Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии



Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии
Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии
Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии
Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии
Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии
Мостовое устройство для проверки электросчётчиков активной энергии

 


Владельцы патента RU 2625717:

Меньших Олег Фёдорович (RU)

Изобретение относится к области измерительной электротехники и может быть использовано при испытаниях однофазных индукционных и цифровых электросчетчиков, в частности при проверке погрешности отсчета расходуемой электроэнергии при прерывании рабочего тока на повышенной частоте, во много раз превышающей частоту энергоснабжающей сети. Заявлено мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии, содержащее коммутирующие ток заряда двух одинаковых накопительных конденсаторов емкостью С каждый транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов, выполненного по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой параллельно подключены к электросети и включают последовательно установленные накопительный конденсатор и двунаправленный транзисторный коммутатор из двух однотипных параллельно-встречно соединенных транзисторов, причем первая ветвь мостовой схемы подключена накопительным конденсатором к нулевому проводнику сети через двунаправленный транзисторный коммутатор, а вторая ветвь - накопительным конденсатором к фазному проводнику сети через аналогичный двунаправленный транзисторный коммутатор, а в диагональ мостовой схемы включен управляемый симистор (двунаправленный тиристор), при этом управление работой четырех транзисторов и симистора осуществлено от электронного блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением, отличающееся тем, что последовательно симистору в диагональную цепь мостовой схемы включены параллельно соединенные низкоомный дроссель и конденсатор связи с катушкой напряжения проверяемого электросчетчика, причем индуктивность дросселя L выбрана по условию fO=1/4π(LС/2)1/2, а емкость конденсатора связи ССВ выбрана по условию fO=1/4π(LКН ССВ)1/2, где LКН - индуктивность катушки напряжения проверяемого электросчетчика, fO - частота сети (50 Гц), при этом соблюдаются неравенства С>>ССВ и LКН>>L, согласно которым ССВ≈LС/2LКН. Возможность бесконтрольного использования потребителем такого рода устройств и определяет необходимость разработки приборов учета электроэнергии нового типа, не чувствительных к прерываниям тока нагрузки. Такие приборы учета должны вытеснить существующий в стране парк приборов учета электроэнергии, освободив экономику страны от неконтролируемого хищения электроэнергии в колоссальных размерах на многие сотни миллиардов рублей годовых убытков. Техническим результатом, наблюдаемым при реализации заявленного устройства, выступает повышение эффективности работы по отмотке или замедлению темпа учета расходуемой потребителем электроэнергии. 1 табл., 4 ил.

 

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

Известно, что чувствительность и точность работы таких приборов учета на используемой промышленной частоте 50 Гц достаточно высокая, однако эти характеристики существенно снижаются, если нагрузка в электросети флуктуирует с повышенной частотой (единицы и десятки килогерц). Это приводит к необходимости исследования зависимости правильного учета потребляемой электроэнергии от частоты прерываний электрического тока в нагрузках. До последнего времени этой проблеме не уделялось достаточного внимания со стороны разработчиков, в частности, индукционных приборов учета электроэнергии, что допускает возможность хищения электроэнергии, масштабы которого стали угрожающими: до 60% расходуемой электроэнергии похищается организациями и физическими лицами различными способами, а борьба с этим практически сводится к росту тарифов на электроэнергию для покрытия неучтенно израсходованной электроэнергии, то есть к нейтрализации коммерческих потерь, исчисляемых сотнями миллиардов рублей ежегодно.

К банальным способам хищения электроэнергии, особенно в сельских местностях и садоводствах являются наброс на воздушную линию ВЛ-0,4 кВ и так называемый переброс фазного и нулевого проводников на вводах к электросчетчику с дополнительно используемым скрытым заземлением. Эти способы легко распознаваемы контролерами, а защитой от переброса является опломбирование фазного проводника ввода с ответвлением от ВЛ-0,4 кВ при выполнении ввода цельной парой проводников до опломбированного прибора учета, как описано в работах [1, 2]. В последнее время для цели хищения электроэнергии применяют чисто электронные схемы, включаемые как обычная нагрузка у потребителя после его прибора учета электроэнергии, что весьма существенно осложняет процедуру противодействия таким способам хищения, маскируемую под так называемое «энергосбережение» путем компенсации тока реактивности, якобы имеющим место преобразования энергии гармоник, возникающих у потребителя при использовании им нелинейных нагрузок, в активную энергию на основной частоте сети (50 Гц), что нереально, а также других софизмов, которыми обманывают потребителя-неспециалиста в электротехнике, продавая им за немалые деньги системы «энергосбережения», а на самом деле - хищения электроэнергии, разрушая тем экономику страны.

