RU2568936C1 - Electric meters operation scientific instrument - Google Patents
Electric meters operation scientific instrument Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568936C1 RU2568936C1 RU2014137746/28A RU2014137746A RU2568936C1 RU 2568936 C1 RU2568936 C1 RU 2568936C1 RU 2014137746/28 A RU2014137746/28 A RU 2014137746/28A RU 2014137746 A RU2014137746 A RU 2014137746A RU 2568936 C1 RU2568936 C1 RU 2568936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- bridge circuit
- period
- voltage
- time
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение создано с целью указания энергоснабжающим организациям о необходимости полной замены парка индукционных приборов учета без стопора обратного хода вращающихся алюминиевых дисков типа СО-2М, до сих пор широко распространенных по стране, поскольку они допускают возможность хищения электроэнергии путем так называемой отмотки показаний реверсированием вращения диска, а также с целью разработки электросчетчиков, не содержащих элемента перемножения текущих значений напряжения сети и тока в активной нагрузке, как это имеет место в данное время практически во всех типах выпускаемых счетчиков активной энергии, включая электронные электросчетчики.The claimed technical solution was created with the aim of instructing the energy supplying organizations to completely replace the fleet of induction metering devices without the backstop of rotating aluminum disks of the СО-2М type, which are still widespread throughout the country, since they allow the theft of electricity by the so-called rewinding of rotation reversal readings drive, as well as with the aim of developing electric meters that do not contain an element of multiplying the current values of the mains voltage and current in the active load As is the case at present in almost all types produced counters for active energy, including electronic electricity meters.
Известно, что включение к сети конденсатора емкостью C не изменяет показаний электросчетчика активной энергии, поскольку при этом электроэнергия циркулирует в сети с двойной частотой. При этом в первую четверть периода сетевого напряжения такой конденсатор заряжается до амплитудного значения U (для сети 220 В значение амплитуды U=310 В), а во второй четверти периода отдает весь свой заряд обратно в сеть. В третьей четверги периода конденсатор перезаряжается до амплитудного значения U=-310 В и в четвертой четверти снова разряжается полностью обратно в сеть. Ток заряда конденсатора в первой четверти периода (или перезаряда в третьей четверти периода) изменяется от нулевого значения при t=0 до максимального при t=T/8, где T - период колебаний сетевого напряжения, а затем к концу первой четверти периода при t=T/4 снова становится равным нулю, так как конденсатор успевает зарядиться до амплитудного напряжения сети U, учитывая малое сопротивление источника питания и линии электропередачи. Это существенно отличает ток при заряде конденсатора до амплитудного значения U в конце первой четверти периода от тока в активной нагрузке, в которой ток, напротив, растет с ростом напряжения и максимален при t=T/4, и равен при этом IMAX=U/R, где R - величина сопротивления активной нагрузки.It is known that the inclusion of a capacitor with a capacity of C in the network does not change the readings of the active energy meter, since in this case the electricity circulates in the network with a double frequency. Moreover, in the first quarter of the period of the mains voltage, such a capacitor is charged to the amplitude value U (for a 220 V network, the amplitude is U = 310 V), and in the second quarter of the period it transfers all its charge back to the network. In the third Thursday of the period, the capacitor is recharged to an amplitude value of U = -310 V and in the fourth quarter it again discharges completely back to the network. The capacitor charge current in the first quarter of the period (or overcharge in the third quarter of the period) changes from zero at t = 0 to the maximum at t = T / 8, where T is the period of fluctuation of the mains voltage, and then towards the end of the first quarter of the period at t = T / 4 again becomes equal to zero, since the capacitor manages to charge up to the amplitude voltage of the network U, given the low resistance of the power source and power line. This significantly distinguishes the current when charging the capacitor to the amplitude value U at the end of the first quarter of the period from the current in the active load, in which the current, on the contrary, increases with increasing voltage and is maximum at t = T / 4, and is equal to I MAX = U / R, where R is the resistance value of the active load.
Электросчетчик подсчитывает энергию путем перемножения мгновенных значений тока и напряжения и интегрированием результата такого перемножения за какой-либо произвольный отрезок времени. Если считать энергию за первую четверть периода 0≤t≤T/4, расходуемую фактически для заряда конденсатора C и на нагревание резистора R, одинаковой, то с учетом различия в изменении токов при заряде конденсатора C и при прохождении через резистор R в функции от изменяющегося по гармоническому закону напряжения сети можно показать, что электросчетчик по разному реагирует на эти нагрузки, занижая показания учитываемой им энергии за четверть периода при заряде конденсатора по сравнению со случаем подключения активной нагрузки, что явно видно из сравнения следующих интеграловAn electric meter calculates energy by multiplying the instantaneous values of current and voltage and integrating the result of such multiplication for any arbitrary period of time. If we assume that the energy for the first quarter of the period 0≤t≤T / 4, consumed in fact for the charge of the capacitor C and for heating the resistor R, is the same, then taking into account the difference in the change in currents during the charge of the capacitor C and when passing through the resistor R as a function of according to the harmonic law of the mains voltage, it can be shown that the meter responds differently to these loads, underestimating the readings of the energy it takes into account for a quarter of the period when the capacitor is charged, compared with the case of connecting an active load, which is clearly seen from comparing the following integrals
- при включении активной нагрузки, - when you turn on the active load,
- при включении конденсатора. - when the capacitor is turned on.
