Электронный счетчик электроэнергии

Электронный счетчик электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

г;1

/А

М7 и

Ъ

OIl ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

473953

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 19.07.71 (21) 1678564/24-7 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 14.06.75. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 29.12.75 (51) М. Кл. G 01г 11/00

G 0lr 21/06

Государственный комитет

Сонета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.785 (088.8) (72) Автор изобретения

В. У. Кизилов (71) Заявитель Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Известны электронные счетчики электроэнергии, содержащие аналого-цифровое множительное устройство с частотным выходом на основе двух управляемых магнитно-тр анзисторных мультивибраторов, источник стабилизированного напряжения, цифровой блок и выходной цифровой индикатор. Однако в таких счетчиках требуются вспомогательные устройства для электрической изоляции входа и выхода мультивибраторов и изоляции выходных сигналов, что усложняет их схему, а дополнительные преобразования токовых сигналов в напряжение приводят к дополнительным потерям электроэнергии.

Для упрощения схемы и повышения надежности в работе в предлагаемом счетчике цифровой блок подсоединен к обмоткам магнитно-транзисторных мультивибраторов с магнитной обратной связью, .напряжение питания которых подведено от источника стабилизированного наотряжения к каждому из них через сопротивление. К обмоткам управления одного мультивибратора цепи контролируемых тока и напряжения подключены согласно, а к обмоткам управления другого мультив и бр атор а — встречно.

На чертеже дана принципиальная электрическая схема описываемого счетчика.

Счетчик состоит из двух симметричны магнитно-транзисторных мультивибраторов с

2 магнитной обратной связью на сердечниках 1

:и транзисторах 2 — 5, питаемых от стабилизатора 6 через сопротивления 7 и 8. Управление мультивибраторами осуществляется токами, пропорциональными напряжению U и току контролируемой цепи, подаваемыми в общем случае на разные обмотки управления Wu u

Ф, так, что намагничивающие силы, создаваемые этими токами, в одном мультивибра10 торе складываются, а в другом вычитаются в этот же момент времени. Частота напряжения на выходе каждого мультивибратора управляет работой цифровой схемы 9, которая вырабатывает имлульсы с частотой,,пропорциональной разности частот двух мультивибраторов. Эти импульсы поступают на выходной цифровой индикатор 10, который подсчитывает их и представляет в удобном для использования виде.

20 Если OTc) TcTB) ют l ïÄßÂëßþùHe сигналы, то каждый мультивибратор генерирует прямоугольные колебания, частота которых 0IIределяется напряжением Up стабилизатора 6, параметрами сердечников 1 и схемы мульти25 вибратора (числом витков, величиной сопротивлений 7, 8 и 11, остаточными параметрами транзисторов 2 — 5) и входным сопротивлением цифровой схемы. Частоты обоих мультивибраторов должны быть равны,. Если

20 для упрощения предположить, что петля ги473953

11Ф 0 > RV 11 1

dt к W1 1ос Wос — HPl (2) diD ос R<= 11 оо,у (3) т 2Ю1Ф

2 Уо Но1 (4) а частота колебаний

Uî Но1

1О= 4Ц7,ф, Ro где

1 1 1 — — +

Ro %

12 10 d (tt7 t ) где it

W1

bi, Б 1

Wv Wu

iи iU — аК

1 1

3 стерезиса сердечников 1 представляет собой идеальную прямоугольную петлю гистерезиса с коэрцитивной силой Но, то .можно пренеб речь влиянием входного сопротивления цифровой схемы.

Если также считать, что транзисторы являются идеалыными ключами, то при идентичности схем мультивибраторов откуда при отсутствии токов управления время перемагничивания сердечника 1 из одного состояния насыщения в другое, соответствующее рлоловине,периода частоты fp, определяет ся соотношением где Ф, Ф, — текущее значение потока в сердечн1ике 1 и величина потока на1сыщения, соответственно;

1 — средняя длина магнитной силовой линии в сердечнике 1;

Ry — сопротивление обратной связи;

i„— ток коллектора насыщенного транзистора 2 — 5;

W« — обмотка обратной связи. где Я вЂ” приведенное к обмотке Wt значение сопротивления 1:1.

