Схема защиты индукционных электросчетчиков

Авторы патента:

G01R11/24 - устройства для предотвращения неправильного использования приборов или сигнализации об этом

Владельцы патента RU 2521163:

МЕНЬШИХ Олег Фёдорович (RU)

Изобретение относится к области электротехники и приборостроения. Устройство содержит вращающийся алюминиевый диск с осью вращения, с одной стороны которого установлен Ш-образный электромагнит с катушкой напряжения, подключенной параллельно вводу сети, а с другой оппозитно расположенный U-образный электромагнит с токовой катушкой, включенной в фазной цепи сети последовательно с нагрузкой, а также содержащий связанный с осью вращения счетный механизм учета расходуемой электроэнергии. При этом на U-образном электромагните размещена дополнительная токовая обмотка, обе токовых обмотки соединены с входным фазным проводником ввода сети через два высоковольтных силовых диода, связанных с фазным проводником ввода сети разными полярностями, а другие концы токовых обмоток соединены между собой и образуют выходной фазный проводник, связанный с нагрузкой, причем к обеим токовым обмоткам подключены раздельно две цепи из параллельно включенных электролитических конденсаторов и низковольтных диодов, гасящих экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в токовых обмотках. Полярности этих низковольтных диодов, электролитических конденсаторов и высоковольтных силовых диодов совпадают между собой для каждой из двух фазных цепей; а токовые обмотки включены так, что образуют в U-образном магнитопроводе переменное магнитное поле с частотой сети. Технический результат заключается в обеспечении защиты индукционных электросчетчиков от неправильного учета электроэнергии при действии высокочастотных прерываний рабочего тока в активных нагрузках, допускающих такие прерывания. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и приборостроения и может быть использовано для защиты индукционных электросчетчиков от действия высокочастотных прерываний рабочего тока нагрузки.

Известно, что при прерывании рабочего тока активной нагрузки, например нагревательных приборов, на повышенной частоте по сравнению с частотой сетевого напряжения в диапазоне 1…5 кГц приборы учета электроэнергии индукционного типа, нашедшие широкое распространение в стране, существенно занижают показания израсходованной электроэнергии (до 75%), что наносит значительный ущерб энергоснабжающим организациям, приводит к росту тарифов за электроэнергию.

Целью изобретения является обеспечение эффективной защиты индукционных электросчетчиков от неправильного учета электроэнергии при действии высокочастотных прерываний рабочего тока в активных нагрузках, допускающих такие прерывания.

Указанная цель достигается в схеме защиты индукционных электросчетчиков, содержащих вращающийся алюминиевый диск с осью вращения, с одной стороны которого установлен Ш-образный электромагнит с катушкой напряжения, подключенной параллельно вводу сети, а с другой оппозитно расположенный U-образный электромагнит с токовой катушкой, включенной в фазной цепи сети последовательно с нагрузкой, а также содержащий связанный с осью вращения счетный механизм учета расходуемой электроэнергии, отличающейся тем, что на U-образном электромагните размещена дополнительная токовая обмотка, обе токовых обмотки соединены с входным фазным проводником ввода сети через два высоковольтных силовых диода, связанных с фазным проводником ввода сети разными полярностями, а другие концы токовых обмоток соединены между собой и образуют выходной фазный проводник, связанный с нагрузкой, причем к обеим токовым обмоткам подключены раздельно две цепи из параллельно включенных электролитических конденсаторов и низковольтных диодов, гасящих экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в их токовых обмотках, при этом полярности этих низковольтных диодов, электролитических конденсаторов и высоковольтных силовых диодов совпадают между собой для каждой из двух фазных цепей; а токовые обмотки включены так, что образуют в U-образном магнитопроводе переменное магнитное поле с частотой сети.

Достижение поставленной цели объясняется шунтированием токовых обмоток электролитическими конденсаторами в соответствии с полярностью протекающего в этих токовых обмотках пульсирующего тока, прерывание которого в нагрузке нейтрализуется токами этих конденсаторов с достаточной величиной их емкости во время пауз (прерывания) тока в нагрузке, так что в U-образном магнитопроводе возникает практически синусоидальное магнитное поле, не нарушающее правильный учет расходуемой электроэнергии. Снижению погрешностей также способствуют низковольтные диоды, поглощающие экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в неработающих через пол-периода токовых обмотках со стороны работающих в этот интервал времени.