Следовательно, при одной и той же потребленной фактически энергии за четверть периода отсчет ее оказывается различным: электросчетчик занижает показания расходуемой энергии при подключении конденсатора в 0,785/0,667=1,18 раз, когда CU2/2=TU2/8R, то есть когда обеспечивается равенство потребленных энергий в конденсаторе C и в активной нагрузке R.Consequently, for the same energy consumed is actually a quarter of the period of the countdown it is different: electric meter readings lowers energy consumed by connecting the condenser to the 0.785 / 0.667 = 1.18 times as CU 2/2 = 2 the TU / 8R, ie when the equality of the energy consumed in the capacitor C and in the active load R.
Это различие отсчета позволяет создавать устройства «отмотки» показаний в счетчиках при использовании конденсаторов в качестве буферного потребителя электроэнергии, потребляющего электроэнергию как емкостный накопитель и отдающего обратно в сеть эту же энергию в том же полупериоде в интервале времени вблизи наибольшего мгновенного значения напряжения, а именно в интервале (T/4)-ΔT≤t≤(T/4)+ΔT, где T - период переменного напряжения сети (например, Τ=20 мс), ΔT=(tИМП/2)+ΔtЗАД, tИМП - длительность импульса разряда конденсатора обратно в сеть, ΔtЗАД - малое время задержки от конца заряда конденсатора за время tЗАР=(T/4)-ΔT до начала импульса разряда длительностью tИМП (см. рис. 2). В течение этого интервала разряда конденсатора в сеть напряжение находится вблизи амплитудного значения U с малым разбросом от значения UΔ до U, где UΔ=Usinω[(T/2)-tИМП)/2], где ω=2π/T - круговая частота сетевого напряжения (например, ω=314 Гц). При этом ясно, что вышеприведенные интегральные соотношения показывают, что отсчет в счетчике энергии заряда снижен по отношению к энергии разряда в 1,18 раза, то есть около 18% электроэнергии можно потреблять БЕЗУЧЕТНО, причем применительно к любым выпускаемым типам счетчиков, использующих операции перемножения мгновенных значений тока на напряжение с последующим интегрированием результатов перемножений.This difference in counting allows you to create devices for “winding up” the readings in the meters when using capacitors as a buffer consumer of electricity, consuming electricity as a capacitive storage device and transferring the same energy back to the network in the same half-period in a time interval near the highest instantaneous voltage value, namely the interval (T / 4) -ΔT≤t≤ (T / 4) + ΔT, where T is the period of the alternating voltage of the network (for example, Τ = 20 ms), ΔT = (t IMP / 2) + Δt REF , t IMP - length of the capacitor discharge pulse back to the network, Δt REF - a short delay time from the end of the capacitor charge during the time t ZAR = (T / 4) -ΔT until the start of the discharge pulse with duration t IMP (see Fig. 2). During this interval of the discharge of the capacitor into the network, the voltage is near the amplitude value U with a small spread from the value U Δ to U, where U Δ = Usinω [(T / 2) -t UTI ) / 2], where ω = 2π / T - Circular frequency of the mains voltage (e.g., ω = 314 Hz). It is clear that the above integral relations show that the readout in the charge energy meter is reduced by 1.18 times with respect to the discharge energy, that is, about 18% of the electricity can be consumed UNCONSIDERLY, and with respect to any produced types of meters using instantaneous multiplication operations values of current to voltage with subsequent integration of the results of multiplication.
Известны устройства, предназначенные для поверки электросчетчиков, в которых учет возвращаемой в сеть электроэнергии превышает учет потребляемой энергии при равенстве самих истинных значений энергии, циркулирующей из сети и в сеть через прибор учета электроэнергии [1-8].Known devices designed to verify electric meters, in which the metering of energy returned to the network exceeds the metering of consumed energy when the true values of the energy themselves circulating from the network and to the network through the metering device are equal [1-8].
Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого технического решения можно считать «Устройство для поверки индукционных приборов учета электроэнергии» [9], содержащее накопительные конденсаторы, заряжаемые прерывистым током на повышенной частоте прерываний и плавно разряжаемые обратно в сеть, а также транзисторные цепи прерывания тока и коммутации плавного разряда накопительных конденсаторов, отличающееся тем, что включает две параллельно подключенные к сети после поверяемого электросчетчика цепи из последовательно соединенных накопительного конденсатора и двунаправленного транзисторного коммутатора, образующие мостовую схему так, что накопительный конденсатор первой цепи подключен к фазному проводнику сети, а конденсатор второй цепи подключен к нулевому проводнику сети, а в диагонали этой мостовой схемы включены последовательно соединенные симистор и катушка индуктивности, причем транзисторы двунаправленных транзисторных коммутаторов указанных цепей и симистор подключены к соответствующим выходам блока управления транзисторами и симистором, синхронизация работы которого осуществляется от сети.The closest analogue (prototype) of the claimed technical solution can be considered a “Device for checking induction energy metering devices” [9], which contains storage capacitors charged with intermittent current at an increased interrupt frequency and continuously discharged back into the network, as well as transistor current interrupt and smooth switching circuits discharge of storage capacitors, characterized in that it includes two circuits connected in series from the series connected in series after being verified by the electric meter a capacitor and a bi-directional transistor switch, forming a bridge circuit so that the storage capacitor of the first circuit is connected to the phase conductor of the network, and the capacitor of the second circuit is connected to the neutral conductor of the network, and a triac and an inductor are connected in series to the diagonal of this bridge circuit, and the bi-directional transistors transistor switches of the indicated circuits and a triac connected to the corresponding outputs of the transistor and triac transistor, synchronization Started by which the network.
