RU2522706C1 - Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy - Google Patents

Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy Download PDF

Info

Publication number
RU2522706C1
RU2522706C1 RU2012148346/28A RU2012148346A RU2522706C1 RU 2522706 C1 RU2522706 C1 RU 2522706C1 RU 2012148346/28 A RU2012148346/28 A RU 2012148346/28A RU 2012148346 A RU2012148346 A RU 2012148346A RU 2522706 C1 RU2522706 C1 RU 2522706C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistors
voltage
triac
network
induction
Prior art date
Application number
RU2012148346/28A
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 RU2012148346/28A priority Critical patent/RU2522706C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522706C1 publication Critical patent/RU2522706C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: calibration device for induction-type electric meters of active energy includes transistors switching capacitor discharge current and controlled by modulated HF pulse generator. The device features bridge design, with first and second branches connected in parallel to electric network and switching a series of capacitor and bidirectional transistor switch out of two similar transistors connected in parallel opposition. The first branch of bridge circuit is connected to phase conductor of network by bidirectional transistor switch, the second branch is connected by capacitor, and diagonal of the bridge circuit includes controlled symistor (bidirectional thyristor), four transistors and symistor are controlled by control unit synchronised by network voltage.
EFFECT: enhanced precision of calibration.
20 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях однофазных индукционных электросчетчиков, в частности, при поверке погрешности отсчета расходуемой электроэнергии при прерывании рабочего тока на повышенной частоте, во много раз превышающей частоту энергоснабжающей сети.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in testing single-phase induction electric meters, in particular, when checking the accuracy of the calculation of the consumed electricity when the operating current is interrupted at an increased frequency that is many times higher than the frequency of the power supply network.

Известно, что чувствительность и точность работы таких приборов учета на используемой промышленной частоте 50 Гц достаточно высокая, однако эти характеристики существенно снижаются, если нагрузка в электросети флуктуирует с повышенной частотой (единицы и десятки килогерц). Это приводит к необходимости исследования зависимости правильного учета потребляемой электроэнергии от частоты прерываний электрического тока в нагрузках. До последнего времени этой проблеме не уделялось достаточного внимания со стороны разработчиков индукционных приборов учета электроэнергии, что допускает возможность хищения электроэнергии, масштабы которого стали угрожающими, а борьба с этим практически сводится к росту тарифов на электроэнергию для покрытия неучтенно израсходованной электроэнергии, то есть к нейтрализации коммерческих потерь, исчисляемых сотнями миллиардов рублей ежегодно.It is known that the sensitivity and accuracy of such metering devices at the used industrial frequency of 50 Hz is quite high, however, these characteristics are significantly reduced if the load in the power grid fluctuates with an increased frequency (units and tens of kilohertz). This leads to the need to study the dependence of the correct metering of consumed electricity on the frequency of interruptions of electric current in loads. Until recently, this problem has not been given enough attention from the developers of induction energy metering devices, which allows the theft of electricity, the scale of which has become threatening, and the fight against this is practically reduced to an increase in electricity tariffs to cover unaccounted for electricity, that is, to neutralize commercial losses in the hundreds of billions of rubles annually.

Известно, что подключение к сети переменного тока чисто емкостной нагрузки (конденсатора без потерь) электросчетчик активной энергии циркулирующую в нем энергию с двойной частотой сети не учитывает. Однако, если в первой и третьей четвертях периода такую емкостную нагрузку прерывать с достаточно высокой частотой (несколько килогерц) в течение заряда конденсатора, а во второй и четвертой четвертях периода эти прерывания прекратить, обеспечив плавный разряд накопленной в конденсаторе энергии обратно в сеть, то такие электросчетчики индукционного типа с вращающимися дисками (типа СО-2М, СО-И646М и другие) будут уменьшать свои текущие показания при реверсе вращающегося диска, а цифровые счетчики (типа СЕ-200 и подобные) с индукционными перемножителями тока на напряжение не будут учитывать энергию параллельно подключенной к сети активной нагрузки, если эта энергия не больше той, которая определяет уменьшение показаний в индукционных электросчетчиках с вращающимися дисками.It is known that a pure capacitive load (lossless capacitor) connected to an AC network does not take into account the active energy meter circulating in it with double frequency of the network. However, if in the first and third quarters of the period such a capacitive load is interrupted at a sufficiently high frequency (several kilohertz) during the charge of the capacitor, and in the second and fourth quarters of the period, these interruptions are stopped, providing a smooth discharge of the energy stored in the capacitor back to the network, then such induction-type electric meters with rotating disks (type СО-2М, СО-И646М and others) will decrease their current readings when the rotating disk is reversed, and digital meters (type CE-200 and the like) with induction nozhitelyami DC voltage will not take into account the energy connected in parallel to an active network load, if this energy is no longer the one that determines the reduction of the testimony in the induction electric meters with rotating disks.

Автором предложены эффективные способы борьбы с хищениями электроэнергии путем так называемого переброса фазного и нулевого проводников на соединении ввода кThe author has proposed effective ways to combat the theft of electricity by the so-called transfer of phase and zero conductors at the input to

ответвлению от воздушной линии BЛ-0,4 кВ [1-2] при использовании скрытого заземляющего устройства, внедрение которых по стране в целом способно пополнить государственную казну до 50 миллиардов рублей в год при минимальных одноразовых затратах на опломбирование указанного соединения ввода.branching from the overhead line VL-0.4 kV [1-2] when using a hidden grounding device, the introduction of which throughout the country as a whole is able to replenish the state treasury up to 50 billion rubles a year with minimal one-time expenses for sealing the specified input connection.

