RU2577551C1

RU2577551C1 - Device for testing electric meters

Info

Publication number: RU2577551C1
Application number: RU2015101283/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Фёдорович Меньших
Original assignee: Олег Фёдорович Меньших
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2016-03-20

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention can be used for assessing the suitability of electric meters of electric power takeoff from uncontrolled power power networks. Proposed device made in bridge circuit with control unit, is characterised by that power transistors of the bridge circuit are replaced to thyristors brought pulses tied in time to the beginning of positive half-wave of mains voltage, and automatically lockable to end of the first quarter of each period of mains voltage, after which opens thyristor in diagonal of bridge circuit with a pulse lagged in time by a value equal to or more large quarter of period of mains voltage relative to the beginning of positive half-cycles of mains voltage, also note here that starting charge of storage capacitors thyristors pulses are generated in control unit connected in series the first comparator, the first inverter, the first differentiating circuit and the first and second pulse amplifiers with two outputs of transformer and thyristor start pulses diagonal of bridge circuit are formed in control unit of phase-shifting circuit by the value of phase shift of the AC mains voltage, the second comparator, second inverter and the third pulse amplifier with transformer output.

EFFECT: simplified device design and increased operating reliability of the half-wave type bridge circuit.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной электротехники и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии из энергетических электросетей.The invention relates to the field of measuring electrical engineering and can be used to assess the suitability of newly developed electricity meters from uncontrolled selection of electricity from power networks.

Известны устройства для проверки электросчетчиков [1-5].Known devices for checking electricity meters [1-5].

Ближайшим аналогом к заявляемому техническому решению (прототипом) является «Устройство для проверки индукционных приборов учета электроэнергии» по Патенту РФ №2521307, опубл. в №18 от 27.06.2014 [5], содержащее накопительные конденсаторы, заряжаемые прерывистым током на повышенной частоте прерываний и плавно разряжаемых 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 проверяемого 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 to the claimed technical solution (prototype) is a "Device for checking induction meters of electricity metering" according to RF Patent No. 2521307, publ. in No. 18 dated 06/27/2014 [5], which contains storage capacitors charged with intermittent current at an increased interrupt frequency and smoothly discharged back to the network, as well as transistor current interrupting and switching circuits for the smooth discharge of storage capacitors, characterized in that it includes two parallel connected to the network after the tested electric meter circuits from series-connected storage capacitor and bidirectional transistor switch, forming a bridge circuit so that the storage capacitor is not The main 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 transistors of bidirectional transistor switches of these circuits and a triac are connected to the corresponding outputs of the transistor control unit and triac , the synchronization of which is carried out from the network.

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 закрытием транзисторов во второй и четвертой частях периода сетевого напряжения при открытии симистора с малой временной задержкой, например не более 0,5 мс, относительно начал второй и четвертой четвертей периодов сетевого напряжения.The transistor and triac control unit generates packets of high-frequency impulses to control the interruption of the charge current (charge) 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 when the triac is opened with a short time delay, for example, more than 0.5 ms, relative to the beginning of the second and fourth quarters of the periods of the mains voltage.

Недостатком известного устройства является его сложность при выполнении и налаживании блока управления. В частности, перед началом разряда последовательно соединяемых накопительных конденсаторов с помощью симистора необходимо обязательно надежно закрыть транзисторы мостовой схемы, через которые осуществляется заряд накопительных конденсаторов, так как в противном случае эти транзисторы выходят из строя разрядным током каждого из накопительных конденсаторов.A disadvantage of the known device is its complexity in the implementation and establishment of the control unit. In particular, before starting the discharge of series-connected storage capacitors with a triac, it is necessary to reliably close the bridge transistors through which the storage capacitors are charged, since otherwise these transistors will fail with the discharge current of each of the storage capacitors.

Целями изобретения являются упрощение устройства и повышение надежности его работы при выполнении устройства по однополупериодной схеме мостового типа.The objectives of the invention are to simplify the device and increase the reliability of its operation when performing the device according to a half-wave circuit of the bridge type.