Кроме того, в этом устройстве его блок управления транзисторами и симистором 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 открытии симистора с малой временной задержкой - не более 0.5 мс, относительно начал второй и четвертой четвертей периодов сетевого напряжения.In addition, in this device, its transistor and triac control unit generates packets of high-frequency pulses for controlling the interruption of the charge current (recharge) of the capacitors in the first and third quarters of the mains voltage period when the triac is closed and transistors are closed in the second and fourth parts of the mains voltage period when the triac is opened with a small time delay of not more than 0.5 ms, relative to the beginning of the second and fourth quarters of the periods of the mains voltage.
Недостатками известного решения являются его повышенная сложность, связанная с необходимостью формирования пачек высокочастотных импульсов, подаваемых попеременно на пары транзисторов для обеспечения прерывистого заряда накопительных конденсаторов мостовой схемы, невозможность использования компактных энергоемких накопительных конденсаторов электролитического типа (монополярных) из-за перезаряда таких конденсаторов при работе устройства-прототипа для положительных и отрицательных полупериодов сетевого напряжения и снижение эффективности работы вследствие разряда накопительных конденсаторов обратно в сеть в течение всей четверти (второй и четвертой) периодов, когда напряжение изменяется в сети от амплитудного значения (+/-) U до нулевого.The disadvantages of the known solution are its increased complexity associated with the need to form packs of high-frequency pulses supplied alternately to the pairs of transistors to provide an intermittent charge of the storage capacitors of the bridge circuit, the inability to use compact energy-intensive storage capacitors of the electrolytic type (monopolar) due to overcharging of such capacitors during operation of the device prototype for positive and negative half-periods of mains voltage and reduction ffektivnosti work back to the network during the entire quarter due to discharge storage capacitor (second and fourth) periods when the network voltage varies from an amplitude value (+/-) U to zero.
Указанные недостатки известного решения устранены в заявляемом приборе.These disadvantages of the known solutions are eliminated in the inventive device.
Целями изобретения являются упрощение конструкции и увеличение его энергетической эффективности.The objectives of the invention are to simplify the design and increase its energy efficiency.
Поставленные цели достигаются в приборе для исследования работы электросчетчиков, действие которых основано на перемножении мгновенных значений напряжения сети на ток в активной нагрузке с последующим интегрированием результатов этих перемножений во времени, содержащем подключенную через поверяемый электросчетчик к сети переменного тока мостовую схему из параллельно соединенных двух ветвей из последовательно соединенных накопительного конденсатора и силового транзистора с включенными в диагонали мостовой схемы последовательно соединенными тиристором и катушкой индуктивности (дросселем), причем в первой ветви мостовой схемы к фазному проводнику подключен накопительный конденсатор, а во второй ветви - силовой транзистор, кроме того, прибор включает блок управления силовыми транзисторами и тиристором, отличающемся тем, что в качестве накопительных использованы однополярные компактные и энергоемкие электролитические конденсаторы, а в блоке управления силовыми транзисторами и тиристором формируются прямоугольные импульсы открытия силовых транзисторов длительностью (T/4)-ΔT, где ΔT<T/16, для каждого положительного полупериода сетевого напряжения, а также импульсы запуска тиристора, задержанного по времени от моментов времени (T/4)-ΔT в каждом положительном полупериоде сетевого напряжения на малую величину ΔtЗАД=ΔT-(ΔtИМП/2)<<T/16.The set goals are achieved in a device for studying the operation of electric meters, the action of which is based on multiplying the instantaneous values of the mains voltage by the current in the active load, followed by integrating the results of these multiplications in time, containing a bridge circuit connected through a verified electric meter to the AC mains from two connected branches from series-connected storage capacitor and power transistor in series with the diagonals of the bridge circuit connected by a thyristor and an inductor (inductor), and in the first branch of the bridge circuit, a storage capacitor is connected to the phase conductor, and in the second branch - a power transistor, in addition, the device includes a control unit for power transistors and a thyristor, characterized in that used as storage unipolar compact and energy-intensive electrolytic capacitors, and rectangular pulses of opening the power transistors of the duration are formed in the power transistor and thyristor control unit (T / 4) -ΔT, where ΔT <T / 16, for each positive half-period of the mains voltage, as well as the triggering pulses of the thyristor, delayed in time from the times (T / 4) -ΔT in each positive half-period of the mains voltage to small Δt REF = ΔT- (Δt IMP / 2) << T / 16.
