SU473953A1 - Электронный счетчик электроэнергии - Google Patents

Description

1

Известны электроиные счетчики электроэнергии , содержащие аналого-цифровое множительное устройство с частотным выходом на основе двух управл емых магнит1но-транзнсторных мультивибраторов, источйИК стабилизированного напр жени , цифровой блок и выходной цифровой индикатор. Однако в таких счетчиках требуютс  воБомогательные устройства дл  электрической изол ции входа и выхода мультивибраторов и изол ци-и выходных сигналов, что усложн ет их схему, а дополнительные преобразовани  токовых сигналов в напр жение привод т к дополнительным потер м электроэнергии.

Дл  упрощени  схемы и повышени  надеЖНости в работе в предлагаемом счетч-ике цифровой блок подсоединен к обмоткам магнитно-транзисторных мультивибраторов с магнитной обратной св зью, напр жение питани  которых подведено от источника стабилизированного напр жени  к каждому из них через сопротивление. К обмоткам управлени  одного мультивибратора цепи контролируемых тока и напр жени  подключены согласно , а к обмоткам управлеви  другого мультивибратора - встречно.

На чертеже дана принци пиаль1на  электрическа  схема описываемого счетчика.

Счетчик состоит из двух симметричных магнитно-транзисторных мультивибраторов с

магнитной обратной св зью на сердечниках 1 и транзисторах 2-5, питаемых от стабилизатора 6 через сопротивлени  7 и 8. Управление мультивибраторами осуществл етс  токами,

пропорциональными напр жению И и току / контролируемой цепи, подаваемыми в общем случае на разные обмотки управлени  Wu и W; так, что намагничивающие силы, создаваемые этими токами, в одном мультивибраторе складываютс , а в другом вычитаютс  в этот же момент времени. Частота напр жени  на выходе мультивибратора управл ет работой цифровой схемы 9, котора  вырабатывает имлульсы с частотой, лропорциональной разности частот двух мультивибраторов . Эти импульсы поступают «а выходной цифровой индикатор 10, который подсчитывает их и представл ет в удобном дл  использовани  в-иде.

Если отсутствуют управл ющие сигналы, то каждый мультивибратор генерирует пр моугольные колебани , частота которых определ етс  напр жением UQ стабилизатора 6, параметрами сердечников 1 и схемы мультивибратора (числом витков, величиной сопротивлений 7, 8 и 11, остаточными параметрами транзисторов 2-5) и входным сопротивлением цифровой схемы. Частоты обоих мультивибраторов должны быть равны fo- Если