Известно, что подключение к сети переменного тока чисто емкостной нагрузки (конденсатора без потерь) электросчетчик активной энергии циркулирующую в нем энергию с двойной частотой сети не учитывает. Однако, если в первой и третьей четвертях периода такую емкостную нагрузку прерывать с достаточно высокой частотой (несколько килогерц) в течение заряда конденсатора, а во второй и четвертой четвертях периода эти прерывания прекратить, обеспечив плавный разряд накопленной в конденсаторе энергии обратно в сеть, то такие электросчетчики индукционного типа с вращающимися дисками (типа СО-2М, СО-И646М и другие) будут уменьшать свои текущие показания при реверсе вращающегося диска, а цифровые счетчики (типа СЕ-200 и подобные) с индукционными перемножителями тока на напряжение не будут учитывать энергию параллельно подключенной к сети активной нагрузки, если эта энергия не больше той, которая определяет уменьшение показаний в индукционных электросчетчиках с вращающимися дисками., и учет электроэнергии будет происходить с замедлением, создавая лишь видимость «энергосбережения» на 25-50%, как указывается в рекламных буклетах ряда «энергосберегающих» организаций. Последние при этом держат в секрете принципиальные схемы таких «энергосберегателей» от их возможного анализа.

Автором заявляемого технического решения предложены различные варианты таких электронных «энергосберегающих» устройств [3-26] с целью предоставления разработчикам нового типа приборов учета электроэнергии эффективно действующего инструмента проверки таких счетчиков, не чувствительных к отмотке или замедлению темпа учета показаний расходуемой электроэнергии. Автором также предложены и сами варианты построения таких электросчетчиков [27-28].

В качестве прототипа заявляемого технического решения может быть использовано «Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа» [9], содержащее коммутирующие ток заряда конденсаторов транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов, отличающееся тем, что оно выполнено по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой, параллельно подключенные к электросети, включают последовательно установленные конденсатор и двунаправленный транзисторный коммутатор из двух однотипных параллельно-встречно соединенных транзисторов, причем первая ветвь мостовой схемы подключена конденсатором к нулевому проводнику сети двунаправленным транзисторным коммутатором, а вторая ветвь - конденсатором к фазному проводнику сети через аналогичный двунаправленный транзисторный коммутатор, а в диагональ мостовой схемы включен управляемый симистор (двунаправленный тиристор), управление работой четырех транзисторов и симистора осуществлено от блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением.

Недостатком прототипа является снижение эффективности работы устройства по замедлению учета электроэнергии существующими электросчетчиками в связи с тем, что плавный во времени разряд последовательно включаемых открытым симистором двух накопительных конденсаторов мостовой схемы происходит весьма быстро, нарушая при этом работу счетчика аналогично тому, как это происходит при заряде этих конденсаторов при высокочастотном прерывании зарядного тока.

Указанный недостаток известного решения устранен в заявляемом.

Целью изобретения является повышение эффективности работы по отмотке или замедлению темпа учета расходуемой потребителем электроэнергии.

Указанная цель достигается в мостовом устройстве для проверки электросчетчиков активной энергии, содержащем коммутирующие ток заряда двух одинаковых накопительных конденсаторов емкостью С каждый транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов, выполненного по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой параллельно подключены к электросети и включают последовательно установленные накопительный конденсатор и двунаправленный транзисторный коммутатор из двух однотипных параллельно-встречно соединенных транзисторов, причем первая ветвь мостовой схемы подключена накопительным конденсатором к нулевому проводнику сети через двунаправленный транзисторный коммутатор, а вторая ветвь - накопительным конденсатором к фазному проводнику сети через аналогичный двунаправленный транзисторный коммутатор, а в диагональ мостовой схемы включен управляемый симистор (двунаправленный тиристор), при этом управление работой четырех транзисторов и симистора осуществлено от электронного блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением, отличающимся тем, что последовательно симистору в диагональной цепи мостовой схемы включены параллельно соединенные низкоомный дроссель и конденсатор связи с катушкой напряжения проверяемого электросчетчика, причем индуктивность дросселя L выбрана по условию fO=1/4π(LС/2)1/2, а емкость конденсатора связи ССВ выбрана по условию fO=1/4π(LКН ССВ)1/2, где LКН - индуктивность катушки напряжения проверяемого электросчетчика, fO - частота сети (50 Гц), при этом соблюдаются неравенства: С>>ССВ и LКН>>L, согласно которым ССВ≈LС/2LКН.

Достижение поставленной цели изобретения объясняется расширением во времени импульсов разряда во второй и четвертой частях периодов сетевого напряжения до величины, соответствующей полупериоду последовательного резонансного контура, настроенного на частоту 2 fO на последовательно включенных двух одинаковых накопительных конденсаторах и дросселя, а поддержание высокого напряжения (с двойной амплитудой сетевого напряжения в начальный момент разряда), прикладываемого к катушке напряжения проверяемого электросчетчика, обеспечивается последовательным резонансным контуром на двойной частоте 2 fO. При этом заряд накопительных конденсаторов в первой и третьей четвертях периода происходит с высокочастотным прерыванием, что замедляет показания прибора учета, а разряд во второй и четвертой четвертях периодов сетевого напряжения практически того же количества электричества (при малом активном сопротивлении дросселя) происходит плавно во времени, при котором происходит отсчет показаний без нарушения его темпа. К тому же при этом на катушке напряжения проверяемого электросчетчика действует повышенное напряжение, что дополнительно увеличивает темп отмотки показаний (дополнительно замедляет учет электроэнергии).

