RU2521163C1 - Protection circuit for induction electricity meters - Google Patents

Protection circuit for induction electricity meters Download PDF

Info

Publication number
RU2521163C1
RU2521163C1 RU2013112579/28A RU2013112579A RU2521163C1 RU 2521163 C1 RU2521163 C1 RU 2521163C1 RU 2013112579/28 A RU2013112579/28 A RU 2013112579/28A RU 2013112579 A RU2013112579 A RU 2013112579A RU 2521163 C1 RU2521163 C1 RU 2521163C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
voltage
coupled
windings
diodes
Prior art date
Application number
RU2013112579/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович Меньших
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2013112579/28A priority Critical patent/RU2521163C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2521163C1 publication Critical patent/RU2521163C1/en

Links

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: device contains a rotary aluminium disc with rotation axis with W-shaped electromagnet installed at its one side with a voltage coil connected in parallel to the mains input, and the opposed U-shaped electromagnet installed at the other side with a current coil coupled to the mains phase circuit in series to the load, as well as a register of the electricity meter coupled to the rotation axis. At that at the U-shaped electromagnet there is an additional current winding, both current windings are coupled to input phase conductor at the mains input through two high-voltage high-power diodes related to the phase conductor by different polarities while the other ends of current windings are interconnected thus forming an output phase conductor coupled to the load. Two circuits of parallel electrolytic capacitors and low-voltage diodes suppressing extra currents excited by the transformer in current windings are coupled to both current windings separately. Polarities of these low-voltage diodes, electrolytic capacitors and high-voltage high-power diodes match each other for each of the two phase circuits; and current windings are coupled so that they generate in the U-shaped magnet core a magnetic field with frequency of the mains.EFFECT: provision of protection for induction electricity meters from incorrect registration when high-frequency interruptions of operating current occur in active loads capable of such interruptions.1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и приборостроения и может быть использовано для защиты индукционных электросчетчиков от действия высокочастотных прерываний рабочего тока нагрузки.The invention relates to the field of electrical engineering and instrumentation and can be used to protect induction electric meters from the action of high-frequency interruptions of the operating load current.

Известно, что при прерывании рабочего тока активной нагрузки, например нагревательных приборов, на повышенной частоте по сравнению с частотой сетевого напряжения в диапазоне 1…5 кГц приборы учета электроэнергии индукционного типа, нашедшие широкое распространение в стране, существенно занижают показания израсходованной электроэнергии (до 75%), что наносит значительный ущерб энергоснабжающим организациям, приводит к росту тарифов за электроэнергию.It is known that when the operating current of an active load, for example, heating appliances, is interrupted at an increased frequency compared to the mains frequency in the range of 1 ... 5 kHz, induction-type electricity meters, which are widely used in the country, significantly underestimate the readings of consumed electricity (up to 75% ), which causes significant damage to energy supplying organizations, leads to an increase in electricity tariffs.

Целью изобретения является обеспечение эффективной защиты индукционных электросчетчиков от неправильного учета электроэнергии при действии высокочастотных прерываний рабочего тока в активных нагрузках, допускающих такие прерывания.The aim of the invention is to provide effective protection of induction electric meters from incorrect metering of electricity under the action of high-frequency interruptions of the operating current in active loads that allow such interruptions.

Указанная цель достигается в схеме защиты индукционных электросчетчиков, содержащих вращающийся алюминиевый диск с осью вращения, с одной стороны которого установлен Ш-образный электромагнит с катушкой напряжения, подключенной параллельно вводу сети, а с другой оппозитно расположенный U-образный электромагнит с токовой катушкой, включенной в фазной цепи сети последовательно с нагрузкой, а также содержащий связанный с осью вращения счетный механизм учета расходуемой электроэнергии, отличающейся тем, что на U-образном электромагните размещена дополнительная токовая обмотка, обе токовых обмотки соединены с входным фазным проводником ввода сети через два высоковольтных силовых диода, связанных с фазным проводником ввода сети разными полярностями, а другие концы токовых обмоток соединены между собой и образуют выходной фазный проводник, связанный с нагрузкой, причем к обеим токовым обмоткам подключены раздельно две цепи из параллельно включенных электролитических конденсаторов и низковольтных диодов, гасящих экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в их токовых обмотках, при этом полярности этих низковольтных диодов, электролитических конденсаторов и высоковольтных силовых диодов совпадают между собой для каждой из двух фазных цепей; а токовые обмотки включены так, что образуют в U-образном магнитопроводе переменное магнитное поле с частотой сети.This goal is achieved in the protection circuit of induction electric meters containing a rotating aluminum disk with a rotation axis, on one side of which a W-shaped electromagnet with a voltage coil connected parallel to the input of the network is installed, and on the other, an opposed U-shaped electromagnet with a current coil included in phase network circuit in series with the load, and also containing a counting mechanism associated with the axis of rotation of the metering of consumed electricity, characterized in that on a U-shaped electromagnet an additional current winding is placed, both current windings are connected to the input phase conductor of the network input through two high-voltage power diodes connected to the phase conductor of the network input with different polarities, and the other ends of the current windings are connected to each other and form an output phase conductor connected with the load, and Both current windings are connected separately two circuits of parallel-connected electrolytic capacitors and low-voltage diodes, damping extracurrents, transformer-excited in their current rpm patches, while the polarities of these low-voltage diodes, electrolytic capacitors and high-voltage power diodes are the same for each of the two phase circuits; and the current windings are turned on so that they form an alternating magnetic field with a network frequency in the U-shaped magnetic circuit.