Однако могут быть использованы более совершенные схемы хищения электроэнергии на основе автономно работающих компактных приборов, подключаемых непосредственно в сетевую розетку при правильно включенном и опломбированном электросчетчике и без использования заземляющего устройства [3-5], и применение недобросовестными гражданами или организациями таких приборов способно нанести значительный урон экономике страны, что и понуждает разрабатывающие электросчетчики предприятия поверять их изделия на предмет нечувствительности к подключению такого рода устройств, снижающих показания электросчетчиков активной энергии.However, more sophisticated schemes of electricity theft based on autonomously operating compact devices that can be connected directly to a power outlet with a properly connected and sealed meter and without using a grounding device can be used [3-5], and the use of such devices by unscrupulous citizens or organizations can cause significant damage the economy of the country, which forces the companies developing electricity meters to check their products for insensitivity to connection eniyu of such devices to reduce the readings of electricity meters for active energy.

По мере совершенствования приборов учета активной электроэнергии известные приборы противодействия правильному учету потребленной электроэнергии становятся менее эффективными для обеспечения поверки разрабатываемых электросчетчиков, что относится к недостаткам таких поверяемых приборов.With the improvement of active electricity meters, the known countermeasures for correct metering of consumed electricity become less effective for verification of the developed electricity meters, which is related to the disadvantages of such verified devices.

Эти недостатки устранены в заявляемом техническом решении.These disadvantages are eliminated in the claimed technical solution.

Целью изобретения является повышение энергетической эффективности устройств противодействия правильному учету электроэнергии индукционными электросчетчиками в активных нагрузках для повышения точности производимой поверки.The aim of the invention is to increase the energy efficiency of counteraction devices to the correct metering of electricity by induction electric meters in active loads to increase the accuracy of calibration.

Указанная цель достигается в мостовом устройстве для поверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, содержащем коммутирующие ток заряда конденсаторов транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов, отличающимся тем, что оно выполнено по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой, параллельно подключенные к электросети, включают последовательно установленные конденсатор и двунаправленный транзисторный коммутатор из двух однотипных параллельно-встречно соединенных транзисторов, причем первая ветвь мостовой схемы подключена к фазному проводнику сети двунаправленным транзисторным коммутатором, а вторая ветвь - конденсатором, а в диагональ мостовой схемы включен управляемый симистор (двунаправленный тиристор), управление работой четырех транзисторов и симистором осуществлено от блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением.This goal is achieved in a bridge device for checking electric meters of active energy of an induction type, containing transistors switching the charge current of the capacitors, controlled from a modulated high-frequency pulse generator, characterized in that it is made according to a bridge circuit, the first and second branches of which, connected in parallel to the mains, include a series-mounted capacitor and a bi-directional transistor switch of two of the same type of parallel-counter-connected transistors, p When in use, the first branch of the bridge circuit is connected to the network phase conductor bidirectional transistor switch, and the second branch - a condenser, and a diagonal of the bridge circuit including control triac (bidirectional thyristor), the control operation of four transistors and triac effected by the control unit, synchronized by the mains voltage.

Устройство включает блок управления транзисторами и симистором, который вырабатывает пакеты высокочастотных импульсов управления прерыванием тока заряда (перезаряда) конденсаторов в первой и третьей четвертях периода сетевого напряжения при закрытом состоянии симистора и закрытие транзисторов во второй и четвертой частях периода сетевого напряжения при одновременном открытии симистора.The device includes a transistor control unit and a triac, which generates packets of high-frequency pulses for controlling the interruption of the charge current (overcharge) of the capacitors in the first and third quarters of the mains voltage period when the triac is closed and the transistors are closed in the second and fourth parts of the mains voltage period while opening the triac.

Достижение поставленной цели изобретения объясняется существенным увеличением напряжения (почти удвоением амплитуды переменного напряжения сети) при непрерывном разряде конденсаторов обратно в сеть во второй и четвертой частях периода сетевого напряжения, что существенно увеличивает интенсивность реверса вращающегося диска индукционных электросчетчиков, либо остановку работы цифрового электросчетчика при увеличенной активной нагрузке, дополнительно подключаемой к сети, поскольку в эти промежутки времени конденсаторы обеих ветвей мостовой схемы оказываются включенными последовательно к проводникам сети. Это повышает чувствительность при поверке разрабатываемых приборов учета электроэнергии к противодействию правильного учета активной электроэнергии со стороны заявляемого устройства.The achievement of the goal of the invention is explained by a significant increase in voltage (almost doubling the amplitude of the alternating voltage of the network) with a continuous discharge of capacitors back to the network in the second and fourth parts of the period of the mains voltage, which significantly increases the intensity of the reverse of the rotating disk of induction electric meters, or the stop of the digital electric meter with an increased active load, additionally connected to the network, because at these intervals the capacitors of both branches bridge circuits are connected in series to the network conductors. This increases the sensitivity when checking the developed electricity metering devices to counteract the correct metering of active electricity from the side of the claimed device.

Заявляемое устройство практически не создает при его работе перенапряжения в сети для нормальной работы всех подключенных к сети приборов различного назначения, поскольку почти двойное по амплитуде напряжение, снимаемое с последовательно The inventive device practically does not create during its operation overvoltages in the network for normal operation of all devices connected to the network for various purposes, since the voltage is almost double in amplitude, removed from the series

включенных конденсаторов обеих ветвей мостовой схемы (при открытом симисторе) частично компенсируется встречно направленным ему напряжением сети, что приводит лишь к некоторому искажению формы тока и напряжения во второй и четвертой частях периода сетевого напряжения, отличающейся от синусоидальной, но без увеличения амплитуды. Последнее обеспечивает безопасность работы подключаемых к сети потребителей электроэнергии.the connected capacitors of both branches of the bridge circuit (with the triac open) is partially compensated by the mains voltage opposite to it, which leads only to a certain distortion of the current and voltage shapes in the second and fourth parts of the mains voltage period, which differs from the sinusoidal, but without increasing the amplitude. The latter ensures the safety of electricity consumers connected to the network.

