RU2521307C1

RU2521307C1 - Calibration device for induction electricity meters

Info

Publication number: RU2521307C1
Application number: RU2013104585/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Фёдорович Меньших
Original assignee: Олег Фёдорович Меньших
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-06-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device contains connected in-series a verifiable electricity meter, calibrated active load and an alternating current ammeter. At that the above measuring circuit with the verifiable electricity meter of induction type is connected to the alternating current mains through a bidirectional transistor current switch controlled from pulse generator with variable pulse-repetition rate through a high-frequency transformer which separated secondary windings are coupled through current-limiting resistors to control base-emitter junctions of a pair of power transistors back-to-back connected by their collector-emitter junctions as a part of the bidirectional transistor current switch. The pulse generator with variable pulse-repetition rate is connected to a frequency meter.

EFFECT: simplification of calibration device for induction electricity meters.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке приборов учета электроэнергии, не чувствительных к высокочастотному прерыванию тока в активной нагрузке типа нагревательных приборов.The invention relates to electrical engineering and can be used in the development of electricity meters that are not sensitive to high-frequency interruption of current in an active load such as heating appliances.

Известно, что широко распространенные индукционные электросчетчики типа СО--2М обладают существенным недостатком - снижением показаний расходуемой энергии при прерывании тока в активной нагрузке с повышенной частотой (в диапазоне 1…5 кГц). Поэтому возникает потребность исследования зависимости такого недоучета электроэнергии в функции частоты прерываний тока при разработке новых индукционных приборов учета электроэнергии и их поверке.It is known that widespread induction electric meters of the СО - 2М type have a significant drawback - a decrease in the readings of the consumed energy when the current is interrupted in an active load with an increased frequency (in the range 1 ... 5 kHz). Therefore, there is a need to study the dependence of such an underestimation of electricity as a function of the frequency of current interruptions in the development of new induction electric energy meters and their verification.

Целью изобретения является создание простого устройства для поверки индукционных приборов учета электроэнергии с точки зрения их чувствительности к прерыванию тока на повышенных частотах, например, в диапазоне 1…5 кГц.The aim of the invention is to provide a simple device for checking induction meters of electricity from the point of view of their sensitivity to current interruption at high frequencies, for example, in the range of 1 ... 5 kHz.

Данная цель достигается в устройстве для поверки индукционных приборов учета электроэнергии, содержащем последовательно включенные поверяемый электросчетчик, калиброванную активную нагрузку и амперметр переменного тока, отличающимся тем, что указанная измерительная цепь с поверяемым электросчетчиком индукционного типа включена к сети переменного тока через двунаправленный транзисторный коммутатор тока, управляемый от импульсного генератора с регулируемой частотой следования импульсов через высокочастотный трансформатор, раздельные вторичные обмотки которого связаны через ограничивающие резисторы с управляющими переходами «база-эмиттер» пары силовых транзисторов, включенных встречно-параллельно их переходами «коллектор-эмиттер» в составе двунаправленного транзисторного коммутатора тока, а импульсный генератор с регулируемой частотой подключен к частотомеру.This goal is achieved in a device for calibrating induction electric power meters, containing a serially verified calibrated electric meter, a calibrated active load and an alternating current ammeter, characterized in that said measuring circuit with a calibrated induction type electric meter is connected to the alternating current network via a bi-directional transistor current switch controlled by from a pulse generator with an adjustable pulse repetition rate through a high-frequency transformer, whose secondary windings are connected through limiting resistors to the base-emitter control junctions of a pair of power transistors connected in opposite parallel to their collector-emitter junctions as part of a bi-directional transistor current switch, and a pulse generator with an adjustable frequency is connected to the frequency meter.

Достижение поставленной цели объясняется применением высокочастотного коммутатора тока активной нагрузки, измеряемого амперметром переменного тока с регистрацией энергии поверяемым индукционным электросчетчиком при измеряемой частоте прерываний этого тока в заданном диапазоне перестройки.Achieving this goal is explained by the use of a high-frequency switch of the active load current, measured by an alternating current ammeter with energy recording verified by an induction electric meter with a measured interruption frequency of this current in a given tuning range.