Достижение целей изобретения объясняется простотой формирования импульсов управления открыванием силовых транзисторов мостовой схемы, применением электролитических конденсаторов и формированием импульсов разряда накопительных конденсаторов, центрально симметричных моментам времени T/4 для каждого из положительных полупериодов сетевого напряжения, для которых напряжение, воздействующее на перемножитель электросчетчика, является максимальным, притом существенно большим, чем амплитудное значение U сетевого напряжения благодаря последовательному включению тиристором двух заряженных накопительных конденсаторов мостовой схемы в моменты времени (T/4)-ΔT+ΔtЗАД в каждом из положительных полупериодов сетевого напряжения, что существенно увеличивает обратный учет электроэнергии счетчиком по сравнению с прямым учетом электроэнергии. Открытие тиристора производится с небольшой задержкой ΔtЗАД<<ΔT после закрытия силовых транзисторов, что исключает разряд накопительных конденсаторов через силовые транзисторы.The achievement of the objectives of the invention is explained by the simplicity of the formation of control pulses for opening the power transistors of the bridge circuit, the use of electrolytic capacitors and the formation of discharge pulses of storage capacitors, centrally symmetric to the time T / 4 for each of the positive half-periods of the mains voltage, for which the voltage acting on the multiplier of the electric meter is maximum Moreover, significantly larger than the amplitude value U of the mains voltage due to consequently turning on the thyristor of two charged storage capacitors of the bridge circuit at time points (T / 4) -ΔT + Δt REAR in each of the positive half-periods of the mains voltage, which significantly increases the counting of electricity by the counter in comparison with direct accounting of electricity. The thyristor is opened with a small delay Δt REF << ΔT after closing the power transistors, which eliminates the discharge of storage capacitors through power transistors.
На рис. 1 приведена схема устройства, на рис. 2 представлены временные диаграммы, на рис. 3 показана блок-схема блока управления силовыми транзисторами и тиристором, прописными буквами русского алфавита указаны связи этого блока с элементами мостовой схемы, а на рис. 4 показан фрагмент блока управления - его фазосдвигающая цепь, обеспечивающая сдвиг по фазе сетевого напряжения на угол Δφ=ω[(T/4)-ΔT].In fig. 1 shows a diagram of the device, in Fig. 2 shows time diagrams, in fig. Figure 3 shows a block diagram of a power transistor and thyristor control unit, the capital letters of the Russian alphabet indicate the relationship of this unit with elements of a bridge circuit, and in fig. Figure 4 shows a fragment of the control unit — its phase-shifting circuit, which provides a phase shift of the mains voltage by an angle Δφ = ω [(T / 4) -ΔT].
На рис. 1 указаны следующие компоненты:In fig. 1 the following components are indicated:
1 - накопительный конденсатор первой цепи мостовой схемы (емкостью C),1 - storage capacitor of the first circuit of the bridge circuit (capacity C),
2 - силовой транзисторный коммутатор первой цепи мостовой схемы,2 - power transistor switch of the first circuit of the bridge circuit,
3 - силовой транзисторный коммутатор второй цепи мостовой схемы,3 - power transistor switch of the second circuit of the bridge circuit,
4 - накопительный конденсатор второй цепи мостовой схемы (емкостью C),4 - storage capacitor of the second circuit of the bridge circuit (capacity C),
5 - тиристор диагональной цепи мостовой схемы,5 - thyristor of the diagonal circuit of the bridge circuit,
6 - катушка индуктивности (дроссель) диагональной цепи мостовой схемы (индуктивность L),6 - inductance coil (inductor) of the diagonal circuit of the bridge circuit (inductance L),
7 - блок управления транзисторами и тиристором.7 - control unit transistors and thyristor.
На рис. 2 показаны временные диаграммы для положительных полупериодов сетевого напряжения u(t)-Usinωt в интервале времени 0≤t≤T/2, тока заряда i(t)ЗАР накопительных конденсаторов 1 и 4 через открытые транзисторы 2 и 3 в течение интервала времени (T/4)-ΔT, а также тока их разряда обратно в сеть i(t)РАЗР в течение интервала времени [(T/2)-tИМП]/2+ΔtЗАД≤t≤[(T/2)+tИМП)]/2. В интервале времени действия разрядного тока последовательно соединенных накопительных конденсаторов 1 и 4 с помощью открытого тиристора 5 напряжение на перемножителе счетчика существенно возрастает до величины U+UΔ, где ΔU<U, за счет действия индуктивности дросселя 6, уменьшающего ток разряда и затягивающего его во времени до величины tИМП с учетом действия резонанса напряжения при выполнении условия tИМП=2π(LC/2)1/2 практически в апериодическом режиме из-за малой величины добротности такого резонансного контура (порядка единицы). При снижении разрядного тока почти до нулевой величины тиристор 5 автоматически закрывается в силу его известных свойств, и процесс разряда прекращается. Возникающая эдс обратной полярности в дросселе 6 при закрытии тиристора 5 гасится к следующему положительному полупериоду за время T-tИМП. Тиристор 5 должен выдерживать обратное напряжение, несколько большее двойной амплитуды сетевого напряжения 2U.In fig. 2 shows time diagrams for positive half-periods of the mains voltage u (t) -Usinωt in the time interval 0≤t≤T / 2, charge current i (t) ZAR of the storage capacitors 1 and 4 through
На рис. 3 представлена блок-схема управляющего силовыми транзисторами и тиристором блока. Блок состоит из следующих элементов и узлов:In fig. 3 is a block diagram of a power transistor and thyristor control unit. The block consists of the following elements and nodes:
8 - первого регулируемого делителя напряжения сети,8 - the first adjustable voltage divider network