Заявляемое устройство представлено на рис.1, и его работа поясняется последующими рисунками и временными диаграммами и эпюрами.The inventive device is shown in Fig. 1, and its operation is illustrated by the following figures and time diagrams and diagrams.

На рис.1 изображена мостовая схема, включающая следующие компоненты:Figure 1 shows a bridge circuit that includes the following components:

1 - транзистор заряда первой ветви мостовой схемы,1 - charge transistor of the first branch of the bridge circuit,

2 - транзистор перезаряда первой ветви мостовой схемы,2 - transistor recharging the first branch of the bridge circuit,

3 - накопительный конденсатор первой ветви мостовой схемы,3 - storage capacitor of the first branch of the bridge circuit,

4 - транзистор заряда второй ветви мостовой схемы,4 - charge transistor of the second branch of the bridge circuit,

5 - транзистор перезаряда второй ветви мостовой схемы,5 - transistor recharging the second branch of the bridge circuit,

6 - накопительный конденсатор второй ветви мостовой схемы.6 - storage capacitor of the second branch of the bridge circuit.

7 - симистор,7 - triac,

8 - блок управления транзисторами и симистором (работа этого блока синхронизирована8 - control unit transistors and triac (the operation of this unit is synchronized

сетевым напряжением).mains voltage).

На рис.2 представлена блок-схема блока управления 8, состоящая из:Fig. 2 shows a block diagram of a control unit 8, consisting of:

9 - первого регулируемого делителя напряжения,9 - the first adjustable voltage divider,

10 - первого компаратора,10 - the first comparator,

11 - первой фазосдвигающей RC-цени, подключенной к фазному проводнику сети,11 - the first phase-shifting RC-value connected to the phase conductor of the network,

12 - второй регулируемой фазосдвигающей RC-цепи,12 - second adjustable phase-shifting RC circuit,

13 - второго регулируемого делителя напряжения,13 - second adjustable voltage divider,

14 - второго компаратора,14 - second comparator,

15 - первого инвертора (схема «НЕ»),15 - the first inverter (circuit "NOT"),

16 - второго инвертора (схема «НЕ»),16 - second inverter (circuit "NOT"),

17- первой схемы совпадений (схема «И»),17 - the first coincidence scheme (scheme "I"),

18 - второй схемы совпадений (схема «И»).18 - the second coincidence scheme (scheme "And").

19 - первого модулятора (схема «И»),19 - the first modulator (circuit "And"),

20 - первого импульсного усилителя мощности, 20 - the first pulse power amplifier,

21 - второго модулятора (схема «И»),21 - the second modulator (circuit "And"),

22 - второго импульсного усилителя мощности,22 - second pulse power amplifier,

23 - четырех выходных импульсных трансформаторов, включенных попарно последовательно,23 - four output pulse transformers connected in pairs in series,

24 - четырех одинаковых гридликов из параллельно включенных резистора и электролитического конденсатора для получения отрицательного смещения на базах транзисторов 1, 2, 4 и 5 (рис.1) за счет базовых токов,24 - four identical grids from a parallel connected resistor and electrolytic capacitor to obtain a negative bias at the bases of transistors 1, 2, 4 and 5 (Fig. 1) due to the base currents,

25 - регулируемого по частоте генератора высокочастотных колебаний,25 - frequency-controlled generator of high-frequency oscillations,

26 - усилителя-ограничителя, формирующего импульсы типа «меандр»,26 - amplifier-limiter, forming pulses of the type "meander",

27 - первой дифференцирующей цепи,27 - the first differentiating circuit,

28 - второй дифференцирующей цепи,28 - the second differentiating circuit,

29 - сумматора-формирователя запускающих симистор импульсов (схема «ИЛИ» с одно-29 - adder-shaper triggering triac impulses (circuit "OR" with one

вибратором),vibrator)

30 - третьего импульсного усилителя мощности,30 - third pulse power amplifier,

31 - третьего импульсного трансформатора запуска симистора,31 - third pulse transformer start triac,

32 - вторичного источника питания элементов блока управления (ВИП).32 - secondary power source of the elements of the control unit (VIP).

На рис. 3(а-р) лупредставлены временные диаграммы сигналов в различных точках схемы:In fig. 3 (a-p) the timing diagrams of signals at various points of the circuit are presented in detail:

3а - исходное переменное напряжение на входе первого компаратора 10,3A - the initial alternating voltage at the input of the first comparator 10,

3б - переменное напряжение, сдвинутое по фазе на π/2, на входе второго компаратора 14,3b - alternating voltage, phase shifted by π / 2, at the input of the second comparator 14,

3в - напряжение на выходе первого компаратора 10,3B - voltage at the output of the first comparator 10,

3г - напряжение на выходе второго компаратора 14,3G - voltage at the output of the second comparator 14,

3д - напряжение на выходе первого инвертора 15,3d - the voltage at the output of the first inverter 15,

3е - напряжение на выходе второго инвертора 16,3e - voltage at the output of the second inverter 16,

3ж - напряжение на выходе первой схемы совпадений 17.3zh - voltage at the output of the first coincidence circuit 17.