При налич1ии токов в обмотках управления в зависимости от их полярности и того, какой из транзисторов насыщен, намагничивающие силы, создаваемые обмотками управления, могут совпадать с намагничивающей силой, создаваемой током i, или могут быть направлены встречно. Если намагничивающие силы совпадают (насыщен транзистор 3 при указанной полярности токов управления), то ток „уменьшается. Падение напряжения на сопротивлении 7 уменьшается, увеличивая скорость перемагничивания сердечника, и, следовательно, время t> перемагничивания также уменьшается.

После переключения тра1нзисто ров (насыщен транзистор 2) намагничивающие силы направлены встречно и время 4 перемагни4 чпвания увеличивается. В системе уравнений (1) — (3) при 1наличии токов управления изменится уравнение (2) 5 i, W1--i «W«+i t +i g = H pl (6) насыщен транзистор 3

W1 — i«W« — t; — tи =

С учетом уравнений (1) и (2) из уравнений (6) и (7) находят интервал времени, когда насыщен транзистор 3

15 2У1Ф

1 .(, — -+ 4,+1;1

К7 В 1 и когда насыщен транзистор 2

2 У 1Ф

25 где iU è i . — приведенные к обмотке Wt значения токов.

Из выражений (8) 1и (9) определяют частоту колебаний при данном управлении (7о Hot

35 (— ) — (i +i ) 1 =fp — d (i +i ) (10) Ro

d = у Н fp=d(ио Но1,2

7 1

У второго, мультиви братора при том же управлении, но с учетом встречного включе45 ния токов it7 и it частота равна

Разность этих частот

fð — — f2,— — f) — — 4di i, . =4d abUi = уР, 1 пропорциональна активной мощности контро50 лируемой цепи.

Вычитание частот осуществляется в ц1ифровой схеме 9. Структура цифровой схемы зависит от характера контролируемой цепи.

Например, может быть реверсивный счетчик

55 или нереверсивный, для цепи постоянного или

473953

5 переменного тока. Если выходной индикатор — электромеханический счетчик импульсов, то необходимо разделить частоту до уровня, не превышающего допустимой скорости счета импульсов.

Деление частот можно осуществлять до вычитания их или после, либо и до и после вычитания. Первый случай более удобен в цепях переменного тока при нереверсивном потоке энергии, так как происходит усреднение частоты, а второй — в цепях постоянного тока, так как требуется один делитель, а не два.

Во всех случаях цифровая схема может быть выполнена по известным структурам на базе стандартных модулей.

Тип цифрового индикатора зависит от специфических условий применения. В предлагаемом счетчике может быть использован любой стандартный индикатор.

Цепи питания входных сигналов управления и выходные цепи гальванически изолированы. Для контроля суммарной энергии нескольких цепей, питающихся от одного напряжения, может быть включено несколько обмоток управления (на чертеже показаны пунктиром) .

Если необходимо суммировать энергии нескольких произвольных объектов, то на общую схему 9 соответствующей структуры может быть включено несколько множительных аналого-цифровых устройств 12. Величины входных сигналов в широких пределах легко согласуются изменением числа витков соответствующих обмоток управления.

Предлагаемый счетчик может быть ис6 пользовал для интегрирования любых физических величин, представляемых электрическими напряжениями или токами постоянного или переменного напряжения.

Схема счетчика имеет ограничения по максимальной частоте управляющих воздействий.

При сигналах управления, заданных уни фицированным постоянным током 5 мА, при о ведерная погрешность аналого-цифрового множительного устройства не превышает

0,3 /о, что создает перспективы для серийного производства электронных счетчиков высокого класса точности.

Предмет изобретения

Электронный счетчик электроэнергии, содержащий аналого-цифровое множительное устройство с частотным выходом на основе двух управляемых магнитно-транзисторных мультивибраторов, источник стабилизированного напряжения, цифровой блок и выходной цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности счетчика, цифровой блок подсоединен к обмоткам магнитно-транзисторных мультивибраторов с магнитной обратной связью, напряжение питания которых подведено от пс30 точника стабилизированного папряжения к каждому из них через сопротивление, причем к обмоткам управления одного мультивибратора цепи контролируемых тока и напряжения подключены согласно, а к обмоткам упз5 равления другого мультнвибр атор а — встречно.

473953

1!

1 !!

Составитель И. Днепровская

Редактор А. Пейсоченко Тскред 3. Тараненко

Корректор Е. Хмелева

Подписное

МОТ, Загорский филиал

Заказ 5501 Изд. № 1499 Тираж 902

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5