9 - второго делителя напряжения сети для фазосдвигающей цепи,9 - the second voltage divider network phase-shifting circuit,
10 - фазосдвигающей RC-цепи, подключенной ко второму делителю 9,10 - phase-shifting RC circuit connected to the
11 - второго регулируемого делителя фазосдвигающей RC-цепи,11 is a second adjustable divider phase-shifting RC circuit,
12 - первого компаратора12 - the first comparator
13 - второго компаратора,13 - second comparator,
14 - первого инвертора (схемы «НЕ»),14 - the first inverter (circuit "NOT"),
15 - схемы совпадений (схемы «И»),15 - coincidence patterns ("I" patterns),
16 - второго инвертора (схемы «НЕ»),16 - second inverter (circuit "NOT"),
17 - элемента временной задержки на ΔtЗАД,17 - element time delay on Δt ZAD ,
18 - формирователя короткого импульса, запускающего тиристор,18 - shaper short pulse starting the thyristor,
19 - импульсного усилителя запуска тиристора,19 - pulse amplifier thyristor start,
20 - импульсного трансформатора запуска тиристора, например ферритового,20 - pulse transformer start thyristor, such as ferrite,
21 - усилителя импульсов длительностью (T/4)-ΔT открытия силовых транзисторов,21 - pulse amplifier of duration (T / 4) -ΔT opening power transistors,
22 - трансформатора импульсов усилителя 21, например, на железном сердечнике,22 - pulse transformer of the
23 - резисторов ограничения тока базы силовых транзисторов 2 и 3 и управляющего перехода тиристора 5,23 - resistors for limiting the current base of
24 - конденсаторов гридликов в базовых цепях силовых транзисторов (для удержания закрытыми силовых транзисторов в интервалах времени (T/4)-ΔT≤t≤T).24 - grid capacitors in the base circuits of power transistors (for keeping power transistors closed in time intervals (T / 4) -ΔT≤t≤T).
На рис. 4 представлен фрагмент блока управления (рис. 3) - фазосдвигающей цепи, в котором напряжение сети понижается делителем 9 из резисторов R1 и R2. В первом звене R3C1 осуществляется сдвиг фазы сниженного по величине сетевого напряжения с регулировкой фазы в пределах 30°≤Δφ1≤40°, а во втором звене R4C2 - на Δφ2=45° с регулировкой уровня напряжения резистором R4, Поэтому общий сдвиг по фазе Δφ=Δφ1+Δφ2=ω[(T/4)-ΔT] регулируется в пределах от 75° до 85°, определяя тем самым ширину импульса разряда ΔtИМП.In fig. Figure 4 shows a fragment of the control unit (Fig. 3), a phase-shifting circuit in which the mains voltage is reduced by a
Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.
Пусть сдвиг фазы Δφ=ω[(T/4)-ΔT] регулировкой резистора R3 (рис. 4) определяет время заряда накопительных конденсаторов 1 и 4 через открытые силовые транзисторы 2 и 3.Let the phase shift Δφ = ω [(T / 4) -ΔT] by adjusting the resistor R 3 (Fig. 4) determine the charging time of the storage capacitors 1 and 4 through
Напряжение на конденсаторах 1 и 4 при их заряде доходит до величины U*<U, равной U*=sinω[(T/4)-ΔT]>Usin(3ωT/16). С учетом малой временной задержки ΔtЗАД<<T/16 напряжение UΔ становится чуть больше напряжения U* и близко к амплитудному значению напряжения сети U.The voltage across the capacitors 1 and 4 when they are charged reaches the value U * <U equal to U * = sinω [(T / 4) -ΔT]> Usin (3ωT / 16). Given the small time delay Δt REF << T / 16, the voltage U Δ becomes slightly higher than the voltage U * and is close to the amplitude value of the network voltage U.
При включении тиристора 5 при непроводящих силовых транзисторах 2 и 3 напряжения на накопительных конденсаторах складываются, и их напряжение равно 2U*≈2Usin(3ωT/16)=1,848U. При U=310 В напряжение на последовательно включенных конденсаторах равно U∑=1,848∗310=573 В. Это напряжение имеет тот же знак (положительный), как и мгновенные значения напряжения сети в диапазоне времени разряда конденсаторов обратно в сеть. Это означает, что ток разряда последовательно включенных конденсаторов 1 и 4 пойдет в обратную сторону через электросчетчик, а напряжение на перемножающем элементе счетчика будет возрастать по квазигармоническому закону с учетом действия индуктивности дросселя 6 до величины U+UΔ<U∑=573 В, например до величины около 500 В, то есть в среднем на 200 В больше амплитудного напряжения сети в максимуме при t=T/4. Максимум значения тока разряда обратно в сеть естественно будет определяться внутренним сопротивлением источника и линии электропередачи, включая воздушную линию (ВЛ) или подземный кабель и ввод к потребителю от ВЛ (кабеля). Неопределенность этой величины сопротивления делает невозможным точный аналитический расчет погрешности учета электроэнергии счетчиками различных типов (индукционных и цифровых).When thyristor 5 is turned on with
Однако ясно, что непременно соблюдается сильное неравенство вида:However, it is clear that a strong inequality of the form is certainly observed:
, где напряжение u(t) в правой части неравенства учитывает прибавку с амплитудой, существенно большей, чем амплитуда U (например, с амплитудой U+UΔ около 500 В). При этом очевидно, что отношение правой части указанного неравенства к его левой части будет существенно больше 1,18. Можно полагать, что применение данного устройства может наполовину снизить правильный учет потребляемой активной энергии (если указанное отношение интегралов принять равным 2) при относительной его простоте. , where the voltage u (t) on the right-hand side of the inequality takes into account the increase with an amplitude significantly larger than the amplitude U (for example, with an amplitude U + U Δ of about 500 V). It is obvious that the ratio of the right-hand side of the indicated inequality to its left-hand side will be significantly greater than 1.18. It can be assumed that the use of this device can halve the correct accounting of the consumed active energy (if the indicated ratio of the integrals is taken equal to 2) with its relative simplicity.