Алгоритм работы транзисторов и симистора мостовой схемы будет рассмотрен ниже и не отличается от такового в прототипе.

Принципиальная схема мостовой схемы дана на рис. 1, блок-схема устройства управления транзисторами и симистором дана на рис. 2, а на рис. 3 и 4 показаны соответствующие временные диаграммы происходящих процессов формирования пачек зарядных импульсов (рис. 3) и заряд-разрядных диаграмм (рис. 4).

Использование заявляемого устройства не создает при его работе перенапряжения в сети для нормальной работы всех подключенных к сети приборов различного назначения, поскольку почти двойное по амплитуде напряжение, снимаемое с последовательно включенных конденсаторах обеих ветвей мостовой схемы (при открытом симисторе) частично компенсируется встречно направленным ему напряжением сети, что приводит лишь к некоторому искажению формы тока и напряжения во второй и четвертой частях периода сетевого напряжения, отличающейся от синусоидальной, но без увеличения амплитуды. Последнее обеспечивает безопасность работы подключаемых к сети потребителей электроэнергии.

Отметим, что искажение формы синусоиды в линии электропередачи может и должно компенсироваться включением режекторных фильтров на возникающие гармоники, энергия которых гасится в активных составляющих этих фильтров - переходит в тепловую энергию, но не может быть использована для получения активной энергии на частоте сети. Этот вопрос выходит за рамки данной заявки и в ней не рассматривается.

Заявляемое устройство представлено на рис. 1, и его работа поясняется последующими рисунками и временными диаграммами и эпюрами.

На рис. 1 изображена мостовая схема, включающая следующие компоненты:

1 - транзистор заряда первой ветви мостовой схемы,

2 - транзистор перезаряда первой ветви мостовой схемы,

3 - накопительный конденсатор первой ветви мостовой схемы,

4 - транзистор заряда второй ветви мостовой схемы,

5 - транзистор перезаряда второй ветви мостовой схемы,

6 - накопительный конденсатор второй ветви мостовой схемы,

7 - симистор,

8 - дроссель,

9 - конденсатор связи с катушкой напряжения проверяемого электросчетчика,

10 - блок управления транзисторами и симистором (работа этого блока синхронизирована сетевым напряжением).

На рис. 2 представлена блок-схема блока управления 10, состоящая из:

11 - первого регулируемого делителя напряжения,

12 - первого компаратора,

13 - первой фазосдвигающей RC-цепи, подключенной к фазному проводнику сети,

14 - второй регулируемой фазосдвигающей RC-цепи,

15 - второго регулируемого делителя напряжения,

16 - второго компаратора,

17 - первого инвертора (схема «НЕ»),

18 - второго инвертора (схема «НЕ»),

19 - первой схемы совпадений (схема «И»),

20 - второй схемы совпадений (схема «И»),

21 - первого модулятора (схема «И»),

22 - первого импульсного усилителя мощности,

23 - второго модулятора (схема «И»),

24 - второго импульсного усилителя мощности,

25 - четырех выходных импульсных трансформаторов, включенных попарно последовательно,

26 - четырех одинаковых гридликов из параллельно включенных резистора и электролитического конденсатора для получения отрицательного смещения на базах транзисторов 1, 2, 4 и 5 (рис. 1) за счет базовых токов,

27 - регулируемого по частоте генератора высокочастотных колебаний,

28 - усилителя-ограничителя, формирующего импульсы типа «меандр»,

29 - сумматора-формирователя запускающих симистор импульсов (схема «ИЛИ» с одновибратором),

30 - первой дифференцирующей цепи,

31 - второй дифференцирующей цепи,

32 - третьего импульсного усилителя мощности,

33 - третьего импульсного трансформатора запуска симистора,

34 - вторичного источника питания элементов блока управления (ВИП).

На рис. 3 представлены временные диаграммы сигналов в различных точках схемы:

3а - исходное переменное напряжение на входе первого компаратора 12,

3б - переменное напряжение, сдвинутое по фазе на π/2, на входе второго компаратора 16,

3в - напряжение на выходе первого компаратора 12,

3г - напряжение на выходе второго компаратора 16,

3д - напряжение на выходе первого инвертора 17,

3е - напряжение на выходе второго инвертора 18,

3ж - напряжение на выходе первой схемы совпадений 19.