Достижение поставленной цели объясняется шунтированием токовых обмоток электролитическими конденсаторами в соответствии с полярностью протекающего в этих токовых обмотках пульсирующего тока, прерывание которого в нагрузке нейтрализуется токами этих конденсаторов с достаточной величиной их емкости во время пауз (прерывания) тока в нагрузке, так что в U-образном магнитопроводе возникает практически синусоидальное магнитное поле, не нарушающее правильный учет расходуемой электроэнергии. Снижению погрешностей также способствуют низковольтные диоды, поглощающие экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в неработающих через пол-периода токовых обмотках со стороны работающих в этот интервал времени.Achieving this goal is explained by shunting the current windings with electrolytic capacitors in accordance with the polarity of the pulsating current flowing in these current windings, the interruption of which in the load is neutralized by the currents of these capacitors with a sufficient value of their capacitance during pauses (interruptions) of the current in the load, so that in a U-shaped the magnetic circuit arises an almost sinusoidal magnetic field that does not violate the correct accounting of the consumed electricity. The errors are also reduced by low-voltage diodes absorbing extracurrents, transformer-excited in non-working after half a period current windings from those working in this time interval.

Схема понятна из представленного чертежа, который содержит следующие узлы:The diagram is clear from the presented drawing, which contains the following nodes:

1 - алюминиевый диск, в котором возбуждаются вихревые токи,1 - aluminum disk in which eddy currents are excited,

2 - ось вращения диска 1,2 - axis of rotation of the disk 1,

3 - счетный механизм с цифровым табло для отсчета потребленной энергии (кВт·час),3 - counting mechanism with a digital display for reading energy consumption (kW · h),

4 - Ш-образный магнитопровод,4 - W-shaped magnetic circuit,

5 - катушка напряжения, подключенная параллельно вводу сети,5 - voltage coil connected in parallel to the input of the network,

6 - U-образный магнитопровод,6 - U-shaped magnetic circuit,

7 - первая токовая обмотка,7 - the first current winding,

8 - вторая токовая обмотка,8 - the second current winding,

9 - магнит торможения алюминиевого диска 1 (успокаивающий),9 - magnet braking aluminum disk 1 (soothing),

10 - модуль защиты (отдельная встраиваемая в счетчик плата),10 - protection module (a separate board built into the meter),

11 - первый высоковольтный силовой диод (например, на ток 50 А с обратным напряжением не менее 400 В),11 - the first high-voltage power diode (for example, for a current of 50 A with a reverse voltage of at least 400 V),

12 - первый электролитический конденсатор,12 - the first electrolytic capacitor,

13 - первый низковольтный диод,13 - the first low-voltage diode,

14 - второй высоковольтный силовой диод (50 А, ≥400 В),14 - the second high-voltage power diode (50 A, ≥400 V),

15 - второй электролитический конденсатор,15 is a second electrolytic capacitor,

16 - второй низковольтный диод.16 - second low voltage diode.

Стрелками показан вывод от электросчетчика к нагрузкам. Электросчетчик вводом подключен в сети ВЛ-0,4 кВ по однофазной схеме.The arrows indicate the output from the meter to the loads. The input meter is connected to the 0.4 kV overhead line by a single-phase circuit.

Рассмотрим действие схемы защиты индукционных электросчетчиков при высокочастотном прерывании тока нагрузки на частотах 1…5 кГц, что используется злоумышленниками для целей хищения электроэнергии.Consider the action of the protection circuit of induction electric meters with high-frequency interruption of the load current at frequencies of 1 ... 5 kHz, which is used by attackers for theft of electricity.

