电能表基础及生产工艺介绍.ppt
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1、电能表基础及生产工艺介绍venguny2011-06,目 录,1.电能表基础,2.电能表生产工艺及质量控制,1.1电能表简介1.2电能表相关定义1.3电能表基本组件1.4电能表各电气模块介绍,1.认识电能表,1.1电能表简介,定义:用来测量电路消耗电能的仪表,俗称(旧标准)电度表,电能表命名:相线制式+结构原理+功能+(电能性质)+“电能表”如单相电子式电能表、三相四线电子式电能表、三相四线电子式多功能电能表、三相三线电子式有无功组合电能表等。注:铭牌标注时必须按照各厂家所获“制造计量器具许可证”所许可的名称进行标注,如我们公司的“三相三线电子式有功电能表”、“单相电子式电能表”、“三相四线电
2、子式电能表”。,名称分类:按功能、用途:标准电能表、安装式电能表,工业与民用电能表、需量表、复费率电能表、多功能电能表等 按结构和工作原理:感应式(机械式)电能表、静止式(电子式)电能表、机电一体式(混合式)电能表按接入电源性质:交流表、直流表 按电能性质:有功电能表、无功电能表按准确级:0.01、0.02、0.03、0.05、0.1,0.2S、0.5S、1.0、2.0、3.0等 按安装接线方式:直接接入式、间接接入式(或 经互感器接入式)按用电设备:单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表等,型号分类(或型号定义):,铭牌信息:,生产厂家,产品执行标准的编号,必要的信息说明,用户条形码,产
3、品序列号,电压规格,产品的型号,准确度等级,电流规格,生产年号,商标标志,额定频率,相线符号,II类绝缘防护等级符号,产品名称,脉冲常数,计度器(显示器):数据及单位,计量产品许可证号,常用计量单位,1.2电能表相关基本定义,电能表定义机电式电能表:由固 定线圈的电流与导电的可动的部件(一般为圆盘)中的感应电流相互作用,使其产生与被测电能成正比的转动的仪表。静止式电能表(电子式电能表):由电 流和电压作用于固态(电子)元件而产生与被测电能成正比输出的仪表。有功电能表:通过有功功率对时间积分来测量有功电能的仪表。无功电能表:通过无功功率对时间积分来测量无功电能的仪表。多费率电能表:装有数个计度器
4、的电能表,每个计度器在规定的时间段内对应不同的费率工作。多功能电能表:由单一测量机构、数据处理单元、通信接口及其他功能部件组成并包封在一个表壳内,除计量并显示有功电能、无功电能外,还具有分时计量、测量最大需量等两种以上功能,并存贮和输出数据的电能表。,仪表型式(静止式电能表):用作 规 定 由一个制造厂制造的仪表特定设计的术语,每一型式应具有:a)相 同的计量性能;b)确 定上述性能的部件具有相同一致的结构;C)最 大 电流与参比电流的比值相同。同一 型式可以有几个参比电流和参比电压值。电能表由制造商用一组或多组字母或数字,或用字母和数字的组合来标识。每一型式仅有一个型号。注:型式由用于型式试
5、验的样品来代表,其特性值(参比电流和参比电压)从制造商提供的表格中的给定值中选取。型式试验:为验 证 各 型式仪表符合本标准的相应仪表等级的全部要求,对制造商选送的一台仪表或具有同一特性的少量同一型式的仪表所进行的一系列试验的过程。,户内仪表:仅能用于对环境影响有附加保护的场所(安装在屋内或箱柜内)使用的仪表。户外仪表:能在无附加保护的露天中使用的仪表。I类防护绝缘包封仪表:仪表 的 防 电击措施不仅依靠基本绝缘而且还依靠附加的安全措施,即导体可触及部分与设施的固定线路中的保护接地导体相连,以此方法,以便在基本绝缘失效时,导体可触及部分不带电。注:此 预 防措施包括保护接地端子。II类防护绝缘
6、包封仪表:有一 个 绝 缘材料表壳的仪表,其防电击措施不仅依靠基本绝缘,而且还依靠附加的安全措施,如双重绝缘或加强绝缘,既无保护接地措施也不依赖安装条件。,功能元件定义测量单元:产生与电能成比例输出的仪表部件。输出装置:主要有测试输出装置、工作指示器、脉冲装置、光测试输出装置、电测试输出装置、接收头等输出装置。光测试输出:用于测试电能表的光脉冲输出装置。如脉冲指示灯。电测试输出:用于测试仪表的电脉冲输出装置。如脉冲输出(端子)贮存器:贮存数字信息的元件。显示器:显示存贮器内容的装置。如LCD显示器、LED显示器等。计度器:能使测量值被确定的仪表部件。它可以是一个机电式装置或是一个由贮存器和显示