3з - напряжение на выходе второй схемы совпадений 20,

3и - напряжение на выходе усилителя-ограничителя 28,

3к - напряжение на выходе первого импульсного усилителя мощности 22,

3л - напряжение на выходе второго импульсного усилителя мощности 24,

3м - напряжение на выходе первой дифференцирующей цепи 230,

3н - напряжение на выходе второй дифференцирующей цепи 31,

3о - напряжение на выходе третьего импульсного усилителя мощности 32,

3п - напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 1 и 4,

3р - напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 2 и 5,

На рис. 4а представлена эпюра процессов заряда (перезаряда) и разряда конденсаторов 3 и 6 в течение периода сетевого напряжения, а на рис. 4б - эпюра тока в фазном проводнике сети, из которой усматривается, что обратный ток в электросчетчике, уменьшающий его показания при подключенной активной нагрузке или без таковой (диск просто вращается в обратном направлении и ли отсчет не происходит в электронном счетчике или индукционном со стопором обратного хода), существенно больше обратного тока в случае разряда только одного конденсатора, как в известных устройствах [8], что и повышает энергетическую эффективность предлагаемой схемы.

Рассмотрим действие заявляемого устройства.

В начале первой четверти периода (рис.3а) сетевого напряжения симистор 7 закрыт, а на управляющие переходы «база-эмиттер» транзисторов 1 и 4 подается пакет импульсов с выхода первого импульсного усилителя мощности 22 с длительностью пакета, соответствующей четверти периода, то есть 5 мс, и с частотой следования этих импульсов в пакете, определяемой работой регулируемого по частоте генератора высокочастотных колебаний 27, например, в форме «меандра». Этими импульсами указанные транзисторы открываются, что создает прерывистый заряд конденсаторов 3 и 6 соответственно, каждый из которых за время действия пакета успевает зарядиться почти до амплитудного значения напряжения сети (около 300 В при напряжении сети 220 В 50 Гц).

В начале второй четверти периода сетевого напряжения все транзисторы схемы оказываются закрытыми, между их базами и эмиттерами действует отрицательное напряжение смещения за счет гридликов 26, поддерживающих это смещение за счет заряда их конденсаторов токами базы транзисторов в первой четверти периода (а затем и в третьей четверти периода). Постоянная времени гридликов должна быть соизмерима с четвертью периода, то есть порядка 5 мс, что позволяет вычислить емкость электролитических (полярных) конденсаторов гридликов при заданном значении сопротивлений гридликов, предназначенных для ограничения тока базы в транзисторах. Одновременно с закрытием всех транзисторов с небольшой задержкой (порядка 0,1-0,3 мс) открывается симистор 7 под действием запускающего импульса с выхода третьего импульсного усилителя мощности 32, формируемого в блоке 10. При этом оба заряженных конденсатора 3 и 6 оказываются включенными последовательно, напряжение на концах «а» и «к» равно почти удвоенному значению амплитуды сетевого напряжения (до 600 В) с полярностью, противоположной полярности сетевого напряжения (равного в начальный момент второй четверти периода около 310 В). Это вызывает протекание значительного по величине обратного тока через токовую обмотку прибора учета электроэнергии и тем снижает его показания.

В начале третьей четверти периода сетевого напряжения симистор в результате разряда конденсаторов 3 и 6 оказывается закрытым, а на переходы «база-эмиттер» транзисторов 2 и 5 действует аналогичный выше указанному пакет положительных импульсов с выхода второго импульсного усилителя мощности 24. Это создает прерывистый перезаряд конденсаторов 3 и 6 к концу третьей четверти периода до напряжения около 300 В, но с противоположной полярностью. В конце третьей четверти периода все транзисторы оказываются закрытыми (действием отрицательного смещения), а симистор 7 с небольшой задержкой (порядка 0,1-0,3 мс) открывается, снова включая последовательно соединенные конденсаторы 3 и 6, которые разряжаются в сеть. При этом через токовую обмотку электросчетчика ток течет в обратном направлении, то есть снова поддерживается режим «отмотки» показаний.

В дальнейшем весь описанный процесс периодически повторяется.

Блок управления 10 транзисторами и симистором по своей идеологии действия аналогичен известному блоку управления прототипа и кратко будет рассмотрен ниже.

При прерывании тока заряда (перезаряда) конденсаторов 3 и 6 прибор учета занижает свои показания из-за фактора высокочастотности прерываний тока, а при плавном разряде этих последовательно включенных конденсаторов обратный отсчет энергии существенно возрастает, в том числе и за счет существенного увеличенного напряжения их разряда.

Энергетика заявляемого устройства определяется величинами емкости накопительных конденсаторов 3 и 6 при соответствующем выборе типов транзисторов и симистора по допустимым величинам токов и рабочих напряжений, а также рассеивающейся на этих элементах мощности, требующей применения средств охлаждения (радиаторов).