Схема понятна из представленного чертежа, который содержит следующие узлы:

1 - алюминиевый диск, в котором возбуждаются вихревые токи,

2 - ось вращения диска 1,

3 - счетный механизм с цифровым табло для отсчета потребленной энергии (кВт·час),

4 - Ш-образный магнитопровод,

5 - катушка напряжения, подключенная параллельно вводу сети,

6 - U-образный магнитопровод,

7 - первая токовая обмотка,

8 - вторая токовая обмотка,

9 - магнит торможения алюминиевого диска 1 (успокаивающий),

10 - модуль защиты (отдельная встраиваемая в счетчик плата),

11 - первый высоковольтный силовой диод (например, на ток 50 А с обратным напряжением не менее 400 В),

12 - первый электролитический конденсатор,

13 - первый низковольтный диод,

14 - второй высоковольтный силовой диод (50 А, ≥400 В),

15 - второй электролитический конденсатор,

16 - второй низковольтный диод.

Стрелками показан вывод от электросчетчика к нагрузкам. Электросчетчик вводом подключен в сети ВЛ-0,4 кВ по однофазной схеме.

Рассмотрим действие схемы защиты индукционных электросчетчиков при высокочастотном прерывании тока нагрузки на частотах 1…5 кГц, что используется злоумышленниками для целей хищения электроэнергии.

При прерываниях тока нагрузки меандровыми импульсами со скважностью, равной двум, что характерно для большинства схем отмотки показаний индукционных электросчетчиков, время пауз тока нагрузки составляет 0,1…0,5 мс (для диапазона частот прерываний 1…5 кГц). В эти паузы заряд, накапливаемый в соответствующих электролитических конденсаторах 12 и 15 во время действия импульсов тока, стекает через соответствующие токовые обмотки, практически полностью устраняя прерывания тока в этих токовых обмотках, если постоянная времени LC-цепи, где L - индуктивность токовой обмотки, С - емкость электролитического конденсатора, существенно больше (в 2…3 раза) длительности паузы между импульсами тока. Иначе говоря, при выборе (LC)²≈1 мс форма тока полуволн в соответствующих токовых обмотках станет практически такой же, как и в отсутствии прерываний тока, что обеспечит практически синусоидальное изменение магнитного поля в U-образном магнитопроводе 6. Это обеспечивает правильный учет электроэнергии.

Замена U-образного магнитопровода с двумя токовыми обмотками и встраивание в корпус электросчетчиков модуля защиты 10 позволит существенно сократить расходы на переоборудование типовых индукционных электросчетчиков, имеющих широкое распространение в силу их простоты и надежности функционирования.

Простейшей модификацией заявляемого устройства является параллельное подключение к единственной токовой обмотке конденсатора необходимой емкости без какого-либо переделывания конструкции электросчетчика. Для этого достаточно использовать два низковольтных последовательно включенных полярных конденсатора с встречным включением их полярностей с удвоенным значением емкости каждого из них. Эффект будет аналогичным вышеуказанному.

Схема защиты индукционных электросчетчиков, содержащих вращающийся алюминиевый диск с осью вращения, с одной стороны которого установлен Ш-образный электромагнит с катушкой напряжения, подключенной параллельно вводу сети, а с другой оппозитно расположенный U-образный электромагнит с токовой катушкой, включенной в фазной цепи сети последовательно с нагрузкой, а также содержащий связанный с осью вращения счетный механизм учета расходуемой электроэнергии, отличающаяся тем, что на U-образном электромагните размещена дополнительная токовая обмотка, обе токовых обмотки соединены с входным фазным проводником ввода сети через два высоковольтных силовых диода, связанных с фазным проводником ввода сети разными полярностями, а другие концы токовых обмоток соединены между собой и образуют выходной фазный проводник, связанный с нагрузкой, причем к обеим токовым обмоткам подключены раздельно две цепи из параллельно включенных электролитических конденсаторов и низковольтных диодов, гасящих экстратоки, трансформаторно возбуждаемые в их токовых обмотках, при этом полярности этих низковольтных диодов, электролитических конденсаторов и высоковольтных силовых диодов совпадают между собой для каждой из двух фазных цепей; а токовые обмотки включены так, что образуют в U-образном магнитопроводе переменное магнитное поле с частотой сети.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для поверки чувствительности индукционных электросчетчиков с вращающимися дисками к реверсированию последних под действием включенной в сеть после электросчетчика несимметричной для положительного и отрицательного полупериодов сетевого напряжения комплексной нагрузки.