Следует отметить, что применение данного прибора в целях «отмотки» показаний электросчетчиков недобросовестными пользователями приводит к некоторому повышению напряжения в сети, что необходимо учитывать влияние такой искаженной сети на качество работы электроприборов, таких как холодильники, телевизоры, компьютеры и другие электронные приборы и устройства, включающие двигатели переменного тока (например, в холодильниках).It should be noted that the use of this device in order to “rewind” the readings of electric meters by unscrupulous users leads to a certain increase in the voltage in the network, which must take into account the effect of such a distorted network on the quality of electrical appliances, such as refrigerators, televisions, computers and other electronic devices and devices, including AC motors (for example, in refrigerators).
Средняя мощность, потребляемая мостовой схемой с конденсаторами 1 и 4, например, емкостью C=1000 мкФ, равна PЗАР=CU2/T=0,001∗3102/0,02=4805 Вт. Если полагать, что средняя мощность разряда PРАЗР, УЧИТЫВАЕМАЯ СЧЕТЧИКОМ при работе заявляемого прибора, оказывается вдвое больше средней мощности заряда PЗАР, то средняя мощность «отмотки» будет составлять порядка 4,8 кВт. При работе такого устройства по 6 часов в сутки (в ночное время) «отмотка» в индукционных счетчиках без стопора обратного хода типа СО-2М составит неучитываемые потери энергии 28,8 кВт∗час/сутки. Ценовые потери энергоснабжающей организации в месяц при тарифе 4 р/кВт∗час составят около 3500 рублей. В случае установки у потребителей электросчетчиков со стопором обратного хода диска в индукционных счетчиках или электронных счетчиков «отмотка» показаний сводится к замедлению темпа учета электроэнергии при потреблении мощности более 4,8 кВт либо к полной остановке учета, если средняя потребляемая мощность меньше или равна 4,8 кВт.The average power consumed by the bridge circuit with capacitors 1 and 4, for example, with a capacitance of C = 1000 μF, is P ZAR = CU 2 / T = 0.001 ∗ 310 2 / 0.02 = 4805 W. If we assume that the average discharge power P PIT , TAKEN BY THE COUNTER during operation of the inventive device, turns out to be twice as large as the average charge power P ZAR , then the average “unwind” power will be about 4.8 kW. When such a device operates for 6 hours a day (at night), “unwinding” in induction meters without a CO-2M backstop will amount to unaccounted for energy losses of 28.8 kW * hour / day. Price losses of the energy supplying organization per month at a rate of 4 r / kW * hour will amount to about 3,500 rubles. If consumers install electric meters with a backstop disc in induction meters or electronic meters, “rewinding” of the readings reduces to a slowdown in the rate of electricity metering when power consumption is more than 4.8 kW or to a complete stop of metering if the average power consumption is less than or equal to 4, 8 kW
Величина индуктивности дросселя 6 вычисляется как L≈0,01T2/4π2C, и при емкости конденсаторов 1 и 4 C=0,001 Φ получим L=0,01∗0,0004/4∗9,86∗0,001≈0,0001 Гн = 0,1 мГн. Волновое сопротивление такого контура равно ρ=(L/C)1/2=0,32 Ом, что указывает на низкую его добротность Q=ρ/r, где r - активное сопротивление дросселя 6 и линии электропередачи.The inductance of inductor 6 is calculated as L≈0.01T 2 / 4π 2 C, and for capacitors 1 and 4 C = 0.001 Φ we get L = 0.01 ∗ 0.0004 / 4 ∗ 9.86 ∗ 0.001≈0.0001 GN = 0.1 mH. The wave impedance of such a circuit is ρ = (L / C) 1/2 = 0.32 Ohm, which indicates its low Q factor Q = ρ / r, where r is the active resistance of the inductor 6 and the power line.
Кратко рассмотрим процесс формирования импульсов управления в блоке на рис. 3.Briefly consider the process of forming control pulses in the block in Fig. 3.
