Счетчик электроэнергии

Счетчик электроэнергии

Реферат

 

Использование: в электроизмерительной технике, в частности, измерение электроэнергии. Сущность изобретения: счетчик электроэнергии содержит два входа: токовый и по напряжению, два трансформатора без ферромагнитных сердечников, входное устройство, гасящий резистор, интегратор, выпрямитель, два фильтра низких частот, блок питания, ключ, широтно-импульсный модулятор, преобразователь напряжения в частоту, делитель частоты, отсчетное устройство. Изобретение позволяет упростить устройство и уменьшить собственное потребление электроэнергии. 1 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной технике, в частности, к измерению электроэнергии.

Известны индукционные счетчики электроэнергии, однако они имеют малый динамический диапазон измерения по току [1] Наиболее близким к заявляемому устройству является электронный счетчик содержащий токовый вход, соединенный с входом измерительного токового трансформатора с ферромагнитным сердечником и вход по напряжению, который соединен с входом входного устройства по напряжению и входом блока питания, выход широтно-импульсного модулятора (ШИМ) соединен с управляющим входом ключа, выход ключа соединен с входом первого фильтра низких частот (ФНЧ), выход первого ФНЧ соединен с входом преобразователя напряжения в частот, выход преобразователя напряжения в частоту соединен с входом делителя частоты, выход делителя частоты соединен с входом отсчетного устройства, выход выпрямительного устройства соединен с входом второго ФНЧ, выход входного устройства по напряжению соединен с ключом, вход которого соединен с выходом измерительного токового трансформатора с ферромагнитным сердечником.

Недостатком прототипа является высокая сложность схемы устройства, связанная с использованием измерительного токового трансформатора с ферромагнитным сердечником, а также с использованием понижающего трансформатора в блоке питания. Использование трансформатора связано с большой потребляемой мощностью, а использование измерительного трансформатора с размагничивающей обмоткой также приводит к большому потреблению мощности и к дополнительным энергетическим затратам при размагничивании токового трансформатора во всем динамическом диапазоне сигнала тока от 50 мА до 50 А.

Техническим результатом, который обеспечивает заявляемое техническое решение, является упрощение устройства и уменьшение собственного потребления электроэнергии устройством.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемое устройство, содержащее токовый вход и вход по напряжению, ключ, первый фильтр низких частот (ФНЧ), преобразователь напряжения в частоту, делитель частоты, отсчетное устройство, входное устройство по напряжению, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), блок питания, состоящий из выпрямительного устройства и второго ФНЧ, вход по напряжению соединен с входом входного устройства по напряжению и входом блока питания, выход ШИМ соединен с управляющим входом ключа, выход ключа соединен с входом первого ФНЧ, выход первого ФНЧ соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, выход преобразователя напряжения в частоту соединен с входом делителя частоты, выход делителя частоты соединен с входом отсчетного устройства, выход выпрямительного устройства соединен с входом второго ФНЧ дополнительно введены два трансформатора без ферромагнитных сердечников, интегратор и гасящий резистор при этом первичные обмотки первого и второго трансформаторов без ферромагнитных сердечников последовательно подключены к входу по току, вторичные обмотки первого и второго трансформаторов без ферромагнитных сердечников последовательно подключены к входу интегратора, выход интегратора подключен к входу ключа, вход устройства по напряжению соединен с первым выводом гасящего резистора, второй вывод гасящего резистора соединен с входом выпрямительного устройства, первый и второй трансформаторы без ферромагнитного сердечника расположены и включены встречно по отношению к внешнему магнитному полю.