Мобильное устройство контроля за учетом электрической энергии // 2501023

Настоящее изобретение относится к области электроизмерительной техники для учета и контроля расхода объема электропотребления трехфазной электрической сети, а именно к многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии, устанавливаемым без снятия напряжения и монтажа, предназначенным для технического и коммерческого учета потребленной электрической энергии, мощности, а также для контроля параметров электрической энергии в течение времени.

Устройство для проверки индукционных электросчетчиков // 2498323

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проверке индукционных приборов учета электроэнергии. Устройство для проверки индукционных электросчетчиков состоит из параллельно подключенных между собой первой и второй групп из тиристора, диода и транзистора, проводники со стороны катода тиристора, анода диода и коллектора транзистора n-р-n-типа в каждой группе подключены к выводам вилки, подключаемой к розетке потребителя электроэнергии, а накопительный конденсатор соединен между эмиттерными цепями транзисторов первой и второй групп, при этом управляющие переходы последних трансформаторно связаны с высокочастотным импульсным генератором с регулируемой частотой, а тиристоры открываются поочередно в начале второй и четвертой четвертей периода сетевого напряжения соответственно для тиристоров второй и первой групп с помощью блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением.

Устройство для проверки чувствительности индукционных приборов учета электроэнергии к частотной модуляции рабочего тока // 2474826

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях однофазных индукционных электросчетчиков, в частности, при проверке погрешности отсчета расходуемой электроэнергии при прерывании рабочего тока на повышенной частоте, во много раз превышающей частоту энергоснабжающей сети.

Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков // 2474825

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть использовано при разработке и исследовании однофазных индукционных электросчетчиков, в частности, на чувствительность к высокочастотным составляющим тока в нагрузках.

Устройство проверки электросчетчиков активной энергии // 2456623

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке электросчетчиков активной энергии. .

Способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищения и устройство для его осуществления // 2439588

Контрольно-измерительный прибор с защитным отключением // 2369876

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах формирования защитных отключений электроэнергии. .

Способ проверки работоспособности электронного счетчика электроэнергии с двумя токовыми измерительными цепями и схема его осуществления // 2344428

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение для поверки электронных электросчетчиков электроэнергии. .

Способ предотвращения нарушения работы однофазного счетчика электроэнергии // 2344427

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для предотвращения преднамеренного нарушения работы однофазного счетчика электроэнергии.

Устройство для поверки индукционных приборов учета электроэнергии // 2521307

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке приборов учета электроэнергии, не чувствительных к высокочастотному прерыванию тока в активной нагрузке типа нагревательных приборов. Устройство содержит последовательно включенные поверяемый электросчетчик, калиброванную активную нагрузку и амперметр переменного тока. При этом указанная измерительная цепь с поверяемым электросчетчиком индукционного типа включена к сети переменного тока через двунаправленный транзисторный коммутатор тока, управляемый от импульсного генератора с регулируемой частотой следования импульсов через высокочастотный трансформатор, раздельные вторичные обмотки которого связаны через ограничивающие резисторы с управляющими переходами «база-эмиттер» пары силовых транзисторов, включенных встречно-параллельно их переходами «коллектор-эмиттер» в составе двунаправленного транзисторного коммутатора тока. Импульсный генератор с регулируемой частотой подключен к частотомеру. Технический результат заключается в упрощении устройства для поверки индукционных приборов учета электроэнергии. 1 ил.