Кратко рассмотрим структуру и рекомендации по выбору элементов блока управления 10 транзисторами и симистором (рис. 2).

Вторичный источник питания 34 включает выпрямители с фильтрами на выходные напряжения +5 В для питания транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) серии К155, два разнополярных источника для питания интегральных компараторов 12 и 16, например, К521СА2, и питания усилителей мощности 22, 24 и 32 с напряжением +27 В.

Вместо четырех трансформаторов 25 на ферритовом тороидальном сердечнике, могут быть использованы два трансформатора с двумя раздельными вторичными обмотками в каждом. Феррит марки М2000НМ-1.

Первая фазосдвигающая RC-цепочка 13 осуществляет сдвиг фазы на 45°, вторая 14 регулирует сдвиг фазы в диапазоне 40-50°.

Регулируемые делители напряжений 11 и 15 создают на входе компараторов 12 и 16 требуемые для их работы амплитуды напряжений (не более 5 В).

Модуляторы 21 и 23 могут выполняться на базе схемы совпадений ТТЛ, как и элементы 19 и 20 с логикой «2И» (К155ЛИ1). Инверторы 17 и 18 выполняются на логике «НЕ» (К155ЛН1). Сумматор-формирователь запускающих симистор импульсов 29 может быть выполнен с использованием логики «2ИЛИ» (К155ЛЛ1) с возможным использованием одновибратора на логике ТТЛ (К155АГ1) для получения запускающих импульсов, открывающих симистор в начале второй и четвертой четвертей периода сетевого напряжения, определенной длительности (например, 0,5 мс).

Регулируемый по частоте генератор 27 может быть создан на логике «2И-НЕ» с парой элементов и резистивно-емкостными связями (К155ЛАЗ), причем подстройка частоты в диапазоне 1…5 кГц осуществляется переменным резистором. При этом в качестве усилителя-ограничителя 28 может быть использован компаратор (К521СА2), как в элементах 12 и 16.

Работа блока управления 10 исчерпывающе поясняется временными диаграммами напряжений в различных точках схемы на рис.3 и эпюрами на рис. 4. В частности, важно указать на необходимость точной подстройки фазового сдвига на 90° исходного сетевого напряжения фазосдвигающими цепочками 13 и 14 для получения требуемых пакетов импульсов прерывания заряда (перезаряда) конденсаторов 3 и 6 в первой и третьей четвертях периода сетевого напряжения. Четкая работа схемы требует выполнения обязательного условия о том, чтобы симистор 7 открывался только после полного закрытия всех транзисторов 1, 2, 4 и 5, чтобы заряд этих конденсаторов не стекал через открытые транзисторы, отчего последние могут выйти из строя при недопустимо большом импульсном токе разряда. Для этого предусматривается небольшая задержка в подаче запускающих симистор импульсов относительно стробов, возникающих на выходах дифференцирующих цепей 30 и 31 и отвечающих фазам 90° и 270° в каждом периоде сетевого напряжения, при которых прекращается действие пакетов импульсов, действующих на соответствующие транзисторы, и последние закрываются отрицательным смещением, возникающем в гридликах 26.

Как указывалось выше, энергетика устройства определяется емкостью С применяемых накопительных конденсаторов 3 и 6 в мостовой схеме. Мощность их заряда РЗАР определяется выражением РЗАР=СUO22fO, где UO=1,41 U - амплитуда действующего в каждой фазе напряжения трехфазной сети U=220 В. Однако следует иметь в виду, что возможность заряда этих конденсаторов до амплитудного значения UO ограничена сопротивлениями линии электропередачи rЛ и сопротивлением открытых транзисторных коммутаторов зарядных цепей rЗАР, а также длительностью импульсов ΔtИМП, открывающих транзисторные коммутаторы и формируемых в виде меандра «импульс-пауза» с частотой fМОД высокочастотного генератора 27 с усилителем-ограничителем 28. К концу действия каждого i-го импульса пачки импульсов, целое число которых в пачке равно fМОД/4fО, напряжение Ui, до которого будут заряжены накопительные конденсаторы, вычисляется из выражения:

Ui=UOsin2πfOti[1-exp(-ΔtИМП/2С(rЛ+rЗАР/2)], где ti - момент времени конца действия i-го импульса в пачке. Так. при частоте fМОД=2 кГц пачка состоит из десяти импульсов, и для первой четверти периода значения моментов времени ti соответствуют значениям: t1=0,25 мс, t2=0,75 мс, t3=1,25 мс, …t10=4,75 мс.

Рассмотрим для определенности пример реализации однофазного устройства с использованием накопительных конденсаторов С=100 мкФ при значении сопротивлений rЛ=0,5 Ом и rЗАР=0,1 Ом. Тогда можно составить таблицу значений в виде:

Значение множителя 1-ехр(-ΔtИМП/2С(rЛ+rЗАР/2)=0,8970. Из данной таблицы следует, что оба накопительных конденсатора за четверть периода получат полный заряд WЗАР=7,3083 Дж, и мощность заряда составляет РЗАР=2 fO WЗАР=731 Вт. Как известно из литературы, при высокочастотном прерывании заряда (в данном примере на частоте 2 кГц) учитывается только около четверти от мощности заряда, то есть всего 731/4=182,7 Вт.

