功電度值。
我們?cè)谥悄茈姳砼赃叞惭b了補(bǔ)償電容，的確有利于減小自己家產(chǎn)生的無(wú)功功率。在企業(yè)和工廠里，把這種補(bǔ)償叫做就地?zé)o功補(bǔ)償。如果我們?cè)诰蛹遗潆娫O(shè)備中也安裝就地?zé)o功功率補(bǔ)償裝置，它能減小我們居家配電系統(tǒng)與小區(qū)電力變壓器之間的無(wú)功功率交換損耗，是補(bǔ)償無(wú)功功率的很好的方法。
然而，我們明確地知道，居家的電費(fèi)計(jì)量系統(tǒng)中并沒(méi)有測(cè)量和考核無(wú)功電度，就算我們有測(cè)量值，供電公司也不會(huì)對(duì)我們嘉獎(jiǎng)或者罰款。
其實(shí)智能電能表加電容能給居民用電省電費(fèi)是一些商家促銷(xiāo)手段而已，毫無(wú)實(shí)用價(jià)值！