дл  упрощени  предположить, что петл  гистерезиса сердечников 1 представл ет собой идеальную пр моугольную петлю пистерезйса с коэрцитивной силой Но, то .можно пренебречь вли нием входного сопротивлени  цифровой схемы. Если также считать, что транзисторы  вл ютс  идеальными ключами, то при идентичности схем мультивибраторов ,R Wi ,-1ос- ос-Яо/ ЙФ i,. откуда при отсутствии токов управлени  врем  перемагничивани  сердечника I из одного состо ни  насыщени  в другое, соответствующее ЛОЛ овине периода частоты /о, определ етс  соотношением 7о Яо/ Л 7 ) а частота колебаний fJJ, Яо/ Ч W, , гд« Ф, Ф - текущее значение потока всердетиике 1 и величина потока насыщени , соответственно; / - средн   длина магн-итной силовой линии в сердечнике 1; RI - сопротивление обратной св зи; j - ток коллектора насыщенного транзистора Woe - обмотка обратной св зи. где i - приведенное к обмотке W значение сопротивлени  L1. При наличии токов в обмотках управлени  в зависимости от их пол рности и того, 50 какой из транзисторов насыщен, намагничивающие силы, создаваемые обмотками управлени , могут совпадать с намагничивающей силой, создаваемой током /к или могут быть направлены встречно. Если намагничи- 55 вающие силы совпадают (насыщен транзистор 3 при указанной пол рности токов управлени ), то ток i уменьшаетс . Падение напр жени  на сопротивлении 7 уменьшаетс , увеличива  скорость перемагничивани  60 сердечника, и, следовательно, врем  /i перемагничивани  также уменьщаетс . После переключени  транзисторов (насыщен транзистор 2) намагничивающие силы направлены встречно и врем  tz паремагни- 65 ивани  увеличиваетс . В системе уравнений (1) -(3) при 1нал1ич-ии токо-в управлени  изменитс  уравнение (2) i,W,-i,,W,,+i:+iu Hoi (6) насыщен транзистор 3 гк Wi-loc oc-ii-гу Hoi(7) насыщен транзистор 2 С учетом уравнений (1) и (2) из уравнений (6) и (7) наход т интервал времеии, когда насыщен транзистор 3 ; -+а;;+о i Rr и когда насыщен транзистор 2 Ч - - где fy и i - приведенные к обмотке Wi значени  токов. Из выражений (8) и (9) определ ют частоту колебаний при данном управлении fi(fJ. 0 Mi-f-) |-f-(/;,+г; )(iy+j;) , n HI . . fo JM. -T. У второго, мультивибратора при том же улравлении, но с учетом в стречного ВКлючени  токов и ti , частота равна (. Разность этих частот /р /2-/i 4d jy.t: Ы abUi уР, Wj . , w, где , iu пропорциональна активной мощности контролируемой цепи. Вычитание частот осуществл етс  в цифровой схеме 9. Структура цифровой схемы зависит от характера контролируемой цепи, Например, может быть реверси вный счетчик или нереверсивный, дл  цепи посто нного или

переменного тока. Если выходной индикатор-электромеханнчеомий счетчик импульсов , то необходимо разделить частоту до уровн , не превышающего допустимой скорости счета импульсов.

Деление частот можно осуществл ть до вычитани  их или после, либо и до и. после вычитани . Первый случай более удобен в цеп х переменного тока при нереверсивном потоке энерги1И, так как происходит усреднение частоты, а второй - в цеп х посто нного тока, так как требуетс  один делитель, а «е два.

Во всех случа х цифрова  схема может быть выполнена по известным структурам на базе стандартных модулей.

Тип цифрового индикатора зависит от специфических условий применени . В предлагаемом счетчике может быть использован любой стандартный индикатор.

Цепи литани  входных сигналов управлени  и выходные цепи гальванически изолированы . Дл  контрол  суммарной энергии нескольких цепей, питающихс  от одного напр жени , может быть включено несколько обмоток управлени  (на чертеже показаны пунктиром).

Если необходимо суммировать энергии нескольких произвольных объектов, то на общую схему 9 соответствующей структуры может быть включено несколько множительных аналого-цифровых устройств 12. Величины входных сигналов в щираких пределах легко согласуютс  изменением числа витков соответствующих обмоток управлени .

Предлагаемый счетчик может быть использован дл  интегрировани  любых физических величин, представл емых электрическими напр жени ми или токами посто нного или переменного напр жени .

5 Схема счетчика имеет ограничени  по максимальной частоте управл ющих воздействий .

При сигналах управлени , заданных унифицированным посто нным током 5 мА, приведенна  погрешность аналого-цифрового множительного устройства не превышает 0,3%, что создает перспективы дл  серийного производства электронных счетчиков высокого класса точности.

Предмет изобретени 

Электронный счетчик электроэнергии, содержащий аналого-цифровое множительное

0 устройство с частотным выходом на основе двух управл емых магнитно-транзисторных мультивибраторов, источник стабилизированного напр жени , цифровой блок и выходной цифровой индикатор, отличающийс  тем, что,

с целью упрощени  и повышени  надежности счетч-ика, цифровой блок подсоединен к обмоткам магнитно-транзисторных мультивибраторов с магнитной обратной св зью, напр жение питани  которых подведено от источника стабилизированного напр жени  к каждо му из них через сопротивление, причем к обмоткам управлени  одного мультивибратора цепи контролируемых тока и напр жени  подключены согласно, а к обмоткам управлени  другого мультивибратора - встречно .

12,

10