Компаратор 12 вырабатывает положительные прямоугольные импульсы длительностью T/4 с частотой повторения сетевого напряжения F=ω/2π. Компаратор 13 вырабатывает такие же импульсы, но сдвинутые по времени на (T/4)-ΔT. С помощью инвертора 14 эти импульсы, оставаясь положительными, смещаются влево по оси времени на половину периода T/2. Положительные импульсы, следующие с выхода компаратора 12 и инвертора 14, поступают на вход схемы совпадений 15, в результате чего на ее выходе образуется периодическая последовательность положительных импульсов длительностью (T/4)-ΔT. Эти импульсы усиливаются в усилителе импульсов 21 с трансформаторными раздельными выходными обмотками с гридликами на резисторах 23 и конденсаторах 24 электролитического типа с постоянной времени таких гридликов порядка 15 мс, что позволяет удерживать отрицательный потенциал на базах силовых транзисторов 2 и 3 в течение времени T-(T/4)+ΔT. Сигнал с выхода схемы совпадений 15 также поступает на второй инвертор 16 и далее на элемент 17 временной задержки на ΔtЗАД, который может представлять собой дифференцирующую RC-цепь. Положительные импульсы с выхода дифференцирующей цепи оказываются привязанными к спаду импульсов, образующихся на выходе схемы совпадений 15. Фронт этих импульсов оказывается несколько сдвинутым от фронта импульсов на выходе элемента 16 на малую величину задержки ΔtЗАД, и им запускается формирователь 18 короткого импульса, запускающего тиристор 5, с трансформаторным выходом на ферритовом трансформаторе 22. Величина задержки ΔtЗАД достаточна для надежного запирания силовых транзисторов 2 и 3 до отпирания тиристора 5.The
В состав устройства также включен блок питания микросхем и усилителей импульсных сигналов, не указанный на рисунках. Этот блок питается от сети.The device also includes a power supply for microchips and pulse signal amplifiers, not shown in the figures. This unit is powered by mains.
Необходимо отметить, что недавно рекламируемое в Интернете устройство снижения показаний электросчетчиков приблизительно на 50% с массой 125 грамм есть не что иное, как полнейшее шарлатанство и обман потребителей, ничего не имеющее общего с наукой. Цель такой рекламы - кража средств у покупателей этого устройства. Именно поэтому продавец не указывает своих реквизитов, не приводит никакого понятного технически описания и схемы устройства, рассчитывая только на доверчивость покупателей и обманные комментарии множества якобы довольных покупкой этого изделия.It should be noted that the recently advertised on the Internet device to reduce the readings of electricity meters by about 50% with a mass of 125 grams is nothing more than utter quackery and consumer fraud, which has nothing to do with science. The purpose of such advertising is to steal funds from buyers of this device. That is why the seller does not indicate his details, does not provide any technically understandable description and diagram of the device, relying only on the credulity of buyers and deceptive comments of many allegedly satisfied with the purchase of this product.
Заявляемое устройство предназначено для разработчиков электросчетчиков, в основе действия которых не должны быть положены операции перемножения мгновенных значений напряжения на ток активной нагрузки и интегрирования результатов такого перемножения во времени.The inventive device is intended for developers of electric meters, the basis of which should not be based on the operation of multiplying the instantaneous voltage values by the current of the active load and integrating the results of such multiplication in time.
ЛитератураLiterature
1. Меньших О.Ф. Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков, Патент №2474825, опубл. в бюлл. №4 от 10.02.2013.1. Smaller O.F. A device for checking the operation of single-phase induction electric meters, Patent No. 2474825, publ. in the bull. No 4 on 02/10/2013.
2. Меньших О.Ф. Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, Патент №2522706, опубл. в №20 от 20.07.2014.2. Smaller O.F. Bridge device for checking electric meters of active energy of induction type, Patent No. 2522706, publ. in No. 20 of 07/20/2014.
3. Меньших О.Ф. Способ компенсации потерь в конце длинной линии электропередачи. Патент №2512706, опубл. в №10 от 10.04.2014.3. Smaller O.F. A method of compensating for losses at the end of a long power line. Patent No. 2512706, publ. No. 10 dated 04/10/2014.
4. Меньших О.Ф. Устройство вольтдобавки электросети, Патент №2517203, опубл. в №15 от 27.05.2014.4. Smaller O.F. The device voltaddavki electric network, Patent No. 2517203, publ. No. 15 dated 05/27/2014.
5. Меньших О.Ф. Устройство для контроля электросчетчиков, Патент №2521782, опубл. в №19 от 10.07.2014.5. Smaller O.F. Device for monitoring electric meters, Patent No. 2521782, publ. No. 19 dated 07/10/2014.
6. Меньших О.Ф. Вольтдобавочное устройство для трехфазной линии электропередачи, Патент №2515049, опубл. в №13 от 10.05.2014.6. Smaller O.F. Booster device for a three-phase power line, Patent No. 2515049, publ. No 13 on 05/10/2014.
7. Меньших О.Ф, Система стабилизации напряжения на протяженной линии электропередачи, Патент №2520311, опубл. в №17 от 20.06.2014.7. Smaller O. F., System for stabilizing the voltage on an extended power line, Patent No. 2520311, publ. No. 17 dated 06/20/2014.