Указанные цели достигаются в заявляемом устройстве для проверки электросчетчиков, выполненном по мостовой схеме с блоком управления, отличающемся тем, что силовые транзисторы мостовой схемы заменены на тиристоры, включаемые импульсами, привязанными по времени к началу положительной полуволны сетевого напряжения, и автоматически запираемые к концу первой четверти каждого периода сетевого напряжения, после чего открывается тиристор в диагонали мостовой схемы импульсом, задержанным по времени на величину, равную или несколько большую четверти периода сетевого напряжения относительно начала положительных полупериодов сетевого напряжения, при этом импульсы запуска тиристоров заряда накопительных конденсаторов формируются в блоке управления из последовательно соединенных первого компаратора, первого инвертора, первой дифференцирующей цепи и первого и второго импульсных усилителей с двумя трансформаторными выходами, а импульсы запуска тиристора диагональной цепи мостовой схемы формируются в блоке управления из последовательно связанных фазосдвигающей цепи на величину сдвига фазы переменного сетевого напряжения Δφ≥π/2, второго компаратора, второго инвертора и третьего импульсного усилителя с трансформаторным выходом.These goals are achieved in the inventive device for checking electric meters, made according to the bridge circuit with a control unit, characterized in that the power transistors of the bridge circuit are replaced by thyristors, switched on by pulses, tied in time to the beginning of the positive half-wave of the mains voltage, and automatically locked by the end of the first quarter each period of the mains voltage, after which the thyristor opens in the diagonal of the bridge circuit with a pulse delayed in time by an amount equal to or slightly larger a quarter of the mains voltage period relative to the beginning of the positive half-periods of the mains voltage, while the triggering pulses of the storage thyristor charge thyristors are formed in the control unit from the first comparator, the first inverter, the first differentiating circuit and the first and second pulse amplifiers with two transformer outputs, and the thyristor triggering pulses the diagonal circuit of the bridge circuit are formed in the control unit from sequentially connected phase-shifting circuit to alternating phase shift mask of the mains voltage Δφ≥π / 2, the second comparator, the second inverter and a third pulse amplifier with transformer output.

Обеспечение поставленных целей в таком устройстве достигается заменой силовых транзисторов мостовой схемы на тиристоры, поскольку последние к концу четверти положительного полупериода сетевого напряжения закрываются автоматически без использования средств со стороны блока управления, что существенно упрощает конструкцию последнего и способствует повышению надежности работы устройства.The achievement of the goals in such a device is achieved by replacing the power transistors of the bridge circuit with thyristors, since at the end of the quarter of the positive half-period of the mains voltage they close automatically without using funds from the control unit, which greatly simplifies the design of the latter and improves the reliability of the device.

Схема устройства приведена на рис. 1. На рис. 2 показаны графики напряжений и токов в различных участках схемы. На рис. 3 приведена одна из возможных простых схем импульсного усилителя на транзисторах.The device diagram is shown in Fig. 1. In fig. 2 shows graphs of voltages and currents in various parts of the circuit. In fig. Figure 3 shows one possible simple circuitry for a pulsed transistor amplifier.

Схема устройства (рис. 1) содержит следующие элементы и узлы.The device diagram (Fig. 1) contains the following elements and nodes.

1 и 4 - первый и второй накопительные конденсаторы мостовой схемы,1 and 4 - the first and second storage capacitors of the bridge circuit,

2 и 3 - первый и второй тиристоры заряда накопительных конденсаторов мостовой схемы,2 and 3 - the first and second thyristors of the charge storage capacitors of the bridge circuit,

5 - силовой (сильноточный) тиристор разряда последовательно соединяемых этим тиристором накопительных конденсаторов 1 и 4 мостовой схемы,5 - power (high current) thyristor of the discharge series-connected by this thyristor storage capacitors 1 and 4 of the bridge circuit,

6, 7 и 8 - согласующие импульсные трансформаторы управления тиристорами 2, 3 и 5,6, 7 and 8 - matching pulse transformers for controlling thyristors 2, 3 and 5,