При прерываниях тока нагрузки меандровыми импульсами со скважностью, равной двум, что характерно для большинства схем отмотки показаний индукционных электросчетчиков, время пауз тока нагрузки составляет 0,1…0,5 мс (для диапазона частот прерываний 1…5 кГц). В эти паузы заряд, накапливаемый в соответствующих электролитических конденсаторах 12 и 15 во время действия импульсов тока, стекает через соответствующие токовые обмотки, практически полностью устраняя прерывания тока в этих токовых обмотках, если постоянная времени LC-цепи, где L - индуктивность токовой обмотки, С - емкость электролитического конденсатора, существенно больше (в 2…3 раза) длительности паузы между импульсами тока. Иначе говоря, при выборе (LC)2≈1 мс форма тока полуволн в соответствующих токовых обмотках станет практически такой же, как и в отсутствии прерываний тока, что обеспечит практически синусоидальное изменение магнитного поля в U-образном магнитопроводе 6. Это обеспечивает правильный учет электроэнергии.In case of interruption of the load current by meander pulses with a duty cycle equal to two, which is typical for most schemes for rewinding the readings of induction electric meters, the pause time of the load current is 0.1 ... 0.5 ms (for the range of interruption frequencies 1 ... 5 kHz). In these pauses, the charge accumulated in the corresponding electrolytic capacitors 12 and 15 during the action of current pulses flows through the corresponding current windings, almost completely eliminating the current interruptions in these current windings, if the time constant of the LC circuit, where L is the inductance of the current winding, C - the capacity of the electrolytic capacitor is significantly longer (2 ... 3 times) the duration of the pause between current pulses. In other words, when (LC) 2 ≈ 1 ms is selected, the shape of the half-wave current in the corresponding current windings will become almost the same as in the absence of current interruptions, which will ensure a practically sinusoidal change in the magnetic field in the U-shaped magnetic circuit 6. This ensures correct metering of electricity .

Замена U-образного магнитопровода с двумя токовыми обмотками и встраивание в корпус электросчетчиков модуля защиты 10 позволит существенно сократить расходы на переоборудование типовых индукционных электросчетчиков, имеющих широкое распространение в силу их простоты и надежности функционирования.Replacing a U-shaped magnetic circuit with two current windings and incorporating a protection module 10 into the case of electric meters will significantly reduce the cost of re-equipment of typical induction electric meters, which are widely used due to their simplicity and reliability of operation.

Простейшей модификацией заявляемого устройства является параллельное подключение к единственной токовой обмотке конденсатора необходимой емкости без какого-либо переделывания конструкции электросчетчика. Для этого достаточно использовать два низковольтных последовательно включенных полярных конденсатора с встречным включением их полярностей с удвоенным значением емкости каждого из них. Эффект будет аналогичным вышеуказанному.The simplest modification of the claimed device is a parallel connection to a single current winding of the capacitor of the required capacity without any redoing the design of the meter. To do this, it is enough to use two low-voltage series-connected polar capacitors with the opposite inclusion of their polarities with doubled capacitance of each of them. The effect will be similar to the above.

Claims (1)

Схема защиты индукционных электросчетчиков, содержащих вращающийся алюминиевый диск с осью вращения, с одной стороны которого установлен Ш-образный электромагнит с катушкой напряжения, подключенной параллельно вводу сети, а с другой оппозитно расположенный U-образный электромагнит с токовой катушкой, включенной в фазной цепи сети последовательно с нагрузкой, а также содержащий связанный с осью вращения счетный механизм учета расходуемой электроэнергии, отличающаяся тем, что на U-образном электромагните размещена дополнительная токовая обмотка, обе токовых обмотки соединены с входным фазным проводником ввода сети через два высоковольтных силовых диода, связанных с фазным проводником ввода сети разными полярностями, а другие концы токовых обмоток соединены между собой и образуют выходной фазный проводник, связанный с нагрузкой, причем к обеим токовым обмоткам подключены раздельно две цепи из параллельно включенных электролитических конденсаторов и низковольтных диодов, гасящих экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в их токовых обмотках, при этом полярности этих низковольтных диодов, электролитических конденсаторов и высоковольтных силовых диодов совпадают между собой для каждой из двух фазных цепей; а токовые обмотки включены так, что образуют в U-образном магнитопроводе переменное магнитное поле с частотой сети. The protection scheme of induction electric meters containing a rotating aluminum disk with an axis of rotation, on one side of which there is a W-shaped electromagnet with a voltage coil connected parallel to the input of the network, and on the other, an opposed U-shaped electromagnet with a current coil connected in series in the phase network circuit with a load, as well as a counting mechanism for consuming electrical energy associated with the axis of rotation, characterized in that the additional currents are placed on the U-shaped electromagnet winding, both current windings are connected to the input phase conductor of the network input through two high voltage power diodes connected to the phase conductor of the network input with different polarities, and the other ends of the current windings are connected to each other and form the output phase conductor connected to the load, and to both current separately connected to the windings are two circuits of parallel-connected electrolytic capacitors and low-voltage diodes that quench the extracurrents transformer-excited in their current windings, with x low voltage diodes, electrolytic capacitors and high voltage power diodes are identical for each of the two phase circuits; and the current windings are turned on so that they form an alternating magnetic field with a network frequency in the U-shaped magnetic circuit.
RU2013112579/28A 2013-03-20 2013-03-20 Protection circuit for induction electricity meters RU2521163C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112579/28A RU2521163C1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 Protection circuit for induction electricity meters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112579/28A RU2521163C1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 Protection circuit for induction electricity meters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2521163C1 true RU2521163C1 (en) 2014-06-27