8. Меньших О.Ф. Устройство для исследования работы индукционных электросчетчиков, Патент №2523109, опубл. в №20 от 20.07.2014.8. Smaller O.F. A device for studying the operation of induction electric meters, Patent No. 2523109, publ. in No. 20 of 07/20/2014.
9. Меньших О.Ф. Устройство для поверки индукционных приборов учета электроэнергии, Патент №2521307, опубл. в №18 от 27.06.14 (прототип).9. Smaller O.F. A device for checking induction electricity meters, Patent No. 2521307, publ. No. 18 dated 06/27/14 (prototype).
Данные патентного поискаPatent Search Data
RU 2338217 C1, 10.11.2008 RU 2338217 C1, 11/10/2008
RU 2181894 C1, 27.04.2002 RU 2181894 C1, 04/27/2002
RU 2190859 C2, 10.10.2002RU 2190859 C2, 10/10/2002
RU 2178892 C2, 27.01.2002 RU 2178892 C2, 01.27.2002
SU 1781628 A1, 15.12.1992 SU 1781628 A1, 12/15/1992
SU 1780022 A1, 07.12.1992SU 1780022 A1, 12/07/1992
SU 1422199 A1, 07.09.1988 SU 1422199 A1, 09/07/1988
US 7692421 B2, 06.04.2010 US 7692421 B2 04/06/2010
US 6362745 B1, 26.03.2002US 6362745 B1, 03/26/2002
EP 1065508 A2, 03.01.2001.EP 1065508 A2, 01/03/2001.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137746/28A RU2568936C1 (en) | 2014-09-17 | 2014-09-17 | Electric meters operation scientific instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137746/28A RU2568936C1 (en) | 2014-09-17 | 2014-09-17 | Electric meters operation scientific instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568936C1 true RU2568936C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014137746/28A RU2568936C1 (en) | 2014-09-17 | 2014-09-17 | Electric meters operation scientific instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568936C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108258948A (en) * | 2018-01-23 | 2018-07-06 | 华中科技大学 | A kind of magneto umber of turn dynamic configuration circuit and control method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6362745B1 (en) * | 1997-03-26 | 2002-03-26 | Comverge Technologies, Inc. | Method of detecting tamper of an electric meter |
US7692421B2 (en) * | 2004-06-15 | 2010-04-06 | Enel Distribuzione S.P.A. | Control meter with safety deactivation |
RU2521307C1 (en) * | 2013-02-04 | 2014-06-27 | Олег Фёдорович Меньших | Calibration device for induction electricity meters |
RU2523109C1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-07-20 | Олег Фёдорович Меньших | Induction supply metre analyser |
-
2014
- 2014-09-17 RU RU2014137746/28A patent/RU2568936C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6362745B1 (en) * | 1997-03-26 | 2002-03-26 | Comverge Technologies, Inc. | Method of detecting tamper of an electric meter |
US7692421B2 (en) * | 2004-06-15 | 2010-04-06 | Enel Distribuzione S.P.A. | Control meter with safety deactivation |
RU2521307C1 (en) * | 2013-02-04 | 2014-06-27 | Олег Фёдорович Меньших | Calibration device for induction electricity meters |
RU2523109C1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-07-20 | Олег Фёдорович Меньших | Induction supply metre analyser |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108258948A (en) * | 2018-01-23 | 2018-07-06 | 华中科技大学 | A kind of magneto umber of turn dynamic configuration circuit and control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8193787B2 (en) | System and method for regulating RMS voltage delivered to a load | |
US20080315685A1 (en) | Energy Converter System With Reactive-Power-Management | |
Uddin et al. | A high capacity synchronous buck converter for highly efficient and lightweight charger of electric easy bikes | |
RU2521763C1 (en) | Control circuit for induction electricity meters | |
RU2577551C1 (en) | Device for testing electric meters | |
RU2456623C1 (en) | Device for active energy electric metres verification | |
RU2568936C1 (en) | Electric meters operation scientific instrument | |
TWI533556B (en) | Battery charger having battery voltage detector and controlling method thereof | |
US9673749B2 (en) | Power equipment and harmonic suppression method in power equipment | |
RU2523109C1 (en) | Induction supply metre analyser | |
RU2522706C1 (en) | Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy | |
RU2521782C1 (en) | Device to control electric meters | |
RU2532861C1 (en) | Device for testing of inductive electric meters | |
RU2474825C1 (en) | Device to inspect operation of single-phase induction electric counters | |
RU2572165C1 (en) | Device for testing of electric meters | |
RU2564689C1 (en) | Device for verification of inductive electric meters | |
RU2582881C1 (en) | Bidirectional triode thyristor control device of bridge circuit for checking metering of electric power by inductive electric meters | |
RU2569178C1 (en) | Device for testing of inductive electric meters | |
RU2521163C1 (en) | Protection circuit for induction electricity meters | |
RU2552541C1 (en) | Device for verification of electricity metering by induction electricity meters | |
RU2625717C1 (en) | Bridge device for inspecting electricity meters of active energy | |
RU2523783C1 (en) | Device for electricity metering verification | |
RU2343623C1 (en) | Bridge voltage inverter with transformer protection against unilateral saturation | |
RU2589940C2 (en) | Device for testing inductive electric meters | |
RU2581186C1 (en) | Full-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power |