3з - напряжение на выходе второй схемы совпадений 18,3z - voltage at the output of the second coincidence circuit 18,

3и - напряжение на выходе усилителя-ограничителя 26,3i - the voltage at the output of the amplifier-limiter 26,

3к - напряжение на выходе первого импульсного усилителя мощности 20,3k - voltage at the output of the first pulse power amplifier 20,

3л - напряжение на выходе второго импульсного усилителя мощности 22,3L - voltage at the output of the second pulse power amplifier 22,

3м - напряжение на выходе первой дифференцирующей цепи 27,3m - voltage at the output of the first differentiating circuit 27,

3н - напряжение на выходе второй дифференцирующей цепи 28,3n - voltage at the output of the second differentiating circuit 28,

3о - напряжение на выходе третьего импульсного усилителя мощности,3o - the voltage at the output of the third pulse power amplifier,

3п - напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 1 и 4,3p - voltage at the base-emitter junctions of transistors 1 and 4,

3р - напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 2 и 5,3p - voltage at the base-emitter junctions of transistors 2 and 5,

На рис.4а представлена эпюра процессов заряда (перезаряда) и разряда конденсаторов 3 и 6 в течение периода сетевого напряжения, а на рис.46 - эпюра тока в фазном проводнике сети (обозначен как «а»), из которой усматривается, что обратный ток в электросчетчике, уменьшающий его показания при подключенной к активной нагрузке или без таковой (диск просто вращается в обратном направлении) существенно больше обратного тока в случае разряда только одного конденсатора, как в известных устройствах [5], что и повышает энергетическую эффективность предлагаемой схемы.Figure 4a shows a diagram of the processes of charge (recharge) and discharge of capacitors 3 and 6 during the period of the mains voltage, and Fig. 46 shows a diagram of the current in the phase conductor of the network (indicated as "a"), from which it is seen that the reverse current in the electric meter, reducing its readings when connected to an active load or without it (the disk just rotates in the opposite direction) is significantly more than the reverse current in the case of discharge of only one capacitor, as in the known devices [5], which increases the energy efficiency of the offer the desired circuit.

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

В начале первой четверти периода (рис.3а) сетевого напряжения симистор 7 закрыт, а на управляющие переходы «база-эмиттер» транзисторов 1 и 4 подается пакет импульсов с выхода первого импульсного усилителя мощности 20 с длительностью пакета, соответствующей четверти периода, то есть 5 мс, и с частотой следования этих импульсов в пакете, определяемой работой регулируемого по частоте генератора высокочастотных колебаний 25, например, в форме «меандра». Этими импульсами указанные транзисторы открываются, что создает прерывистый заряд конденсаторов 3 и 6 соответственно, каждый из которых за время действия пакета успевает зарядиться почти до амплитудного значения напряжения сети (около 300 В при напряжении сети 220 В 50 Гц).At the beginning of the first quarter of the period (Fig. 3a), the mains voltage 7 is closed, and a packet of pulses from the output of the first pulse power amplifier 20 with a packet duration corresponding to a quarter of the period, that is 5, is supplied to the base-emitter control transitions of transistors 1 and 4 ms, and with the repetition rate of these pulses in a packet determined by the operation of a frequency-controlled generator of high-frequency oscillations 25, for example, in the form of a “meander”. With these pulses, the indicated transistors open, which creates an intermittent charge of the capacitors 3 and 6, respectively, each of which has time to charge up to the amplitude value of the mains voltage (about 300 V at a network voltage of 220 V 50 Hz) during the action of the package.

В начале второй четверти периода сетевого напряжения все транзисторы схемы оказываются закрытыми, между их базами и эмиттерами действует отрицательное напряжение смещения за счет гридликов 24, поддерживающих это смещение за счет заряда их конденсаторов токами базы транзисторов в первой четверти периода (а затем и в третьей четверти периода). Постоянная времени гридликов должна быть соизмерима с четвертью периода, то есть порядка 5 мс, что позволяет вычислить емкость электролитических (полярных) конденсаторов гридликов при заданном значении сопротивлений гридликов, предназначенных для ограничения тока базы в транзисторах. Одновременно с закрытием всех транзисторов с небольшой задержкой (порядка 0,1-0,3 мс) открывается симистор 7 под действием запускающего импульса с выхода третьего импульсного усилителя мощности 30, формируемого в блоке 8. При этом оба заряженных конденсатора 3 и 6 оказываются включенными последовательно, напряжение на концах «а» и «и» равно почти удвоенному значению амплитуды сетевого напряжения (порядка 600 В) с полярностью, противоположной полярности сетевого напряжения (равного в начальный момент второй четверти периода около 310 В). Это вызывает протекание значительного по величине обратного тока через токовую обмотку прибора учета электроэнергии и тем снижает его показания.At the beginning of the second quarter of the mains voltage period, all transistors of the circuit turn out to be closed, a negative bias voltage acts between their bases and emitters due to grids 24 supporting this bias due to the charge of their capacitors by the currents of the transistor bases in the first quarter of the period (and then in the third quarter of the period ) The grid time constant should be comparable to a quarter of a period, i.e., about 5 ms, which allows us to calculate the capacitance of electrolytic (polar) grid capacitors at a given value of grid resistance, designed to limit the base current in transistors. Simultaneously with the closure of all transistors with a small delay (of the order of 0.1-0.3 ms), the triac 7 opens under the action of a triggering pulse from the output of the third pulse power amplifier 30, which is formed in block 8. In this case, both charged capacitors 3 and 6 turn on in series , the voltage at the ends "a" and "and" is equal to almost double the value of the amplitude of the mains voltage (about 600 V) with a polarity opposite to the polarity of the mains voltage (equal to about 310 V at the beginning of the second quarter of the period). This causes the flow of a significant reverse current through the current winding of the metering meter of electricity and thereby reduces its readings.