Family

ID=51218150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013112579/28A RU2521163C1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 Protection circuit for induction electricity meters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2521163C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573700C1 (en) * 2015-03-17 2016-01-27 Олег Фёдорович Меньших Control circuit of bridge device thyristor for estimation of induction electric meters suitability
RU2622471C1 (en) * 2016-05-10 2017-06-15 Олег Николаевич Урусов Method for the identification of the fact of exposure of a powerful non-mode magnet to the counter of the municipal resource

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1816778A (en) * 1927-01-07 1931-07-28 Gen Electric Electric measuring and protecting device
US2889494A (en) * 1954-03-19 1959-06-02 Westinghouse Electric Corp Meter circuit protective means
US4081854A (en) * 1976-11-01 1978-03-28 Frogge Jerry M Meter protection circuit
US4092592A (en) * 1977-01-07 1978-05-30 General Electric Company Electronic kWh meter having virtual ground isolation
US4337466A (en) * 1980-09-02 1982-06-29 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Tamper protection for an automatic remote meter reading unit
US5282108A (en) * 1991-10-03 1994-01-25 Abb Powre T&D Company, Inc. Surge protector for a watthour meter
US5901028A (en) * 1997-07-01 1999-05-04 Schlumberger Industries, S.A. Electricity meter provided with a system for protection against surges

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1816778A (en) * 1927-01-07 1931-07-28 Gen Electric Electric measuring and protecting device
US2889494A (en) * 1954-03-19 1959-06-02 Westinghouse Electric Corp Meter circuit protective means
US4081854A (en) * 1976-11-01 1978-03-28 Frogge Jerry M Meter protection circuit
US4092592A (en) * 1977-01-07 1978-05-30 General Electric Company Electronic kWh meter having virtual ground isolation
US4337466A (en) * 1980-09-02 1982-06-29 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Tamper protection for an automatic remote meter reading unit
US5282108A (en) * 1991-10-03 1994-01-25 Abb Powre T&D Company, Inc. Surge protector for a watthour meter
US5901028A (en) * 1997-07-01 1999-05-04 Schlumberger Industries, S.A. Electricity meter provided with a system for protection against surges

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573700C1 (en) * 2015-03-17 2016-01-27 Олег Фёдорович Меньших Control circuit of bridge device thyristor for estimation of induction electric meters suitability
RU2622471C1 (en) * 2016-05-10 2017-06-15 Олег Николаевич Урусов Method for the identification of the fact of exposure of a powerful non-mode magnet to the counter of the municipal resource

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9124183B2 (en) Power inverter for feeding electric energy from a DC power generator into an AC grid with two power lines
RU2521763C1 (en) Control circuit for induction electricity meters
RU2521163C1 (en) Protection circuit for induction electricity meters
RU2523109C1 (en) Induction supply metre analyser
US20140327308A1 (en) Solid-State Bi-Directional Balanced Energy Conversion and Management System
RU2577551C1 (en) Device for testing electric meters
RU2522706C1 (en) Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy
RU115132U1 (en) AUTONOMOUS INVERTER VOLTAGE CONVERTER
RU2532861C1 (en) Device for testing of inductive electric meters
RU2625717C1 (en) Bridge device for inspecting electricity meters of active energy
RU2572165C1 (en) Device for testing of electric meters
RU2324992C1 (en) Transformer
EP2638627A2 (en) Power inverter for feeding electric energy from a dc power generator into an ac grid with two power lines
RU2013123780A (en) POWER CORRECTOR
Yamini et al. Analysis of Current Harmonics in Various Domestic Loads: A Case Study
RU2616192C1 (en) Inverter circuit for verification of inductive electricity meters
RU2596626C1 (en) Device for checking newly developed electric meters
RU2564689C1 (en) Device for verification of inductive electric meters
RU2552541C1 (en) Device for verification of electricity metering by induction electricity meters
Zodape et al. Use of smart metering for resolving harmonic issues
RU2523783C1 (en) Device for electricity metering verification
RU2517757C1 (en) Scheme for testing of inductive electric meters
RU2498323C1 (en) Device for testing of inductive electric metres
RU2356153C1 (en) Relay for differential cutoff of transformer
RU2568936C1 (en) Electric meters operation scientific instrument