9, 10 и 11 - первый, второй и третий импульсные усилители,9, 10 and 11 - the first, second and third pulse amplifiers,

12 - понижающий трансформатор (входит в состав вторичного источника питания 18) с разными выходными напряжениями (например, 6,3 В и 12,6 В) для формирования импульсов запуска тиристоров,12 - step-down transformer (part of the secondary power source 18) with different output voltages (for example, 6.3 V and 12.6 V) to generate thyristor triggering pulses,

13 и 16 - первый и второй компараторы,13 and 16 - the first and second comparators,

14 и 17 - первый и второй инверторы,14 and 17 - the first and second inverters,

RC - первая и вторая дифференцирующие цепи,RC - the first and second differentiating circuits,

18 - вторичный источник питания (ИП) для питания микросхем 13-17 и импульсных усилителей 9-11.18 - secondary power supply (IP) for power supply of microcircuits 13-17 and pulse amplifiers 9-11.

На рис. 2 даны следующие графики напряжений и токов во времени:In fig. 2 shows the following graphs of voltages and currents in time:

2а - исходное синусоидальное напряжение сети,2a - the original sinusoidal voltage of the network,

2b - положительные прямоугольные импульсы с выхода первого инвертора 14,2b - positive rectangular pulses from the output of the first inverter 14,

2c - положительные прямоугольные импульсы с выхода второго инвертора 17,2c - positive rectangular pulses from the output of the second inverter 17,

2d - короткие импульсы с выхода первой дифференцирующей RC-цепи,2d - short pulses from the output of the first differentiating RC circuit,

2e - короткие импульсы с выхода второй дифференцирующей RC-цепи,2e - short pulses from the output of the second differentiating RC circuit,

2f - ток заряда накопительных конденсаторов 1 и 4 через тиристоры 2 и 3,2f is the charge current of the storage capacitors 1 and 4 through the thyristors 2 and 3,

2g - ток разряда накопительных конденсаторов, последовательно включаемых тиристором 5,2g is the discharge current of the storage capacitors sequentially turned on by the thyristor 5,

2h - напряжение на обмотке напряжения электросчетчика (в его перемножителе тока на напряжение, выполненном по различным схемам).2h is the voltage across the voltage winding of the electric meter (in its current multiplier by voltage, made according to various schemes).

На рис. 3 приведена схема импульсного усилителя на транзисторах включает:In fig. 3 shows a diagram of a pulse amplifier on transistors includes:

T₁ - n-p-n - транзистор малой мощности (например, КТ 325 В),T ₁ - npn - low power transistor (for example, CT 325 V),

T₂ - p-n-p - транзистор средней мощности (например, КТ 816 А),T ₂ - pnp - medium power transistor (for example, CT 816 A),

D - кремниевый диод гашения экстратоков первичной обмотки трансформатора 6 (Д312Б).D - silicon diode damping the extracurrents of the primary winding of the transformer 6 (D312B).

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

При действии синусоидального напряжения сети напряжением 6,3 В на вход первого компаратора 13 на его выходе образуются отрицательные прямоугольные импульсы (уровни логического «0») длительностью, несколько меньшей полупериода Т/2, а на выходе первого инвертора 14 они инвертируются, становясь положительными (уровни логической «1» ТТЛ-логики). Их передние фронты практически совпадают с начальными фазами положительных полупериодов сетевого напряжения φ ≈ 0. После дифференцирования этих импульсов на вход первого и второго импульсных усилителей 9 и 10, выполненных, например, по схеме рис. 3, действуют короткие импульсы положительной и отрицательной полярности. Импульсные усилители не воспринимают отрицательные импульсы дифференцирования, а воспринимают только положительные, усиливают их по напряжению и мощности, после чего с выходных обмоток согласующих трансформаторов 6 и 7 импульсные сигналы одновременно открывают тиристоры 2 и 3, и в течение первой четверти полупериодов происходит заряд накопительных конденсаторов 1 и 4 от сети до практически амплитудного напряжения (около 300 В для сети с действующим напряжением 220 В).Under the action of a 6.3 V sinusoidal network voltage at the input of the first comparator 13, negative rectangular pulses (logical "0" levels) are formed at its output with a duration slightly shorter than the half-cycle T / 2, and at the output of the first inverter 14 they are inverted, becoming positive ( levels of logical “1” TTL logic). Their leading edges almost coincide with the initial phases of the positive half-periods of the mains voltage φ ≈ 0. After differentiating these pulses to the input of the first and second pulse amplifiers 9 and 10, made, for example, according to the circuit of Fig. 3, short pulses of positive and negative polarity act. Pulse amplifiers do not perceive negative differentiation pulses, but perceive only positive pulses, amplify them in voltage and power, after which pulsed signals simultaneously open thyristors 2 and 3 from the output windings of matching transformers 6 and 7, and during the first quarter of half-periods, the storage capacitors charge 1 and 4 from the network to a practically amplitude voltage (about 300 V for a network with an operating voltage of 220 V).