7、器两者组成的贮存和显示信息的电子装置。一个单一的电子显示器可以供多个电子贮存器使用以形成多电子计度器。,电能表量值定义起动电流Ist:仪表 起动并连续计数的电流的最小值。基本电流Ib:确定直接接人仪表有关特性的电流值。额定电流In:确定经互感器工作的仪表有关特性的电流值。最大电流Imax:仪表能满足本标准准确度要求的电流最大值。参比电压Un:确定仪表有关特性的电压值。参比频率fn:确定仪表有关特性的频率值。等级指数:仪表在特殊要求部分所定义的参比条件(包括参比值的允差)下测试时,对0.1IbImax 或0.05InImax所有电流值、在功率因数为1(多相表为平衡负载)时规定的允许百分数误差极限
8、的数值。,常数(静止式电能表):表示仪表记录的电能与相应的测试输出数值间关系的数值,例如,如果此值为一定量的脉冲数,则常数应为每千瓦时的脉冲数(imp/kWh)或每脉冲的瓦时数(Wh/imp)。常数(机电式电能表):表示仪表记录的电能与相应的转盘转数间关系的数值,例如每千瓦时的转数(rev/kWh)或每转瓦时数(Wh/r)。百分数误差:百分数误差=(仪表记录的电能-真值电能)/真值电能X100 注:因为真值电能值不可能准确测定,可由一个带有规定不确定度的值与其近似,此值能从制造厂和用户商定的标准器或国家标准器溯源得到。,其他定义影响量:可能影响仪表工作特性的任一量,一般为外部量。参比条件:影响
9、量和性能特性的适当集合,具有参比值、允差和参比范围,并以此规定基本误差。由影响量引起的误差改变:仅对一个影响量依次设定二个规定值,其一为参比值时,仪表的百分数误差之差。参比温度:作为参比条件而规定的环境温度。平均温度系数:百分数误差的改变量与产生此改变的温度变化量的比值。畸变因数:谐波含量的均方根值(非正弦量减去基波量)与非正弦量均方根值之比。畸变因数一般以百分数表示。电磁骚扰:能在功能或计量方面影响仪表工作的传导或辐射的电磁干扰。,额定工作条件:对性能特性规定的测量范围和对影响量规定的工作范围的集合,以此来规定并测定仪表的工作误差改变。规定的工作范围:构成额定工作条件单一影响量的量值范围扩展
10、的工作范围:工作中的仪表所能承受的、不至于损坏的极端条件,随后在额定工作条件下工作时其计量特性不至于降低。在此范围,可以规定放宽的准确度要求极限工作范围:工作中的仪表所能承受的、不至于损坏的极端条件,随后在额定工作条件下工作时其计量特性不至于降低。正常工作位置:为正常运行而由制造商规定的仪表的位置。贮存和运输条件:非工作状态下的仪表所能承受的、不至于损坏的极端条件,随后在额定工作条件下工作时其计量特性不至于降低。,1.3电能表基本构成,结构组件:,底壳,上盖,端钮盖,端钮盒,铭牌(面板),按键,显示器,IC卡座,辅助端子,接线柱(接线端子),铭牌(编程)盖板,通信模块盒,电气(原理)组件:,电
11、能表电气设计分单芯片设计和双芯片设计 单芯片设计电能计量处理和数据信息管理及处理全部由一个集成芯片完成,其存在成本低、可靠性高,但存在技术难度大、数据处理复杂的特点。双芯片设计电能计量处理和数据信息管理及处理分别由一只专用计量芯片和一只CPU集成芯片完成,其存在技术难度低、方案选择面广(专用的电能计量芯片种类很多:有以模拟电路为基础的模拟乘法器,以霍尔器件为基础的霍尔乘法,模拟数字电路混合制造的乘法器等。CPU选择面也非常广)的特点。目前基本是采用该设计模式。,作用:给电能表提供工作电源。线性电源:先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后,得到脉冲直流电,后经滤波得到带有微小波纹
12、电压的直流电压。要达到高精度的直流电压,必须经过稳压电路进行稳压。优点:纹波小,调整率好,对外干扰小 缺点:体积大,效率较低。开关电源:利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。优点:体积小,效率高。缺点:对周围干扰强。,1.4电能表各电气模块介绍,电源模块,作用:用来存储电表参数、电量、历史数据等。,作用:为系统提供实时时钟,做为电量冻结,费率切换的依据。,存储模块,时钟模块,作用:用来和主机通讯,数据传输的通道。RS485通讯 缺点:施工麻烦 优点:抗干扰性强,通信稳定红外通讯 缺点:通讯距离短,有方向性 优点:人工抄表,设置方便(1)38kHz调制