При работе мостового устройства разряд накопительных конденсаторов через открытый симистор 7 приводит к существенному увеличению напряжения разряда. В данном примере это напряжение равно 2 U10=2*277,21=544,4 В, то есть начальное напряжение разряда через конденсатор связи 9 передается на катушку напряжения проверяемого счетчика, что дополнительно увеличивает темп обратной отмотки приблизительно в 544,4/310=1,756 раза в начальный момент времени разряда. Затем это напряжение снижается по мере разряда последовательно соединенных накопительных конденсаторов (их общая емкость в последовательном соединении равна 50 мкФ для рассматриваемого примера).

С целью обеспечения плавного разряда накопительных конденсаторов обратно в сеть в течение всей второй (четвертой) четверти периода при весьма низком сопротивлении линии электропередачи (0,5 Ом) с постоянной времени разряда порядка 30 мкс, необходимо в разрядной цепи применить дроссель с индуктивностью L образующей с емкостью С / 2 резонансный контур на частоту 2 fО, так что форма разрядного тока согласуется с полуволной квазисинусоиды этой частоты, и разряд длится 5 мс. При этом можно полагать, что коэффициент S повышения темпа «отмотки» за счет увеличенного напряжения 2 U10 лежит в пределах 1,756≥S≥1, что уточняется экспериментально в зависимости от параметров схемы и линии электропередачи, в частности, активного сопротивления дросселя 8 и сопротивления открытого симистора 7 - общего сопротивление цепи разряда до выходных клемм расчетного (проверяемого) электросчетчика rРАЗ. Пусть S=(1,756+1)/2=1,378. Тогда мощность «отмотки» PОТМ можно вычислить по формуле: РОТМЗАР(S-0,25)rЛ/(rЛ+rРАЗ)=731*(S-0,25)*0,5/0,6=687,1 Вт при условии, что rРАЗ=0,1 Ом, что требует выполнению дросселя 8 низкоомным. При непрерывном включении в сеть такого устройства полное «энергосбережение» за месяц составит порядка 500 кВт*час, а за год - 6000 кВт*часов. При тарифе 5 р/кВт. час имеем годовую «экономию» в 30000 рублей.

Для увеличения мощности РОТМ следует увеличить емкость С накопительных конденсаторов при одновременном снижении сопротивлений линии электропередачи и элементов самой системы - дросселя 8, открытых транзисторов и симистора. Поскольку возможности снижения сопротивления линии электропередачи не беспредельны, увеличение емкости накопительных конденсаторов приведет к снижению коэффициента S либо увеличению прямого учета электроэнергии при заряде этих конденсаторов из-за необходимости уменьшения частоты fМОД для увеличения длительности зарядных импульсов ΔtЗАР

Применение сверхмощной системы «энергосбережения», рекомендуемой рядом компаний по всей стране и утверждающим о возможности «энергосбережения» порядка 40% расходуемой электроэнергии при потреблении от 100 кВт и выше, непосредственно после трехфазного прибора учета активной энергии индукционного типа в трансформаторной подстанции (ТП), снабжающей завод, город, поселок и т.д., приводит к занижению показаний отпускаемой потребителям электроэнергии от такой подстанции, что следует учитывать энергоснабжающим организациям при расчетах с потребителем. Возможность бесконтрольного использования потребителем такого рода устройств и определяет необходимость разработки приборов учета электроэнергии нового типа, не чувствительных к прерываниям тока нагрузки. Такие приборы учета должны вытеснить существующий в стране парк приборов учета электроэнергии, освободив экономику страны от неконтролируемого хищения электроэнергии в колоссальных размерах на многие сотни миллиардов рублей годовых убытков.

Примечание

Энергоснабжающие и иные контрольно-технические организации должны непременно обратить внимание на фактор сокрытия разработчиками таких устройств, активно идущих на продажу по всей стране, принципиальных схем «энергосберегателей». Действительное энергосбережение оказывается возможным только при использовании нагрузок с повышенным кпд, например, заменой ламп накаливания на газоразрядные или светодиодные осветители, но не с помощью засекреченных комплексов «энергосбережения».

Литература

1. Меньших О.Ф., Способ борьбы с хищениями электроэнергии, Патент РФ №2208795, опубл. в бюлл.№20 от 20.07.2003.

2. Меньших О.Ф., Способ борьбы с хищениями электроэнергии (Способ Меньших), Патент РФ №2308726, опубл. в бюлл. №29 от 20.10.2007.