На графике рис. 2f видно, что ток заряда конденсаторов 1 и 4 в этой четверти полупериода сначала возрастает, а к концу этой четверти снижается до весьма малых значений, при которых тиристоры 2 и 3 автоматически закрываются без какого-либо воздействия со стороны блока управления.In the graph of Fig. 2f it is seen that the charge current of capacitors 1 and 4 in this quarter of the half-cycle initially increases, and by the end of this quarter decreases to very small values at which thyristors 2 and 3 automatically close without any influence from the control unit.

Более высокое переменное напряжение с выхода трансформатора 12, например напряжение 12,6 В, воздействует на фазосдвигающую цепочку 15 с регулировкой сдвига фазы Δφ так, что этот сдвиг выбирают величиной Δφ≥π/2, когда тиристоры 2 и 3 оказываются уже закрытыми. Этот сигнал аналогично вышеуказанному проходит через второй компаратор 16, второй инвертор 17, аналогичную дифференцирующую RC-цепь и третий импульсный усилитель 11, выход которого связан с согласующим трансформатором 8, которым включается сильноточный тиристор 5 (например, лавинный тиристор).A higher alternating voltage from the output of the transformer 12, for example, a voltage of 12.6 V, acts on the phase-shifting circuit 15 with adjustment of the phase shift Δφ so that this shift is chosen to be Δφ≥π / 2 when thyristors 2 and 3 are already closed. This signal passes through the second comparator 16, the second inverter 17, the similar differentiating RC circuit and the third pulse amplifier 11, the output of which is connected to the matching transformer 8, which turns on the high-current thyristor 5 (for example, avalanche thyristor).