13、红外,俗称远红外:特点:无障碍通信距离为4米-5米左右,通信角度0-45左右,通信速度一般不超过9600波特,且易受干扰(日光灯、可见光等)。(2)接触式红外,俗称近红外:特点:相较远红外通信更可靠,速度更高(可达19200波特)。载波通讯:即电力线载波通信 缺点:通讯成功率与电网质量有关,实时性差 优点:施工方便,通信模块,无线通讯(1)无线公网通信:如GPRS、CDMA、3G等 缺点:表计成本高,运行成本高,信息延迟 优点:通信距离远(2)230MHz专网:缺点:容易受到同频信号干扰或者交调干扰的影响,同频组网时网络通信能力不足,全网容量较小。优点:采用点对点通信方式,响应速度快,通信延时
14、短,适于突发的数据传输业务,具有良好的安全性。(3)微功率无线:射频通信的一种,俗称小无线 缺点:通信距离短(通常500m,提高功率如20mW可达4km),易受干扰,安全性低 优点:通信速度快,可靠性相对较高宽带、光纤、以太网 缺点:成本高 优点:通信速度快,安全可靠,信息量大,作用:用来显示电量和相关数据。计度器显示方式 缺点:有一定卡字几率,抗磁场干扰差。优点:无电源的情况下,仍能显示电度。,显示模块,LED显示方式 缺点:功耗大,显示信息量小 优点:价格便宜,程序简单,LCD显示方式 缺点:在低温,紫外线照射下容易出现问题 优点:信息量大,显示灵活,作用:控制用户停送电内置礠保持继电器,
15、通断电模块,计量原理:利用对电压和电流采样,通过计量芯片转换为实际电能的数字数据(电能脉冲)输出。,单相表计量原理图,计量模块,电压采样,电流采样,计量转换,电能脉冲输出,电流采样方式 1)锰铜分流器:,2)电流互感器:,电压采样方式 1)电阻分压:,2)电压互感器:,校表方式:1)硬件校表:一般采用电阻网络衰减的方法。,2)软件校表 通过读取基表误差,利用计算公式算出校表数据,写入计量芯片。,1.电能表基础,2.电能表生产工艺及质量控制,目 录,产品生命周期:产品研发、产品生产、产品使用维护三阶段。产品研发:产品诞生并定型,包括输出指导产品生产文件。产品生产:产品批量化复制,即按照工艺文件的
16、方法进行产品复制,过程要求标准、规范、受控、“不走样”,形成科学的电能表生产工艺流程。,2.电能表生产工艺及质量控制,DIP焊接,SMT焊接,丝网印刷,入库,修整,贴片,贴片检查,回流焊,回流焊检查,插件,插件检查,波峰焊,物料预加工工艺准备,波峰焊检查,初装,单板测试,焊线,调试,老化,面盖,校验,功能检测,耐压测试,参数设置1,包装,清洗,参数设置2,修焊,修整,修焊,分板,初装检查,面盖检查,返修,返修,返修,返修,出厂抽检,批次返工,电能表生产工艺流程,2.1焊接焊接材料贴片焊接SMT波峰焊焊接手工焊接2.2清洗2.3分板,2.4装配2.5调试2.6老化2.7交流耐压2.8检验2.9包
17、装,主要工序介绍,焊接材料,(1)有铅焊锡丝,焊锡丝是一种熔点低于被焊金属,是目前手工焊接中最常用的焊料,它主要的成分是由锡(Sn)和铅(Pb)所构成,而不是100%的纯锡。锡铅的最佳比例为63%:37%,此时锡铅合金熔点最低(183),抗拉伸性好,因此很常用。,2.1焊接,焊丝(焊锡)焊丝主用在手工焊接时使用,随着环保要求,形成了有铅焊锡和无铅焊锡,(2)无铅焊锡丝,铅锡合金焊锡丝虽然有非常好的焊接功能,但含有重金属铅及其化合物对人体伤害大。无铅焊料还是以锡为主,添加其他金属材料制成。无铅并非百分之百的不含铅,而是要求无铅焊料中铅的含量必须低于0.1%。,焊锡丝的选用:a.目前手工焊接操作均
18、采用管状松香芯焊锡丝,焊锡丝外径有0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2.3、3.0、4.0、5.0等若干种尺寸(单位:mm)。b.焊接时,根据焊盘的大小选焊锡丝尺寸。我们主要用0.6、0.8、1.0、1.2c.通常,焊锡丝外径应小于焊盘尺寸。,焊锡膏,记住了:焊锡膏含的金属成份与焊锡丝相同哦!,a.焊锡膏是表面安装技术SMT中回流焊接工艺的必须材料。b.它是将合金焊料加工成一定颗粒,并和液态黏合剂搅拌后构成具有一定流动性和糊状的焊接材料。c.焊锡膏的主要成份可分成两个大的部分,即助焊剂和焊料粉,国家标准要求锡粉与助焊剂的比例大致为9:1。d.焊锡膏的分类有以下几种:按焊料的合金成分来分:
19、有铅和无铅焊锡膏,含银和不含银焊锡膏。按合金的熔点来分:高温,中温和低温等几种焊锡膏。按焊剂的成分来分:免清洗、有机溶剂清洗和水清洗等几种。按黏度分:印刷用和滴涂用等两类。,焊剂,焊剂是用来帮助焊接的!,焊剂是焊接时添加在焊点上的化合物,是进行锡铅焊接的辅助材料。能够有助于焊接,有利于提高焊点的质量,故又称之为助焊剂。助焊剂通常有分为无机焊剂,有机焊接和松香类焊剂,目前比较常用的是松香类助焊剂。助焊剂作用:a.焊剂能够清洁被焊物的金属表面,并在作业过程中保持干净;b.能减低焊锡溶解后扩散方向的表面张力;c.有利于热传递到焊接区,使焊锡流动性良好;d.能使焊锡晶莹化即光亮之效果。,清洗剂,焊接操
20、作完成后,焊点周围存在残余焊剂、油垢、汗迹、多余金属物等杂质,这些杂质对焊点有腐蚀、伤害作用,会造成绝缘电阻下降、电路短路或接触不良等,因此要对焊点进行清洗。常用的清洗剂有以下几种:,贴片焊接SMT,SMT:表面组装(贴装)技术Surface Mounted Technology。产品小型化、元件高度集成化、产品批量化、生产自动化,催生SMT技术快速发展。,丝网印刷,修整,贴片,贴片检查,回流焊,回流焊检查,修焊,贴片焊接SMT工艺流程,丝网印刷:锡膏印刷机通过刮板的挤压,使调制好的锡膏通过钢网网孔漏印到PCB板的焊盘上,即“焊盘上锡(膏)”,为元器件的焊接做准备。,贴片:贴片机将表面组装元器
21、件准确安装到PCB的固定位置上(焊盘焊盘上),待元器件焊接。,回流焊:回流焊炉将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。,丝印控制要点:、环境控制:温度最佳(233),结合锡膏和高精度贴片机稳定运行要求,锡膏最佳作业环境22-28湿度RH30-60%;相对湿度最佳(605)%RH,不宜超过4570RH,太高易影响焊接及元器件氧化腐蚀,太低易滋生静电损坏元器件;空气清洁度也有要求,最好不低于7级(GB 500732001),在空调环境下,还要有一定的新风量,尽量将CO2含量控制在1000PPM以下,以保证人体健康。、锡膏稀稠测试。、网板与PCB水平接触,漏孔与焊盘对齐。、刮刀水平、垂
22、直高度以刮刀刚好刮干净网板上的锡膏为准。、调整刮刀的速度、刮刀的压力和刮刀的安装角度。、锡膏是否偏离焊盘,一般要求锡膏覆盖焊盘面积的75%。,印刷检验,贴装控制要点:物料是否准确。贴装程序是否准确。贴装位置是否准确。防静电控制,设备、工具可靠接地。,贴装控制方法:首检 换料确认交叉检验 程序首次确认 贴装后的炉前检验,回流焊接控制要点:各温区的温度参数是否满足工艺要求。传送带速度是否稳定、满足要求,太快易形成冷焊,太慢易高温区长时间驻留损坏元器件。设备通风口控制是否适宜,影响焊接温度稳定性等。,回流焊接控制方法:每种PCB投炉前进行炉温曲线测试。炉后专检(贴片目视检验法)。专检后的巡检(PCB
23、A、工艺操作)。,回流焊理想温度曲线,理想的曲线由四个部分或区间组成,前面三个区加热、最后一个区冷却。炉的温区越多,越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。,波峰焊焊接,插件焊接现在主要采用手工焊接和波峰焊焊接,波峰焊是指将熔化的软钎焊料(铅锡合金),经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰(亦可通过向焊料池注入氮气来形成),使预先装有直立元器件(插件元器件)的印制板通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。,插件,插件检查,波峰焊,波峰焊检查,修整,修焊,波峰焊焊接工艺流程,融化焊料的波峰,元器件引脚,插件:将直立元件插入PCB板相应的元件孔中,待波峰焊焊接
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- 电能表 基础 生产工艺 介绍
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