В начале третьей четверти периода сетевого напряжения симистор в результате разряда конденсаторов 3 и 6 оказывается закрытым, а на переходе «база-эмиттер» транзисторов 2 и 5 действует аналогичный вышеуказанному пакет положительных импульсов с выхода второго импульсного усилителя мощности 22. Это создает прерывистый перезаряд конденсаторов 3 и 6 к концу третьей четверти периода до напряжения около 300 В, но с противоположной полярностью. В конце третьей четверти периода все транзисторы оказываются закрытыми (действием отрицательного смещения), а симистор 7 с небольшой задержкой (порядка 0,1-0,3 мс) открывается, снова включая последовательно соединенные конденсаторы 3 и 6, которые разряжаются в сеть. При этом через токовую обмотку электросчетчика ток течет в обратном направлении, то есть снова поддерживается режим «отмотки» показаний.At the beginning of the third quarter of the mains voltage period, the triac turns out to be closed as a result of the discharge of capacitors 3 and 6, and at the base-emitter junction of transistors 2 and 5, a packet of positive pulses from the output of the second pulse power amplifier 22 operates. and 6 by the end of the third quarter of the period to a voltage of about 300 V, but with the opposite polarity. At the end of the third quarter of the period, all transistors turn out to be closed (by the action of negative bias), and the triac 7 with a short delay (of the order of 0.1-0.3 ms) opens, again turning on the series-connected capacitors 3 and 6, which are discharged into the network. At the same time, current flows in the opposite direction through the current winding of the electric meter, that is, the “unwinding” of the readings is again supported.

В дальнейшем весь описанный процесс периодически повторяется.Subsequently, the entire described process is periodically repeated.

Блок управления 8 транзисторами и симистором по своей идеологии действия аналогичен известному блоку управления [5], поэтому его функционирование специальных пояснений не требует и понятно из прилагаемых рисунков рис.3 и рис.4 совместно с его структурой, представленной на рис.2.The control unit of 8 transistors and a triac in its ideology of operation is similar to the well-known control unit [5], therefore, its operation does not require special explanations and it is clear from the attached figures Fig. 3 and Fig. 4 together with its structure shown in Fig. 2.

При прерывании тока заряда (перезаряда) конденсаторов 3 и 6 прибор учета занижает свои показания из-за фактора высокочастотности прерываний тока, а при плавном разряде этих последовательно включенных конденсаторов обратный отсчет энергии существенно возрастает, в том числе и за счет увеличенного почти вдвое напряжения их разряда.When the charge current (recharge) of capacitors 3 and 6 is interrupted, the meter lowers its readings due to the high frequency factor of current interruptions, and when the series capacitors are smoothly discharged, the energy countdown increases significantly, including due to an almost doubled discharge voltage .

Оценочные расчеты показывают, что в индукционных счетчиках учет активной энергии при включении заявляемого устройства происходит по величине, не превышающей порядка 15% от всей расходуемой энергии в активной нагрузке, что создает огромные экономические потери для поставщика электроэнергии.Evaluation calculations show that in induction meters, the active energy metering when the inventive device is turned on occurs in magnitude that does not exceed about 15% of the total energy consumed in the active load, which creates huge economic losses for the electricity supplier.

Энергетика заявляемого устройства определяется величинами емкости конденсаторов 3 и 6 при соответствующем выборе типов транзисторов и симистора по допустимым величинам токов и рабочих напряжений, а также рассеивающейся на этих элементах мощности, требующей применения средств охлаждения (радиаторов). Так, при получении безучетной мощности в используемой активной нагрузке P=2 кВт можно рассчитать необходимую величину емкостей 3 и 6 по формуле:The energy of the claimed device is determined by the capacitance values of capacitors 3 and 6 with an appropriate choice of transistor and triac types according to the allowable values of currents and operating voltages, as well as power dissipated by these elements, requiring the use of cooling means (radiators). So, when you get the power taken into account in the used active load P = 2 kW, you can calculate the required value of capacities 3 and 6 according to the formula:

P = 1,7 C U o 2 F , о т к у д а C = P / 1,7 U o 2 F

Figure 00000001
, P = 1.7 C U o 2 F , about t to at d but C = P / 1.7 U o 2 F
Figure 00000001
,

где Uo=1,41×220 В=310 В - амплитудное значение напряжения сети, F=50 Гц - частота сетевого напряжения. Тогда имеем С=2000/(1,7×96100×50)=0,000245 Ф=245 мкФ. Следует выбрать емкости 3 и 6 по 250 мкФ каждая, допускающие импульсный режим на частоте до 10 кГц (например, типа К-75) с рабочим напряжением порядка 600 В.where U o = 1.41 × 220 V = 310 V is the amplitude value of the mains voltage, F = 50 Hz is the frequency of the mains voltage. Then we have C = 2000 / (1.7 × 96 100 × 50) = 0.000245 F = 245 μF. It is necessary to choose capacitors 3 and 6 of 250 μF each, which allow a pulsed mode at a frequency of up to 10 kHz (for example, type K-75) with an operating voltage of about 600 V.

В качестве транзисторов можно использовать при этом n-p-n транзисторы, например, типа КТ 839 А, которые допускают импульсные токи до 15 А с обратным напряжением 1500 В. В качестве симистора 7 можно использовать ТС-212-16.In this case, n-p-n transistors, for example, type KT 839 A, which allow pulsed currents up to 15 A with a reverse voltage of 1500 V, can be used as transistors. As a triac 7, TS-212-16 can be used.