Сопоставительный анализ заявленного устройства с известными решениями показывает, что заявляемый счетчик электроэнергии отличается тем, что в известное устройство дополнительно введены два трансформатора без ферромагнитных сердечников, интегратор и гасящий резистор, при этом первичные обмотки первого и второго трансформаторов без ферромагнитных сердечников последовательно подключены к входу по току, вторичные обмотки первого и второго трансформаторов без ферромагнитных сердечников последовательно подключены к входу интегратора, выход интегратора подключен к входу ключа, вход устройства по напряжению соединен с первым выводом гасящего резистора, второй вывод гасящего резистора соединен с входом выпрямительного устройства, первый и второй трансформаторы без ферромагнитного сердечника расположены и включены встречно по отношению к внешнему магнитному полю.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволили выявить в них признаки, отличающие заявленное устройство от известных устройств. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое решение имеет изобретательский уровень. Изобретение является промышленно применимым, т.к. оно может быть использовано в электроизмерительной технике, а в частности, в счетчиках электроэнергии. На чеpтеже изображена схема заявляемого устройства, где 1 токовый вход; 2 вход по напряжению; 3, 4 первый и второй трансформаторы без ферромагнитного сердечника; 5 входное устройство по напряжению; 6 гасящий резистор; 7 интегратор; 8 выпрямительное устройство; 9 второй фильтр низких частот (ФНЧ); 10 блок питания; 11 - ключ; 12 широтно-импульсный модулятор (ШИМ); 13 первый ФНЧ; 14 - преобразователь напряжения в частоту; 15 делитель частоты; 16 отсчетное устройство.

Вход по напряжению 2 соединен с входом входного устройства по напряжению 5 и первым выводом гасящего резистора 6 блока питания 10, выход входного устройства по напряжению 5 соединен с входом ШИМ 12, выход ШИМ 12 соединен с управляющим входом ключа 11, выход ключа 11 соединен с входом первого ФНЧ 13, выход первого ФНЧ 13 соединен с входом преобразователя напряжения в частоту 14, выход преобразователя напряжения в частоту 14 соединен с входом делителя частоты 15, выход делителя частоты 15 соединен с входом отсчетного устройства 16, второй вывод гасящего резистора 6 соединен с входом выпрямительного устройства 8, выход выпрямительного устройства 8 соединен с входом второго ФНЧ 9, первичные обмотки трансформаторов 3 и 4 подключены последовательно к токовому входу 1, вторичные обмотки трансформаторов 3 и 4 подключены последовательно входу интегратора 7, выход интегратора 7 подключен к входу ключа 11. Устройство работает следующим образом. При подаче тока на вход 1 на вторичных обмотках трансформаторов 3 и 4 появляется электродвижущая сила (ЭДС) пропорциональная первой производной от тока. После интегрирования сигнала ЭДС на выходе интегратора 7 появляется напряжение, пропорциональное току, поданному на вход 1. С помощью ключа 11 и ШИМ 12 производится перемножение сигналов тока и напряжения. С помощью ФНЧ 13 выделяется постоянная составляющая, пропорциональная мощности. Устройство 14 преобразует полученное напряжение в частоту следования импульсов. После деления частоты до необходимой величины делителем 15 производится отсчет импульсов с помощью отсчетного устройства 16.

Вследствие незначительного потребления электроэнергии счетчиком, питание его электронной схемы осуществляется блоком питания, использующим гасящий резистор 6 без использования трансформатора.

Встречное включение трансформаторов 3 и 4 по отношению к внешнему магнитному полю устраняет влияние этого поля на точность измерения. Это достигается параллельным расположением осей вторичных обмоток трансформаторов и их встречным включением.

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет сократить собственное потребление счетчика электроэнергии и упростить его.

Формула изобретения

Счетчик электроэнергии, содержащий широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с последовательно соединенными первым фильтром низких частот, преобразователем напряжения в частоту, делителем частоты и отсчетным устройством, два токовых входа, входное устройство, вход которого является входом устройства по напряжению и соединен с входом блока питания, включающего в себя последовательно соединенные выпрямитель и второй фильтр низких частот, отличающийся тем, что в него введены интегратор и два трансформатора тока без ферромагнитных сердечников, первичные обмотки которых последовательно подключены к первому и второму токовым входам счетчика, а вторичные обмотки двух трансформаторов тока без ферромагнитных сердечников последовательно подключены к первому и второму входам интегратора, выход которого соединен с входом ключа, выход входного устройства соединен с входом широтно-импульсного модулятора, а на входе блока питания подключен гасящий резистор, причем первый и второй трансформаторы тока без ферромагнитных сердечников включены встречно, а оси вторичных обмоток расположены параллельно.

РИСУНКИ

Рисунок 1