Счетчик энергии постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

Союз Советских

Социалистических

Респубттик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.07.74 (21) 2046135/21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 06.07.77 (51) М Кл 2 G 010. 11/00

Гасударственный комитет

Совета й1инистрав СССР па делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.787 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. С. Белицкая и Л. Н. Волков (71) 3 аявитель

"(54) СЧЕТЧИК ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение предназначено для использования в различных промышленных установках постоян|ного тока, в частности, в установках, работающих в условиях широкого изменения рабочей температуры.

Известен, например, счетчик энергии, в котором имеется два преобразователя напряжения в частоту, .вьополетенных на УПТ, каждый в режиме интегратора с импульсной обратной связью. Один из интеграторов снабжен генератором тактовых импульсов, который используется для формирования длительности импульсов отрицательной обратной, связью в этом интеграторе, а также для переключения накопительных счетчиков импульсов. Интеграторы преобразовывают информацию о 1величинах на пряжения и тока контролируемой цепи, причем второй интегратор управляется выходными импульсами первого, частота, которых пропорциональна напряжению .сети. Частота выходных импульсов второго интегратора про порциональна измеряемой мощности.

Эти импульсы постуатают па входы двух накопительных счетчиков импульсов, учитывающих папра вление энергии.

Основными недостатками схемы этого счетчика являются сложность функциональных связей, многоэлементность, наличие не менее двух регулировок при настройке, трудоемкость технологических операций при сборке.

Из известных счетчиков энергии наиболее близким по своим характеристикам и технической сущности к предлагаемому является счетчик, который содержит преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, формирователь длительности дозирующих сигналов, линейный интегратор, блок накопительного, счетчика импульсов.

Умножение параметров в этом счетчике энергии ооуществляется путем интегрирования напряжения контролируемой цепи дозирующп ми сигнала ми, частота которых прямопропор,циональна значению тока контролируемой цепи, а,длительность постоянна и формирует>ся упомянутым выше формирователем, включен15 .ным через изолирующий трансформатор меж,ду выходом преобразователя тока и интегрирующим и управляющим входами интегра тора.

При изменении температуры окружающей

20 среды параметры формирователя дозирующпх сигналов могут изменяться, что вызовет изменение длительности дозирующих сигналов.

Это, в свою очередь, приведет к изменению частоты выходного сигнала счетчика, и следовательно, к появлению дополнительной погрешности. Поэтому указанный счетчик может применяться лишь в условиях незначительного перепа да температур от. +10 до +40 С.

Для расширения диапазона рабочих темпе30 ратур и повышения временной стабильности в

554503

3 предлагаемый счетчик энергии, содержащий линейный интегратор, соединенный интегрирующим входом с источником измеряемого сигнала, а выходом — с накопительным счетчиком, преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, введено согласующее звено, включенное между ин1егрирующим и управляющим входами интегратора и выходом преобразователя напряжения, а также введен потенциометр, включенный между входом и выходом преобразователя.

Схема согласующего звена определяется измерительными цепями объекта, энергия которого должна учитываться, данным счетчИком.

На чертеже представлена функциональная блок-схема описываемого счетчика энергии, содержащего входы,1 и 2, входные резисторы

3 и 4, преобразователь напряжения 5 с импульсной обратной связью, в цепь которой включен потенциометр 6, согласующее звено 7, вход которого соединен с выходом преобразователя 5, а выходы 8 и 9,соответственно подключены к интегрирующему и управляющему входам интегратора 10. Интегрирующий вход интегратора 10 через резистор 4 соединен с источником измеряемого сигнала. Выход интегратора 10 подключен к накопительному счетчику 11.

Вход 1 подключается к стандартному шунту, установленному в цепи тока контролируемого объекта, а вход 2 — к цвпи напряжения этого объекта. При наличи на входах 1 и 2 измеряемых сигналов U,» и U.». в съеме счетчика формируются следующие напряжения: на выходе преобразователя 5 — отрицательные прямоугольные сигналы длительностью to и амплитудой Up, являющиеся сигналами отрицательной обратной связи (ОС) интегратора преобразователя; на выходе 8 звена 7 — положительные прямоугольные импульсы со скважностью 3р, на выходе 9 звена

7 — положительные остроконечные синхроимпульсы .постоянной амплитуды Уоп,, совпадающие по времени с задним фронтом сигналов t<.