При включении тиристора 5 заряженные накопительные конденсаторы соединяются последовательно, и на сетевых клеммах возникает удвоенная амплитуда напряжения сети той же положительной полярности (на фазном проводнике). Так, если конденсаторы за время их заряда (порядка 5 мс при частоте сети 50 Гц) оказываются под напряжением около 300 В, то в момент включения тиристора 5 на клеммах сети, а следовательно, на обмотке напряжения электросчетчика действует положительной полярности напряжение 600 В. В это же время со стороны сети действует практически амплитудное напряжение 300 В также положительной полярности. Поэтому разница этих встречно действующих напряжений составляет 600-300=300 В. Поэтому разрядный ток последовательно включенных конденсаторов 1 и 4 протекает в токовой обмотке электросчетчика в обратном направлении - к источнику сети. Мощность разряда при этом является отрицательной для положительных полупериодов сетевого напряжения, и диск индукционного счетчика без стопора обратного хода реверсирует. Амплитуда разрядного тока оказывается весьма большой. Так, если внутреннее сопротивление источника сети (выходной обмотки трансформатора электроподстанции и линии электропередачи до данного потребителя) имеет величину 0.3…1,0 Ом, то ток разряда может в импульсе доходить до величин 300/(0,3…1,0)=1000…300 А. Поэтому предпочтительно использовать сильноточные лавинные тиристоры 5 разряда, например, ТЛ-150 с допустимыми импульсными токами до 2000 А. При этом напряжение на клеммах электросчетчика изменяется так, как показано на рис. 2h. Учитывая индуктивную составляющую источника сетевого напряжения, разрядный импульс несколько затягивается во времени по сравнению с величиной 2,2 r (C_НАК/2), где r - активное внутреннее сопротивление источника сети (0,3…1,0 Ом), C_НАК - емкость накопительных конденсаторов 1 и 4. Например, при C_НАК=100 мкФ и r=1 Ом величина времени разряда последовательно включенных накопительных конденсаторов 1 и 4 равна Δt_РАЗР=0,11 мс. При учете индуктивной составляющей источника сети длительность разрядного импульса увеличивается, а также изменяется его форма, которая становится похожей на представленную на рис. 2g.When thyristor 5 is turned on, the charged storage capacitors are connected in series, and at the network terminals there is a doubled voltage amplitude of the network of the same positive polarity (on the phase conductor). So, if the capacitors during their charge (about 5 ms at a network frequency of 50 Hz) turn out to be under a voltage of about 300 V, then at the time of turning on the thyristor 5 at the network terminals, and therefore, a positive polarity voltage of 600 V. at the same time, from the mains side there is a practically amplitude voltage of 300 V of also positive polarity. Therefore, the difference between these counter-acting voltages is 600-300 = 300 V. Therefore, the discharge current of the series-connected capacitors 1 and 4 flows in the current winding of the meter in the opposite direction - to the network source. In this case, the discharge power is negative for positive half-periods of the mains voltage, and the disk of the induction counter without a backstop reverses. The amplitude of the discharge current is very large. So, if the internal resistance of the network source (the output winding of the transformer of the electrical substation and the power line to a given consumer) is 0.3 ... 1.0 Ohm, then the discharge current in a pulse can reach 300 / (0.3 ... 1.0) = 1000 ... 300 A. Therefore, it is preferable to use high-current avalanche thyristors of the 5th category, for example, TL-150 with admissible pulse currents up to 2000 A. In this case, the voltage at the terminals of the electric meter changes as shown in Fig. 2h. Considering the inductive component of the mains voltage source, the discharge pulse is somewhat delayed in time compared with the value of 2.2 r (C _NAK / 2), where r is the active internal resistance of the network source (0.3 ... 1.0 Ohm), C _NAK - the capacitance of the storage capacitors 1 and 4. For example, with C _NAK = 100 μF and r = 1 Ohm, the discharge time of the series-connected storage capacitors 1 and 4 is Δt _SIZE = 0.11 ms. When the inductive component of the network source is taken into account, the duration of the discharge pulse increases, and its shape also changes, which becomes similar to that shown in Fig. 2g.

Для снижения внутренних потерь энергии в заявляемом устройстве необходимо использовать накопительные конденсаторы 1 и 4 импульсного типа, например типа К75-1, с повышенным рабочим напряжением, например на напряжение 1 кВ. Тогда практически вся запасенная в двух накопительных конденсаторах энергия заряда W=C_НАКUo² (где Uo=300 В) будет обратно возвращена к источнику сети (кпд ≈ 1).To reduce internal energy losses in the inventive device, it is necessary to use storage capacitors 1 and 4 of a pulse type, for example type K75-1, with an increased operating voltage, for example, a voltage of 1 kV. Then almost all of the charge energy W = C _NAC Uo ² stored in two storage capacitors (where Uo = 300 V) will be returned back to the network source (efficiency ≈ 1).