При создании мощных устройств, работающих при мощностях в несколько десятков киловатт в трехфазных сетях 380 В в качестве транзисторов можно рекомендовать транзисторы типа ТКД265-100-6-1, выпускаемые в ООО «Промтехнология» (г.Воронеж), а в качестве симистора использовать малогабаритный симистор ТС242-80 не ниже 10-го класса. Так, при Р=20 кВт и Uo=380 В в трехфазном включении (при трех работающих устройствах) имеем для емкости С выражение: С=20000/(3×1,7×3802×50)=0,000543 Ф=543 мкФ. При этом в устройстве используются шесть конденсаторов емкостью 550 мкФ каждый на рабочее напряжение не менее 1000 В, три симистора и 12 транзисторов названных выше типов с блоками управления раздельно по каждой паре фаз трехфазной сети. Такое устройство можно использовать для проверки индукционных счетчиков активной энергии (типа ЦЭ6803 В, Г1СЧ-4А.05.2 и др.), снабженных трансформаторами тока.When creating powerful devices operating at capacities of several tens of kilowatts in three-phase 380 V networks, transistors of the type TKD265-100-6-1, manufactured by Promtekhnologiya LLC (Voronezh), can be recommended as transistors, and use a small-sized transistor Triac TS242-80 is not lower than 10th grade. So, at P = 20 kW and U o = 380 V in three-phase switching (with three operating devices) we have for the capacitance C the expression: C = 20,000 / (3 × 1.7 × 380 2 × 50) = 0.000543 Ф = 543 uF. Moreover, the device uses six capacitors with a capacity of 550 μF each for an operating voltage of at least 1000 V, three triacs and 12 transistors of the above types with control units separately for each phase pair of a three-phase network. Such a device can be used to check induction active energy meters (type ЦЭ6803 В, Г1СЧ-4А.05.2, etc.) equipped with current transformers.

Регулировкой частоты прерываний зарядного (перезарядного) тока в генераторе 25 можно установить оптимальный режим работы устройства, при котором величина Р оказывается максимальной при выбранных параметрах элементов схемы (в частности, емкостей конденсаторов 3 и 6). Это входит в задачу проверки электросчетчиков на их чувствительность к частоте прерываний тока в нагрузке.By adjusting the frequency of interruptions of the charging (recharging) current in the generator 25, it is possible to establish the optimal mode of operation of the device at which the value of P turns out to be maximum for the selected parameters of the circuit elements (in particular, capacitors 3 and 6). This is included in the task of checking electric meters for their sensitivity to the frequency of current interruptions in the load.

Кратко рассмотрим структуру и рекомендации по выбору элементов блока управления 8 транзисторами и симистором (рис.2).We briefly consider the structure and recommendations for choosing the elements of a control unit of 8 transistors and a triac (Fig. 2).

Вторичный источник питания 32 включает выпрямители с фильтрами на выходные напряжения +5 В для питания транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) серии К155, два разнополярных источника для питания интегральных компараторов 10 и 14 (например, К521СА2) и питания усилителей мощности 20, 22 и 30 с напряжением +27 В.Secondary power supply 32 includes rectifiers with filters for +5 V output voltages for powering transistor-transistor logic (TTL) of the K155 series, two bipolar sources for supplying integrated comparators 10 and 14 (for example, K521CA2) and power amplifiers 20, 22 and 30 with a voltage of +27 V.

Вместо четырех трансформаторов 23 на ферритовом тороидальном сердечнике могут быть использованы два трансформатора с двумя раздельными вторичными обмотками в каждом. Феррит марки M2000HM-1.Instead of four transformers 23 on a ferrite toroidal core, two transformers with two separate secondary windings in each can be used. Ferrite of the M2000HM-1 brand.

Первая фазосдвитающая RC-цепочка 11 осуществляет сдвиг фазы на 45°, вторая 12 регулирует сдвиг фазы в диапазоне 40-50°.The first phase-shifting RC chain 11 carries out a phase shift of 45 °, the second 12 regulates the phase shift in the range of 40-50 °.

Регулируемые делители напряжений 9 и 13 создают на входе компараторов 10 и 14 требуемые для их работы амплитуды напряжений (не более 5 В).Adjustable voltage dividers 9 and 13 create at the input of the comparators 10 and 14 the voltage amplitudes required for their operation (not more than 5 V).

Модуляторы 19 и 21 могут выполняться на базе схемы совпадений ТТЛ, как и элементы 17 и 18 с логикой «2И» (К 155ЛИ 1). Инверторы 15 и 16 выполняются на логике «НЕ» (К155ЛН1). Сумматор-формирователь запускающих симистор импульсов 29 может быть выполнен с использованием логики «2ИЛИ» (К155ЛЛ1) с возможным использованием одновибратора на логике ТТЛ (К155АГ1) для получения запускающих импульсов, открывающих симистор в начале второй и четвертой четвертей периода сетевого напряжения, определенной длительности (например, 0,5 мс).Modulators 19 and 21 can be performed on the basis of the TTL coincidence scheme, as well as elements 17 and 18 with the logic “2I” (K 155LI 1). Inverters 15 and 16 are executed on the logic "NOT" (K155LN1). The adder-shaper of triggering triac impulses 29 can be performed using the “2OR” logic (K155LL1) with the possible use of a single vibrator on TTL logic (K155AG1) to obtain triggering pulses that open the triac at the beginning of the second and fourth quarters of the mains voltage period of a certain duration (for example 0.5 ms).

Регулируемый по частоте генератор 25 может быть создан на логике «2И-НЕ» с парой элементов и резистивно-емкостными связями (К 155 Л A3), причем подстройка частоты в диапазоне 1…5 кГц осуществляется переменным резистором. При этом в качестве усилителя-ограничителя 26 может быть использован компаратор (К521СА2), как в элементах 10 и 14.The frequency-controlled oscillator 25 can be created using the “2I-NOT” logic with a pair of elements and resistive-capacitive couplings (K 155 L A3), and frequency adjustment in the range of 1 ... 5 kHz is carried out by a variable resistor. Moreover, as a limiter amplifier 26, a comparator (K521CA2) can be used, as in elements 10 and 14.