Частота сигналов ОС, дозирующих сигналов и синхроимт ульсов одинакова и прямопропорциональна измеряемому току. Сигнал

ОС с выхода:преобразователя 5 подается через потенциометр 6 на его вход и восстанавливает .преобразователь в исходное состояние.

Одновременно этот же сигнал проходит в звено 7 и в виде дозирующего сигнала с постоянной амллитудой и длительностью to поступает на интегрирующий вход интегратора 10, который при этом отпирается,для прохождения сигнала со входа 2, пропорционального измеряемому напряжению, на интегрирующий орган интегратора 10 (на пример конденсатор).

Процесс интегрирования, осуществляемый дозами to, длится до тех пор, пока напряжение на интеграторе не достигнет значения амплитуды импульсного опорного напряжения Уоп,, поступающего па управляющий вход интегра4 тора с выхода 9 звена 7. В момент 41 интегратор срабатывает, и на его выходе появляется сигнал, который далее учитывается накопительным счетчиком 11. Сигнал на выходе ин5 тегратора заканчивается в момент времени 4.

В интервале tj — t2 происходит восстановление интегратора 10 в исходное состояние. Время восстановления интегратора IO задается самим интегратором. !

0 Частота выходных сигналов предлагаемого счетчика энергии (т. е. интегратора 10) пропорциональна измерявмой мощности и определяется известным соотношением:

I rfnpto () где 1, — амплитуда входного тока интегратора 10, равная

Уо», 20

Р4

1т—

f„p — частота преобразования напряжения U»,, т. е. частота сигналов ОС (дозирующих сигналов и синхроимпульсов);

С вЂ” емкость интегрирующего конденсатора интегратора 10;

U, исходное напряжение на интегрирующем конденсаторе интегратора 10;

Uîï амплитуда синхроимпульсов на выходе 9, являющихся импульсным опорным напряжением в интеграто ре 10.

Число и выходных сигнало в счетчика энер35 гии, учтенное накопительным, счетчиком 11 за время t, .пропорционально энергии контролируемой сети.

Частота преобразования f„при замкнутой структуре преобразователя и форме сиг40 нала обратной отрицательной связи, близкой к идеальной прямоугольной определяется соотношением:

30

Rg п» з Uoto

fпр (2)

45 где Rs и R6 — сопротивление резисторов 3 и 6 в схеме фиг. 1.

Подставив значения f,ð из выражений (2) и (!), получим:

1 6 т U nx

f счет— (3)

Лз(оп, — Uon> ) UoC

Из выражения (3) следует, что частота выходных сигналов счетчика энергии принципиально не зависит от частоты преобразования параметра U», и длительности to сигнала ОС, а следовательно, и длительности дозирующих сигналов, Это обуславливается тем, что при любых температурах

fnptî= fïð о.с =сопев (4)

Это новое важное свойство функциональной блок-схемы счетчика энергии позволяет создать электрическую схему счетчика, не

55 требующую специальной термостабилизации и

554503

Составитель А. Старостина. Техред М. Семенов

Корректор Н. Аук

Редактор И. Шейкин

Подписное

Заказ 3 543 Изд. № 354 Тираж 1.106

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал

5 способную при этом работать в широком диапазоне рабочих температур.

Из выражения (3) следует также, что регулировка постоянной счетчика, определяемой временем срабатывания одного младшего разряда накопительного счетчика, может быть легко осуществлена изменением сопротивления потенциометра 6, установленного в цепи обратной связи преобразователя напряжения 5.

Формула изобретения

Счетчик энергии постоянного тока, содер6 жащий линейный интегратор, соединенный интегрирующим входом с источником измеряемого сигнала, а выходом — с накопительным счетчиком, преобразователь напряжения в ча5 стоту следования импульсов, о тл и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур и:повышения временной стабильности, в него введено согласующее звено, включенное между интегрирующим и уп10 равляющим входами интегратора и выходом упомянутого преобразователя напряжения, а также введен потенциометр, включенный между входом и выходом .преобразователя.