Полагая, что заряд накопительных конденсаторов длится около 5 мс, можно рассчитать среднюю мощность заряда P_ЗАР=4 W/Т (здесь Т - период сетевого переменного напряжения, равный 20 мс) и средний ток заряда I_СР.ЗАР = 1,41 P_ЗАР/Uo = 5,64 C_НАК Uo/T. Если полагать, что максимальный ток заряда, соответствующий фазе π/8, вдвое больше среднего тока I_СР.ЗАР, то он равен I_{МАКС.ЗАР.} = 11,3 C_НАК Uo/T. Например, при указанных выше величинах этот импульс тока заряда составляет I_{МАКС.ЗАР.} = 11,3_*10^-4 _*300/0,02 = 16,95 А. Поскольку этот ток делится на две цепи мостовой схемы, то тиристоры 2 и 3 должны быть рассчитаны на импульсный ток не менее 8,5 А. Этому условию вполне удовлетворяют симисторы типа КУ208Г и многие другие (например, тиристоры КУ221А, КУ202Н, КУ201Л и др.).Assuming that the charge of the storage capacitors lasts about 5 ms, it is possible to calculate the average charge power P _ZAR = 4 W / T (here T is the period of the mains alternating voltage equal to 20 ms) and the average charge current I _CP.ZAR = 1.41 P _ZAR / Uo = 5.64 C _NAC Uo / T. If we assume that the maximum charge current corresponding to the π / 8 phase is twice as large as the average current I _CP.ZAR , then it is equal to I _MAX.ZAR. = 11.3 C _NAC Uo / T. For example, at the above values, this charge current pulse is I _MAX.ZAR. = 11.3 _* 10 ^-4 _* 300 / 0.02 = 16.95 A. Since this current is divided into two circuits of the bridge circuit, the thyristors 2 and 3 must be rated for a pulsed current of at least 8.5 A. This condition triacs of the KU208G type and many others (for example, thyristors KU221A, KU202N, KU201L, etc.) are quite satisfactory.

Обратимся теперь к рассмотрению взаимодействия заявляемого устройства с электросчетчиком, например, индуктивного типа СО-2М с вращающимся диском и без стопора обратного хода, каких в стране пока еще огромное множество. В частности, покажем, что подключение данного устройства в электрическую розетку приведет к реверсу вращения диска счетчика, то есть к «отмотке» его показаний при отсутствии других потребителей электроэнергии или к снижению показаний в счетчике при наличии других подключенных к электросети потребителей электроэнергии.We now turn to the consideration of the interaction of the claimed device with an electric meter, for example, an inductive type СО-2М with a rotating disk and without a backstop, which are still huge in the country. In particular, we show that connecting this device to an electrical outlet will lead to a reverse rotation of the counter disk, that is, to “rewind” its readings in the absence of other electricity consumers or to a decrease in readings in the meter in the presence of other electricity consumers connected to the electric network.

Полагая потери внутри устройства ничтожными при использовании импульсных накопительных конденсаторов (малость этих потерь также объясняется использованием тиристоров), легко понять, что количество электричества, то есть заряд, передаваемое из электрической сети в накопительные конденсаторы, равно количеству электричества, возвращаемого обратно в электрическую сеть. Эти количества электричества (прямое и обратное) определяются интегралами от текущего мгновенного значения тока заряда или разряда соответственно за промежуток времени процессов заряда и разряда, то есть кулонами q_ЗАР и q_РАЗР, что находится из выражений:Assuming that the losses inside the device are negligible when using pulsed storage capacitors (the smallness of these losses is also explained by the use of thyristors), it is easy to understand that the amount of electricity, that is, the charge transferred from the electric network to the storage capacitors, is equal to the amount of electricity returned back to the electric network. These amounts of electricity (direct and reverse) are determined by the integrals of the current instantaneous value of the charge or discharge current, respectively, over the time period of the processes of charge and discharge, that is, pendants q _ZAR and q _SIZE , which is found from the expressions:

И при этом q_ЗАР = q_РАЗР согласно закону сохранения энергии.And at the same time q _ZAR = q _Raz according to the law of conservation of energy.

Если электросчетчик учитывал бы проходящий через него ЗАРЯД, то очевидно, что никакого учета электроэнергии не происходило бы. Но индукционный электросчетчик, а также и другие типы электросчетчиков, например, перемножители которых тока на напряжение построены на датчиках Холла, как в некоторых цифровых счетчиках, учитывают энергию по формуле:If the meter would take into account the CHARGE passing through it, then it is obvious that no metering of electricity would occur. But the induction electric meter, as well as other types of electric meters, for example, whose current-voltage multipliers are built on Hall sensors, as in some digital meters, take energy into account by the formula:

- мгновенная мощность потребления активной нагрузкой за неопределенный отрезок времени ΔT_ПОТР.