На рисунке представлена схема заявляемого устройства, включающая:The figure shows a diagram of the inventive device, including:

1 - поверяемый индукционный электросчетчик,1 - verified induction meter,

2 - калиброванная активная нагрузка,2 - calibrated active load,

3 - амперметр переменного тока,3 - AC ammeter,

4 - разъемное соединение,4 - detachable connection,

5 и 6 - силовые транзисторы, например, n-p-n-типа, включенные встречно-параллельно,5 and 6 - power transistors, for example, n-p-n-type, included counter-parallel,

7 - импульсный генератор с регулируемой частотой следования импульсов со скважностью, равной двум в диапазоне перестройки 1…5 кГц,7 - pulse generator with an adjustable pulse repetition rate with a duty cycle equal to two in the tuning range of 1 ... 5 kHz,

8 - высокочастотный трансформатор с двумя раздельными выходными обмотками,8 - high-frequency transformer with two separate output windings,

9 и 10 - ограничивающие резисторы в цепях базы силовых транзисторов,9 and 10 are limiting resistors in the base transistor base circuits,

11 - вторичный источник питания для работы импульсного генератора 7,11 - secondary power source for operation of a pulse generator 7,

12 - частотомер.12 - frequency counter.

Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.

Двунаправленный транзисторный коммутатор создает прерывание тока активной нагрузки 1 (RH) на частоте f>>>50 Гц импульсного генератора 7 в диапазоне 1…5 кГц, измеряемой частотомером 12. Протекающий в активной нагрузке 1, переменный прерывистый ток измеряется амперметром, малочувствительным к прерываниям тока, по показаниям которого можно определить тот диапазон частот прерываний тока, при котором учет электроэнергии, потребленной в калиброванной активной нагрузке 1 и регистрируемый поверяемым электросчетчиком, составляет ожидаемые 25% от реально потребленной в нагрузке энергии при использовании в качестве приборов учета электроэнергии электросчетчиков типа СО-2, СО-2М, СО-И646М и других. Установление этого диапазона частот прерываний должно быть использовано при разработке новых типов индукционных приборов учета или иных типов приборов учета электроэнергии, нечувствительных или мало чувствительных к прерываниям тока активной нагрузки.Bidirectional transistor switch generates an interruption of the active load current 1 (RH) at a frequency f >>> 50 Hz of the pulse generator 7 in the range 1 ... 5 kHz, measured by the frequency counter 12. The alternating intermittent current flowing in the active load 1 is measured by an ammeter that is insensitive to current interruptions , according to the testimony of which it is possible to determine the frequency range of current interruptions at which the metering of electricity consumed in calibrated active load 1 and recorded by the verified electric meter is the expected 25% of real energy consumed in the load when using electric meters such as СО-2, СО-2М, СО-И646М and others as electricity metering devices. The establishment of this range of interruption frequencies should be used in the development of new types of induction metering devices or other types of metering devices that are insensitive or have little sensitivity to interruptions in the active load current.