Схема контроля индукционных электросчетчиков // 2521763

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях однофазных индукционных электросчетчиков. В устройстве в качестве нагрузки использован накопительный конденсатор, прерывающийся заряд которого при отрицательных полупериодах сетевого напряжения осуществлен от повышающего напряжение высокочастотного автотрансформатора с высоковольтным силовым диодом. При этом автотрансформатор подключен к электрической сети после исследуемого индукционного электросчетчика через последовательно включенные силовой транзистор и силовой диод, пропускающий ток только при действии отрицательных полупериодов сетевого напряжения. Коммутация тока заряда накопительного конденсатора силовым транзистором осуществляется подачей на его переход «база-эмиттер» периодической последовательности импульсных сигналов от генератора с настраиваемой частотой колебаний, например, в диапазоне 1…5 кГц, с усилителем мощности, а плавный во времени разряд накопительного конденсатора обратно в электрическую сеть в положительные полупериоды сетевого напряжения производится через включаемый в начале положительных полупериодов сетевого напряжения тиристор и последовательно с ним включенную катушку индуктивности, величина которой L согласуется с величиной емкости С накопительного конденсатора по формуле (L·С)1/2≈10-2 с. Технический результат заключается в возможности установления значения частоты прерываний тока нагрузки, при которой электросчетчик индукционного типа обладает наихудшей погрешностью правильного учета расходуемой электроэнергии. 1 ил.

Мостовое устройство для поверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа // 2522706

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях однофазных индукционных электросчетчиков. Устройство для поверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, содержащее коммутирующие ток заряда конденсаторов транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов. При этом устройство выполнено по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой, параллельно подключены к электросети, включающие 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. Технический результат заключается в повышении точности производимой поверки. 20 ил.

Устройство для исследования работы индукционных электросчетчиков // 2523109

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит накопительные конденсаторы, заряд которых осуществляется в первую и третью четверти периодов сетевого напряжения прерывистым током, а разряд происходит плавно во времени во второй и четвертой четвертях периодов сетевого напряжения. При этом конденсаторы попарно подключены к фазному и нулевому проводникам электросети через последовательно с ними включенные диод и транзистор с учетом полярности указанного подключения электролитических конденсаторов, образующих две мостовые схемы, попеременно работающие в положительную и отрицательную полуволны сетевого напряжения. В диагоналях мостовых схем включены последовательно установленные тиристор и дроссель, соединяющие последовательно каждую работающую пару заряженных накопительных конденсаторов мостовых схем для их плавного разряда обратно в сеть. Причем обмотки двух дросселей мостовых схем выполнены на едином магнитопроводе с периодическим его перемагничиванием, а включение-выключение соответствующих транзисторов и тиристоров осуществлено от блока управления, синхронизируемого от сетевого напряжения. Технический результат заключается в обеспечении возможности построения компактного и высокоэффективного устройства для определения погрешности учета электроэнергии при прерывании тока нагрузки на различных частотах прерываний в заданном диапазоне мощности нагрузок. 4 ил.

Способ дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии // 2523600

Изобретение относится к измерительной технике приборостроения, в частности, к средствам определения несанкционированного потребления электроэнергии. Осуществляют дистанционный сбор информации о потреблении электроэнергии в замкнутом объекте на стороне потребителя посредством получения картины теплового поля тепловизором непосредственно у соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта на стороне потребителя и выводе информации на экран тепловизора. Сравнивают полученные картины теплового поля у соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта. Подключают прибор для измерения мощности в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи к подводящим проводам линии электроснабжения потребителя вне стороны потребителя. Принимают информацию о потреблении электроэнергии на стороне потребителя от прибора для измерения мощности в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи и судят о факте несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии на основании информации о наличии потребления электроэнергии на стороне потребителя от прибора для измерения мощности в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи и соответствующих картин теплового поля. Технический результат заключается в упрощении технологии дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии при снижении тепловых потерь, необходимых для выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии. 5 з.п. ф-лы. 3 ил.

Устройство для проверки правильного учета электроэнергии // 2523783

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для проверки чувствительности индукционных электросчетчиков с вращающимися дисками. Устройство содержит накопительный конденсатор и силовой транзистор, управляемый от импульсного высокочастотного генератора с регулируемой частотой следования импульсов в диапазоне 1…5 кГц. При этом цепь заряда накопительного конденсатора постоянным током при отрицательных полуволнах сетевого напряжения включает повышающий высокочастотный трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно к сети через силовой транзистор, а вторичная связана с накопительным конденсатором через высоковольтный диод. Управляющий переход «база-эмиттер» силового транзистора трансформаторно связан через первый ограничивающий резистор с понижающим высокочастотным импульсным генератором с регулируемой частотой прерываний зарядного тока накопительного конденсатора в диапазоне 1...5 кГц, а цепь разряда накопительного конденсатора обратно в сеть включает последовательно соединенные с накопительным конденсатором катушку индуктивности и силовой тиристор, включение которого при положительных полуволнах сетевого напряжения осуществлено с понижающей обмотки низкочастотного трансформатора, включенного в электрическую сеть, через последовательно связанные диод включения силового тиристора и второй ограничивающий резистор. Технический результат заключается в упрощении устройства. 4 ил.