- instantaneous power consumption by the active load for an indefinite period of time ΔT _LOW .

Рассмотрим различие в значениях w(t)_ЗАР и w(t)_РАЗР за один период T переменного напряжения. Тогда получим выражения:Consider the difference in the values of w (t) _ZAR and w (t) _SIZ for one period T of alternating voltage. Then we get the expressions:

При этом знак минус в выражении (3) вытекает из того факта, что разрядный ток течет в обратном направлении в фазном проводнике при положительной полуволне - обратно в сеть.In this case, the minus sign in expression (3) follows from the fact that the discharge current flows in the opposite direction in the phase conductor with a positive half-wave - back to the network.

Как известно, интеграл от произведения переменных во времени величин (функций переменной интегрирования t) теоретически может быть взят по частям по общей формуле:As you know, the integral of the product of time variables (functions of the integration variable t) can theoretically be taken in parts according to the general formula:

,

где ν′(x) и u′(x) - производные функций u и ν, непрерывно дифференцируемых на промежутке [a, b]. Однако для этого следует знать вид функций u(t) и i(t), в частности, на промежутке (Т/4)≤t≤(T/4)+Δt_РАЗР, что является достаточно неопределенной задачей, определяемой параметрами источника сетевого питания - его активного сопротивления и индуктивности, измеренных по конкретному пользователю.where ν ′ (x) and u ′ (x) are the derivatives of the functions u and ν continuously differentiable on the interval [a, b]. However, for this it is necessary to know the form of the functions u (t) and i (t), in particular, on the interval (T / 4) ≤t≤ (T / 4) + Δt _PIT , which is a rather uncertain task determined by the parameters of the power supply source - its active resistance and inductance, measured by a specific user.

Поскольку электросчетчики осуществляют операцию интегрирования за заданное время мгновенной мощности, проходящей через счетчик, а не только мгновенного значения тока, то можно утверждать, что разность парциальных энергий, учитываемых счетчиком за каждый из периодов сетевого напряжения Δw(T) при заряде и разряде накопительных конденсаторов 1 и 4, оказывается отрицательной величиной согласно (2) и (3), равной:Since electric meters carry out the integration operation for a given time of instantaneous power passing through the meter, and not just the instantaneous current value, it can be argued that the difference in partial energies taken into account by the meter for each of the periods of the mains voltage Δw (T) when charging and discharging storage capacitors 1 and 4, it turns out to be a negative value according to (2) and (3), equal to:

Это объясняется тем, что ток заряда перемножается с мгновенными значениями напряжения сети, которые существенно меньше мгновенных значений напряжения в интервале времени разряда, как это видно из рис. 2h. На основании (4) можно сделать вывод о реверсивном движении диска индукционного электросчетчика при подключении заявляемого устройства к розетке, размещенной после такого счетчика внутри помещения пользователя, либо о замедлении показаний счетчика или о его остановке при включенной нагрузке. Такая «отмотка» показаний счетчика характерна для всех типов электросчетчиков, включающих перемножители протекающего через счетчик тока на действующее на его клеммах - фазной и нулевой - напряжение.This is explained by the fact that the charge current is multiplied with the instantaneous voltage values of the network, which are significantly less than the instantaneous voltage values in the discharge time interval, as can be seen from Fig. 2h. Based on (4), it can be concluded that the disk of the induction electric meter is reversed when the inventive device is connected to a socket located after such a meter inside the user's premises, or that the counter reads slower or stops when the load is on. This “rewinding” of meter readings is characteristic of all types of electric meters, including multipliers of the current flowing through the meter to the voltage acting on its terminals — phase and zero.

В случае применения электросчетчиков со стопором обратного хода диска или с цифровыми табло отсчета потребленной энергии подключение к сети заявляемого устройства приведет к неправильному учету электроэнергии на величину учитываемой мощности, равную произведению Δw(T)/Т [Дж/с].In the case of the use of electric meters with a backstop or with digital displays of energy consumption, connecting to the network of the claimed device will lead to an incorrect metering of electricity by the amount of power taken into account, equal to the product Δw (T) / T [J / s].