Работа блока управления 8 исчерпывающе поясняется временными диаграммами напряжений в различных точках схемы на рис.3 и эпюрами на рис.4. В частности, важно указать на необходимость точной подстройки фазового сдвига на 90° исходного сетевого напряжения фазосдвигающими цепочками 11 и 12 для получения требуемых пакетов импульсов прерывания заряда (перезаряда) конденсаторов 3 и 6 в первой и третьей четвертях периода сетевого напряжения. Четкая работа схемы требует выполнения обязательного условия о том, чтобы симистор 7 открывался только после полного закрытия всех транзисторов 1, 2, 4 и 5, чтобы заряд этих конденсаторов не стекал через открытые транзисторы, отчего последние могут выйти из строя при недопустимо большом импульсном токе разряда. Для этого предусматривается небольшая задержка в подаче запускающих симистор импульсов относительно стробов, возникающих на выходах дифференцирующих цепей 27 и 28 и отвечающих фазам 90° и 270° в каждом периоде сетевого напряжения, при которых прекращается действие пакетов импульсов, действующих на соответствующие транзисторы, и последние закрываются отрицательным смещением, возникающим в гридликах 24.The operation of control unit 8 is fully explained by the time diagrams of voltages at various points of the circuit in Fig. 3 and diagrams in Fig. 4. In particular, it is important to indicate the need for accurate adjustment of the phase shift by 90 ° of the initial mains voltage with phase-shifting chains 11 and 12 in order to obtain the required pulse interruption (recharge) pulse packets of capacitors 3 and 6 in the first and third quarters of the mains voltage period. The accurate operation of the circuit requires that the triac 7 open only after all transistors 1, 2, 4, and 5 are completely closed, so that the charge of these capacitors does not drain through the open transistors, which can cause the latter to fail if the discharge current is unacceptably high . For this, there is a slight delay in the supply of triggers of the triac relative to the gates arising at the outputs of the differentiating circuits 27 and 28 and corresponding to the phases 90 ° and 270 ° in each period of the mains voltage, at which the pulse packets acting on the corresponding transistors cease, and the latter are closed negative bias occurring in grids 24.

Применение сверхмощной системы непосредственно после трехфазного прибора учета активной энергии индукционного типа в трансформаторной подстанции (ТП), снабжающей завод, город, поселок и т.д., приводит к занижению показаний отпускаемой потребителям электроэнергии от такой подстанции, что следует учитывать энергоснабжающим организациям при расчетах с потребителем. Возможность бесконтрольного использования потребителем такого рода устройств и определяет необходимость разработки приборов учета электроэнергии нового типа, не чувствительных к прерываниям тока нагрузки. Такие приборы учета должны вытеснить существующий в стране парк приборов учета электроэнергии, допускающих ее гигантское хищение.The use of a heavy-duty system immediately after a three-phase induction-type active energy meter in a transformer substation (TP) supplying a plant, city, village, etc., leads to an underestimation of the readings of electricity supplied to consumers from such a substation, which should be taken into account by energy supplying organizations when calculating with by consumer. The possibility of uncontrolled use of such devices by the consumer determines the need to develop a new type of energy metering devices that are not sensitive to interruptions in the load current. Such metering devices should supplant the existing in the country fleet of metering devices for electricity, allowing its gigantic theft.

ЛитератураLiterature

1. Меньших О.Ф. Способ борьбы с хищениями электроэнергии. Патент РФ № 2208795, опубл. в № 20 от 20.07.2003.1. Smaller O.F. A way to combat theft of electricity. RF patent No. 2208795, publ. in No. 20 of 07.20.2003.

2. Меньших О.Ф. Способ борьбы с хищениями электроэнергии (Способ Меньших). Патент РФ № 2308726, опубл. в № 29 от 20.10.2007.2. Smaller O.F. A way to combat the theft of electricity (Lesser Method). RF patent No. 2308726, publ. No 29 on 10.20.2007.

3. Меньших О.Ф. Устройство для проверки чувствительности электронного электросчетчика с двумя токовыми цепями с активной нагрузкой и реактивной компенсацией. Патент №2338217, опубл. №31 от 10.11.2008.3. Smaller O.F. A device for checking the sensitivity of an electronic meter with two current circuits with active load and reactive compensation. Patent No. 2,338,217, publ. No. 31 dated November 10, 2008.

4. Меньших О.Ф. Способ проверки работоспособности электронного счетчика электроэнергии с двумя токовыми измерительными цепями и схема его осуществления. Патент № 2344428, опубл. № 02 от 20.01.2009.4. Smaller O.F. A method of verifying the operability of an electronic electricity meter with two current measuring circuits and a diagram of its implementation. Patent No. 2344428, publ. No. 02 dated January 20, 2009.

5. Меньших О.Ф. Устройство проверки электросчетчиков активной энергии. Патент РФ № 2456623, опубл. № 20 от 20.07.2012.5. Smaller O.F. Device for checking electric meters of active energy. RF patent No. 2456623, publ. No. 20 dated July 20, 2012.