Счетчик электрической энергии и утечки в сети // 2529779

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электрической энергии в цепях переменного тока. Счетчик электрической энергии и утечки в сети содержит датчик тока 1, выходы которого соединены с первым перемножителем 3 тока на напряжение, который, в свою очередь, соединен с первым преобразователем 4 тока в частоту импульсов, трансформатор 5 тока с двумя первичными обмотками, одна из которых соединена с фазным проводником измерительной сети, другая - с нулевым проводником и одной вторичной обмоткой, на которой сигнал пропорционален разности токов первичных обмоток, при этом выходы трансформатора тока 5 подключены ко второму 6 перемножителю тока на напряжение, который, в свою очередь, соединен со вторым 7 преобразователем тока в частоту импульсов. Технический результат заключается в возможности учета утечек электрической энергии. 1 ил.

Устройство для проверки правильности учета электроэнергии индукционными электросчетчиками // 2552541

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для проверки правильной работы электросчетчиков индукционного типа с вращающимися дисками. Устройство для проверки правильности учета электроэнергии индукционными электросчетчиками состоит из последовательно соединенных после поверяемого электросчетчика силового импульсного диода и электролитического конденсатора, к которому параллельно подключена активная нагрузка, допускающая работу на постоянном токе, причем величина емкости С электролитического конденсатора находится по формуле С≈Т/2η(1+η)R, где Т - период переменного тока сети, при условии, что отношение η времени заряда к времени разряда электролитического конденсатора во много раз меньше единицы, например, порядка 0,01, где R - активное сопротивление нагрузки, подключенной параллельно к электролитическому конденсатору, а силовой импульсный диод должен быть рассчитан на импульсный ток IИМП≈2IH/η, где IH - номинальный ток в нагрузке с сопротивлением R. Техническим результатом является упрощение устройства проверки правильного учета электроэнергии индукционными электросчетчиками по сравнению с известными устройствами того же назначения при работе на активные нагрузки, допускающие работу на постоянном токе. 1 ил.

Устройство для поверки индукционных счетчиков электроэнергии // 2564689

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для проверки правильной работы электросчетчиков индукционного типа, работающих на активную нагрузку. Устройство содержит две цепи, каждая из которых работает попеременно соответственно от положительных и отрицательных полуволн сетевого напряжения. Причем каждая из этих цепей содержит последовательно включенные к фазному и нулевому проводникам сети после прибора учета лавинный диод и накопительный конденсатор. Точка соединения указанных элементов цепи соединена через резистор нагрузки с эмиттер-коллекторным переходом силового транзистора, другой электрод перехода которого соединен с фазным проводником сети. Лавинные диоды двух цепей подсоединены к фазному проводнику сети разными электродами - катодом для цепи, работающей от положительных полупериодов сетевого напряжения, и анодом для цепи, работающей от отрицательных полупериодов сетевого напряжения, а силовые транзисторы этих цепей обеспечивают их проводимость разрядного тока через соответствующие резисторы нагрузки. Каждый из этих силовых транзисторов является открытым для соответствующей полуволны сетевого напряжения и надежно закрытым для другой полуволны сетевого напряжения, для чего использован понижающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к фазному и нулевому проводникам сети после прибора учета, а его две раздельные вторичные обмотки подключены к управляющим электродам перехода «база-эмиттер» силовых транзисторов через ограничивающие резисторы. Технический результат заключается в существенном упрощении конструкции устройства. 3 ил.

Прибор для исследования работы электросчётчиков // 2568936

Изобретение относится к средствам контроля работы электросчетчиков. Устройство содержит 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 (симистором) 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. При этом 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 (Т/4)-ΔТ, где ΔТ<Т/16, для каждого положительного полупериода сетевого напряжения, а также импульсы запуска тиристора, задержанного по времени от моментов времени (Т/4)-ΔТ в каждом положительном полупериоде сетевого напряжения на малую величину ΔtЗАД=ΔТ-(ΔtИМП/2)<<Т/16. Технический результат заключается в упрощении конструкции и увеличении энергетической эффективности. 4 ил.