Предложение следует рекомендовать разработчикам электросчетчиков для проверки их нечувствительности к «отмотке» показаний потребляемой электроэнергии. Пример такого счетчика предложен в [6].The proposal should be recommended to the developers of electric meters to test their insensitivity to the "unwinding" of the readings of the consumed electricity. An example of such a counter was proposed in [6].

ЛитератураLiterature

1. Меньших О.Ф. Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков. Патент №2474825, опубл. в БИ №4 от 10.02.2013.1. Smaller O.F. Device for checking the operation of single-phase induction electric meters. Patent No. 2474825, publ. in BI No. 4 of 02/10/2013.

2. Меньших О.Ф. Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа. Патент №2522706, опубл. в БИ №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 BI No. 20 of 07.20.2014.

3. Меньших О.Ф. Устройство для контроля электросчетчиков. Патент №2521782, опубл. в БИ №19 от 10.07.2014.3. Smaller O.F. Device for monitoring electricity meters. Patent No. 2521782, publ. in BI No. 19 dated 07/10/2014.

4. Меньших О.Ф. Устройство для исследования работы индукционных электросчетчиков. Патент №2523109, опубл. в БИ №20 от 20.07.2014.4. Smaller O.F. A device for studying the operation of induction electric meters. Patent No. 2523109, publ. in BI No. 20 of 07.20.2014.

5. Меньших О.Ф. Устройство для проверки индукционных приборов учета электроэнергии. Патент №2521307, опубл. в БИ №18 от 27.06.14 (прототип).5. Smaller O.F. Device for checking induction electricity meters. Patent No. 2521307, publ. in BI No. 18 dated 06/27/14 (prototype).

6. Меньших О.Ф. Устройство учета электроэнергии. Патент №2521767, опубл. в БИ №19 от 10.07.2014.6. Smaller O.F. Electricity metering device. Patent No. 2521767, publ. in BI No. 19 dated 07/10/2014.

Данные патентного поискаPatent Search Data

RU 2338217 С1, 10.11.2008. RU 2181894 С1, 27.04.2002. RU 2190859 С2, 10.10.2002. RU 2178892 С2, 27.01.2002. SU 1781628 А1, 15.12.1992. SU 1780022 А1, 07.12.1992. SU 1422199 А1, 07.09.1988. US 7692421 В2, 06.04.2010. US 6362745 В1, 26.03.2002. ЕР 1065508 А2, 03.01.2001.RU 2338217 C1, 11/10/2008. RU 2181894 C1, 04/27/2002. RU 2190859 C2, 10.10.2002. RU 2178892 C2, 01.27.2002. SU 1781628 A1, 12/15/1992. SU 1780022 A1, 12/07/1992. SU 1422199 A1, 09/07/1988. US 7692421 B2, April 6, 2010. US 6362745 B1, 03/26/2002. EP 1065508 A2, 01/03/2001.

Claims

A device for checking electric meters made according to a bridge circuit with a control unit, characterized in that the power transistors of the bridge circuit are replaced by thyristors, switched on by pulses that are tied in time to the beginning of the positive half-wave of the mains voltage, and are automatically locked by the end of the first quarter of each period of the mains voltage, after which the thyristor opens in the diagonal of the bridge circuit with an impulse delayed in time by an amount equal to or somewhat larger than a quarter of the mains voltage period relative to the beginning of the positive half-periods of the mains voltage, while the triggering pulses of the storage thyristor charge thyristors are formed in the control unit from the first comparator, the first inverter, the first differentiating circuit and the first and second pulse amplifiers with two transformer outputs, and the thyristor triggering pulses of the diagonal circuit of the bridge circuit are formed in the control unit from series-connected phase-shifting circuit by the amount of phase shift of the alternating network voltage Δφ≥π / 2, the second comparator, the second inverter and the third pulse amplifier with transformer output.