Поверка приборов учета электроэнергии по критерию правильного учета электроэнергии при условии высокочастотного прерывания тока активной нагрузки особенно важна в случае, когда в качестве такой нагрузки используются, например, нагревательные и осветительные приборы, действие которых совершенно не нарушается из-за указанных прерываний тока при соответствующем согласовании их внутреннего сопротивления с рабочей мощность этих приборов. Так, если рабочая мощность электрического радиатора отопления равна 2 кВт при напряжении 220 В без прерываний тока, то при импульсах прерывания со скважностью q=1/fτИ=2, где τИ - длительность импульсов, то сопротивление такого радиатора (нагрузки 1) должно быть снижено до величины RH=12,1 Ом. Для обеспечения скважности импульсной последовательности q=2 импульсный генератор 7 может включать последовательно связанные задающий генератор импульсов с перестраиваемой частотой в диапазоне 2…10 кГц, D-триггер (делитель частоты на два), на выходе которого при любой частоте f следования импульсов скважность импульсов всегда равна двум, и усилитель мощности импульсных сигналов для открывания силовых транзисторов 5 и 6 и приведения их в режим насыщения, при котором их переходное сопротивление «коллектор-эмиттер» минимально. Последнее снижает рассеиваемую мощность в силовых транзисторах, установленных на раздельных радиаторах охлаждения.Calibration of electricity meters according to the criterion of correct electricity metering under the condition of high-frequency interruption of the active load current is especially important when, for example, heating and lighting devices are used as such a load, the effect of which is not completely disturbed due to the indicated current interruptions with appropriate coordination internal resistance with the operating power of these devices. So, if the working power of an electric heating radiator is 2 kW at a voltage of 220 V without current interruptions, then with interrupt pulses with a duty cycle q = 1 / fτI = 2, where τI is the pulse duration, the resistance of such a radiator (load 1) should be reduced to the value of RH = 12.1 Ohms. To ensure the duty cycle of the pulse sequence q = 2, the pulse generator 7 can include a serially connected master pulse generator with a tunable frequency in the range 2 ... 10 kHz, a D-trigger (frequency divider by two), the output of which at any pulse repetition frequency f, the pulse duty cycle equal to two, and the power amplifier of the pulse signals to open the power transistors 5 and 6 and bring them into saturation mode, in which their transient resistance "collector-emitter" is minimal. The latter reduces power dissipation in power transistors mounted on separate cooling radiators.

Потребляемая энергия вторичным источником питания 11 и частотомером 12, включаемых непосредственно к электрической сети, не учитывается поверяемым прибором учета 1. Для целей поверки могут быть использованы и те приборы учета, которые встроены в сеть пользователя (стационарно установленные). В этом случае к разъемному соединению включают калиброванную активную нагрузку 2 (например, радиатор отопления с известным внутренним сопротивлением в установившемся тепловом режиме) непосредственно, то есть без внешнего поверяемого электросчетчика 1 и амперметра 3 переменного тока. При этом снимают показания с электросчетчика пользователя за заданный интервал времени и сравнивают их с теми, которые были бы при включении нагрузки в сеть непосредственно (то есть без прерывания тока) на тот же период времени, но с поправкой на влияние скважности q=2. Этот учет скважности сводится к тому, что показания счетчика пользователя, полученные при непосредственном включении нагрузки в сеть, следует разделить на два и после этого сравнивать их с показаниями, полученными при работе этой же нагрузки, но с прерыванием тока, за тот же отрезок времени. Разность этих показаний будет указывать на погрешность работы счетчика пользователя по правильному учету им электроэнергии, потребляемой активной нагрузкой в условии прерывания тока с той или иной частотой прерываний, регулируемой в импульсном генераторе.The energy consumption of the secondary power source 11 and the frequency meter 12, connected directly to the electric network, is not taken into account by the verified meter 1. For metering purposes, those metering devices that are built into the user's network (permanently installed) can be used. In this case, a calibrated active load 2 (for example, a heating radiator with a known internal resistance in steady-state thermal mode) is connected directly to the plug-in connection, that is, without an external verified meter 1 and an alternating current ammeter 3. At the same time, the readings are taken from the user's electric meter for a given time interval and compared with those that would be when the load was connected to the network directly (that is, without interrupting the current) for the same time period, but adjusted for the duty cycle q = 2. This accounting of duty cycle is reduced to the fact that the user counter readings obtained when the load was directly connected to the network should be divided into two and then compare them with the readings obtained during the same load operation, but with current interruption, for the same period of time. The difference in these readings will indicate the error in the operation of the user's meter for the correct metering of electricity consumed by the active load under the condition of interruption of the current with one or another interruption frequency, regulated in a pulse generator.

Claims

A device for checking induction electric energy meters, containing a calibrated electric meter, a calibrated active load and an alternating current ammeter in series, characterized in that said measuring circuit with a calibrated induction type electric meter is connected to the alternating current network through a bi-directional transistor current switch controlled from a pulse generator with adjustable pulse repetition rate through a high-frequency transformer, separate secondary windings to torogo connected through limiting resistors control transitions "base-emitter" pair of power transistors included in antiparallel their transitions "collector-emitter" consisting of a bidirectional transistor switch current, and the pulse generator with adjustable frequency is connected to the frequency counter.