3. Меньших О.Ф, Устройство проверки электросчетчиков активной энергии, Патент РФ №2455523, опубл. в бюлл. №20 от 20.07.2012.

4. Меньших О.Ф., Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2474825, опубл. в бюлл. №4 от 10.02.2013.

5. Меньших О.Ф., Устройство для проверки чувствительности трехфазных цифровых приборов учета электроэнергии, Патент РФ №2474833, опубл. в бюлл. №4 от 10.02.2013.

6. Меньших О.Ф., Схема контроля чувствительности трехфазных электронных приборов учета электроэнергии, Патент РФ №2474834, опубл. в бюлл. №4 от 10.02.2013.

7. Меньших О.Ф., Устройство для проверки чувствительности индукционных приборов учета электроэнергии к частотной модуляции рабочего тока, Патент РФ №2474826, опубл. в бюлл. №4 от 10.02.2013.

8. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2498323, опубл. в бюлл. №31 от 10.11.2013.

9. Меньших О.Ф., Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, Патент РФ №2522706, опубл. в бюлл. №20 от 20.07.2014 (прототип).

10. Меньших О.Ф., Прибор для контроля электросчетчиков, Патент РФ №2521827, опубл. в бюлл. №19 от 10.07.14.

11. Меньших О.Ф., Схема для проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2517757, опубл. в бюлл. №15 от 27.06.2014.

12. Меньших О.Ф., Устройство для поверки индукционных приборов учета электроэнергии, Патент РФ №2521307, опубл. в бюлл. №18 от 27.06.2014.

13. Меньших О.Ф., Устройство для проверки правильного учета электроэнергии, Патент РФ №2523783, опубл. в бюлл. №20 от 20.07.2014;.

14. Меньших О.Ф., Схема контроля индукеционных электросчетчиков, Патент РФ №2521763, опубл. в бюлл. №18 от 10.06.2014.

15. Меньших О.Ф., Устройство для исследования работы индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2523109, опубл. в бюлл. №20 от 20.07.2014.

16. Меньших О.Ф., Устройство проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2532861, опубл. в бюлл. №31 от 10.11.2014.

17. Меньших О.Ф., Устройство для проверки электросчетчиков, Патент РФ №2577551, опубл. в бюлл. №8 от 20.03.2016.

18. Меньших О.Ф., Устройство управления тиристорами мостовой схемы прибора для проверки электросчетчиков, Патент РФ №2579529, опубл. в бюлл. №10 от 10.04.2016.

19. Меньших О.Ф., Устройство управления симисторами мостовой схемы для проверки учета электроэнергии индукционными электросчетчиками, Патент РФ №2582881, опубл. в бюлл. №12 от 27.04.2016.

20. Меньших О.Ф., Однополупериодная схема для испытания электросчетчиков на отбор электроэнергии, Патент РФ №2581185, опубл. в бюлл. №11 от 20.04.2016.

21. Меньших О.Ф., Двухполупериодная схема для испытаний электросчетчиков на отбор электроэнергии, Патент РФ №2581186, опубл.в бюлл. №11 от 20.04.2016.

22. Меньших О.Ф., Схема управления тиристором мостового устройства оценки пригодности индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2573700, опубл. в бюлл. №3 от 27.01.2016.

23. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2589940, опубл. в бюлл. №19 от 10.07.2016.

24. Меньших О.Ф., Устройство для проверки вновь разрабатываемых электросчетчиков, Патент РФ №2596626, опубл. в бюлл. №25 от 10.09.2016.

25. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2598772, опубл. в бюлл. №27 от 27.09.2016.

26. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2598773, опубл. в бюлл. №27 от 27.09.2016.

27. Меньших О.Ф., Устройство учета электроэнергии, Патент РФ №2521767, опубл. в бюлл. №19 от 10.07.2014.

28. Меньших О.Ф., Схема защиты индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2521163, опубл. в бюлл. №18 от 27.06.2014.

Данные патентного поиска

RU 2338217 C1, 10.11.2008 RU 2181894 C1, 27.04.2002 RU 2190859 C2,10.10.2002
RU 2178892 С2, 27.01.2002 SU 1781628 A1, 15.12.1992 SU 1780022 A1, 07.12.1992
SU 1422199 A1, 07.09.1988 US 7692421 B2, 06.04.2010 US 6362745 B1, 26.03.2002
ЕР 1065508 А2, 03.01.2001

Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии, содержащее коммутирующие ток заряда двух одинаковых накопительных конденсаторов емкостью С каждый транзисторы, управляемые от модулируемого генератора высокочастотных импульсов, выполненного по мостовой схеме, первая и вторая ветви которой параллельно подключены к электросети и включают последовательно установленные накопительный конденсатор и двунаправленный транзисторный коммутатор из двух однотипных параллельно-встречно соединенных транзисторов, причем первая ветвь мостовой схемы подключена накопительным конденсатором к нулевому проводнику сети через двунаправленный транзисторный коммутатор, а вторая ветвь - накопительным конденсатором к фазному проводнику сети через аналогичный двунаправленный транзисторный коммутатор, а в диагональ мостовой схемы включен управляемый симистор (двунаправленный тиристор), при этом управление работой четырех транзисторов и симистора осуществлено от электронного блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением, отличающееся тем, что последовательно симистору в диагональную цепь мостовой схемы включены параллельно соединенные низкоомный дроссель и конденсатор связи с катушкой напряжения проверяемого электросчетчика, причем индуктивность дросселя L выбрана по условию , а емкость конденсатора связи ССВ выбрана по условию , где LКН - индуктивность катушки напряжения проверяемого электросчетчика, fO - частота сети (50 Гц), при этом соблюдаются неравенства С>>ССВ и LКН>>L, согласно которым .



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть использовано при разработке и исследовании трехфазных электронных электросчетчиков, устанавливаемых на промышленных объектах и для индивидуальных пользователей взамен устаревшим индукционным приборам учета электроэнергии.

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть использовано при разработке и исследовании трехфазных электронных электросчетчиков, устанавливаемых на промышленных объектах и для индивидуальных пользователей взамен устаревшим индукционным приборам учета электроэнергии.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах поверки и контроля измерительных приборов. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при проверке чувствительности электронных счетчиков электроэнергии с двумя токовыми измерительными цепями.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для контроля подсоединения к трехфазной четырехпроводной сети электрических счетчиков. .

Изобретение относится к измерительной и информационной технике, полупроводниковой и оптоэлектронике и может быть использовано как для поверки измерительных приборов, предназначенных для измерения интегральных величин (ток, напряжение, освещенность и т.д.), так и для определения погрешности измерения интегральных характеристик (вольт-амперных, ампер-яркостных, температурных и т.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо1 . .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в организациях энергонадзора при проверке правильности схемы включения расчетных и контрольных двухэлементных счетчиков активной электроэнергии в сетях как с индуктивным, так и с емкостным характером нагрузки.

Изобретение относится к области измерительной электротехники и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии из энергетических электросетей.

Изобретение относится к области электротехники и электроизмерений и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии в целях ее хищения из энергетических электросетей.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проверке вновь разрабатываемых электросчетчиков, в частности, индукционного типа с целью исключения неконтролируемого расхода электроэнергии.

Использование: для предотвращения и выявления ненадлежащего использования приборов учета, для индикации несанкционированного воздействия магнитным полем на приборы учета.

Изобретение относится к области измерительной электротехники и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии из энергетических электросетей.

Изобретение относится к области измерительной электротехники и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии из энергетических электросетей.

Изобретение относится к составу магниточувствительного элемента индикаторных устройств, предназначенных для визуального контроля воздействия магнитом, и может применяться, в частности, для индикаторных устройств визуального контроля на воздействие магнитом на приборы учета расхода воды и электроэнергии.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для поверки счетчиков. Устройство содержит накопительные конденсаторы мостовой схемы, силовые диоды мостовой схемы, тиристоры заряда накопительных конденсаторов мостовой схемы, силовой тиристор разряда, регулируемый резистор времязадающей цепи управления силовым тиристором, постоянный резистор времязадающей цепи управления силовым тиристором, дозирующий энергию разряда конденсатор времязадающей цепи, высоковольтный динистор, импульсный понижающий трансформатор цепи управления силовым тиристором, диод, гасящий экстратоки в первичной обмотке импульсного трансформатора, резистор, ограничивающий ток управляющего электрода силового тиристора, сетевой трансформатор с двумя парами раздельных понижающих обмоток, второй диод заряда накопительного конденсатора цепи управления тиристором заряда мостовой схемы, накопительный конденсатор цепи управления тиристора заряда мостовой схемы, ограничивающий резистор в цепи управляющего электрода тиристора заряда соответствующего накопительного конденсатора мостовой схемы, тиристорная оптопара, первый диод включения тиристорной оптопары в начале нечетных полупериодов сетевого напряжения, первый резистор, ограничивающий ток светодиода тиристорной оптопары, низковольтный стабилитрон защиты светодиода тиристорной оптопары от пробоя при разряде последовательно соединяемых силовым тиристором накопительных конденсаторов мостовой схемы обратно в сеть с ее двойным амплитудным напряжением, второй резистор, ограничивающий ток светодиода тиристорной оптопары.

Изобретение относится к области измерительной электротехники и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии (хищения путем отмотки) из энергетических электросетей.

Изобретение относится измерительной технике и может быть использовано для оценки пригодности электросчетчиков от неконтролируемого отбора. Устройство содержит мостовую схему из двух параллельно включенных к источнику сети цепей заряда накопительных конденсаторов и диагональную разрядную цепь, а также устройство управления коммутацией зарядного и разрядного токов в мостовой схеме.
Наверх