Данные патентного поиска Patent Search Data

RU 2338217 С1, 10.11.2008 RU 2338217 C1, 11/10/2008

RU 2190859 С2, 10.10.2002 RU 2190859 C2, 10.10.2002

RU 2181894 С1, 27.04.2002 RU 2181894 C1, 04/27/2002

RU 2178892 С2, 27.01.2002 RU 2178892 C2, 01.27.2002

SU 1781628 А1, 15.12.1992 SU 1781628 A1, 12/15/1992

SU 1780022 А1, 07.12.1992 SU 1780022 A1, 12/07/1992

SU 1422199 А1, 07.09.1988 SU 1422199 A1, 09/07/1988

US 7692421 В2, 06.04.2010 US 7692421 B2, 04/06/2010

US 6362745 В1, 26.03.2002 US 6362745 B1, 03/26/2002

ЕР 1065508 А2, 03.01.2001EP 1065508 A2 01/03/2001

Claims (1)

Мостовое устройство для поверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, содержащее коммутирующие ток заряда конденсаторов транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов, отличающееся тем, что оно выполнено по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой, параллельно подключенные к электросети, включают последовательно установленные конденсатор и двунаправленный транзисторный коммутатор из двух однотипных параллельно-встречно соединенных транзисторов, причем первая ветвь мостовой схемы подключена к фазному проводнику сети двунаправленным транзисторным коммутатором, а вторая ветвь - конденсатором, а в диагональ мостовой схемы включен управляемый симистор (двунаправленный тиристор), управление работой четырех транзисторов и симистором осуществлено от блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением. A bridge device for calibrating induction-type active energy electric meters, which contains transistors switching the charge current of the capacitors controlled from a modulated high-frequency pulse generator, characterized in that it is made according to a bridge circuit, the first and second branches of which, connected in parallel to the mains, include a capacitor in series and bidirectional transistor switch of two of the same type of parallel-counter-connected transistors, the first branch of the bridge with emy connected to the network phase conductor bidirectional transistor switch, and the second branch - a condenser, and a diagonal of the bridge circuit including control triac (bidirectional thyristor), the control operation of four transistors and triac effected by the control unit, synchronized by the mains voltage.
RU2012148346/28A 2012-11-13 2012-11-13 Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy RU2522706C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012148346/28A RU2522706C1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012148346/28A RU2522706C1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2522706C1 true RU2522706C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012148346/28A RU2522706C1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522706C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564689C1 (en) * 2014-08-12 2015-10-10 Олег Фёдорович Меньших Device for verification of inductive electric meters
RU2569178C1 (en) * 2014-08-18 2015-11-20 Олег Фёдорович Меньших Device for testing of inductive electric meters
RU2579529C1 (en) * 2015-02-09 2016-04-10 Олег Фёдорович Меньших Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU279792A1 (en) * В. С. Пашкевичюс , Ю. П. Здание METHOD OF CHECKING ELECTRIC COUNTERS
EP0988556B1 (en) * 1997-06-11 2003-02-19 ABB Metering Limited Improvements in, or relating to, electricity consumption meters
RU59263U1 (en) * 2006-06-13 2006-12-10 Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" DEVICE FOR AUTOMATED CALIBRATION OF SINGLE-PHASE ELECTRIC ENERGY METERS
RU2456623C1 (en) * 2011-04-26 2012-07-20 Олег Фёдорович Меньших Device for active energy electric metres verification

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU279792A1 (en) * В. С. Пашкевичюс , Ю. П. Здание METHOD OF CHECKING ELECTRIC COUNTERS
EP0988556B1 (en) * 1997-06-11 2003-02-19 ABB Metering Limited Improvements in, or relating to, electricity consumption meters
RU59263U1 (en) * 2006-06-13 2006-12-10 Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" DEVICE FOR AUTOMATED CALIBRATION OF SINGLE-PHASE ELECTRIC ENERGY METERS
RU2456623C1 (en) * 2011-04-26 2012-07-20 Олег Фёдорович Меньших Device for active energy electric metres verification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
07 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564689C1 (en) * 2014-08-12 2015-10-10 Олег Фёдорович Меньших Device for verification of inductive electric meters
RU2569178C1 (en) * 2014-08-18 2015-11-20 Олег Фёдорович Меньших Device for testing of inductive electric meters
RU2579529C1 (en) * 2015-02-09 2016-04-10 Олег Фёдорович Меньших Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2693295T3 (en) Reactive power management
US10305393B2 (en) Resonant power supply with self tuning
RU2522706C1 (en) Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy
RU2456623C1 (en) Device for active energy electric metres verification
RU2521763C1 (en) Control circuit for induction electricity meters
RU2577551C1 (en) Device for testing electric meters
Moosavi et al. Design and sensitivity analysis of dynamic wireless chargers for efficient energy transfer
RU2532861C1 (en) Device for testing of inductive electric meters
RU2625717C1 (en) Bridge device for inspecting electricity meters of active energy
RU2474825C1 (en) Device to inspect operation of single-phase induction electric counters
RU2521782C1 (en) Device to control electric meters
EP2451040A1 (en) Device for eliminating a dc current component circulating in a monophasic electrical grid
RU2572165C1 (en) Device for testing of electric meters
Kishore et al. Voltage sag reduction and power quality improvement using DVR
RU2521163C1 (en) Protection circuit for induction electricity meters
RU2691635C2 (en) Double-channel frequency conversion method
RU2598773C1 (en) Device for testing inductive electric meters
RU2569178C1 (en) Device for testing of inductive electric meters
RU2568936C1 (en) Electric meters operation scientific instrument
RU2579529C1 (en) Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters
RU2582881C1 (en) Bidirectional triode thyristor control device of bridge circuit for checking metering of electric power by inductive electric meters
RU2523783C1 (en) Device for electricity metering verification
CN203416173U (en) Power supply apparatus controlling power semiconductor devices valve group
Usmonov et al. Application of an auto-parametric circuit for controlling thyristor converters
RU2589940C2 (en) Device for testing inductive electric meters