Цифровой счетчик ватт-часов

 

ã I !» t 1 I t

» ° »". г» ль > pQ »ev» ° »,, г„ Фтю i-.

: --ничо сед ли->т@ <„ л

0 ц 73138»5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Сооотеких

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.02.73 (21) 1883035(24-07 с присоединением заявки №. (51) VI K».2

G 01R 11/32 (53) УДК 621.317.785 (088.8) по делам изобретений (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Авторы изобретения

М. И. Белый, A. Л. Шпади и C. Л. Шпади!

71) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ СЧЕТЧИК ВАТТ-ЧАСОВ

ГосУдарстоеииый комитет (23) Приоритет

Изобретение относи, ся к промышленной электронике и может быть использовано для представления в цифровой форме активной электрической мощности, потребляемой промышленными и бытовыми энергоустановками с синусоидальной формой кривых напряжения и тока, а также для телеметрической передачи этих данных в цифровую вычислительную машину системы автоматического управления производств (АСУП).

Известен цифровой счетчик электроэнергии, использующий метод статических ис— пытанпй, при котором формирование функций превышения каждой измеряемой переменной над соответствующей случайной величиной осуществляется на компараторе, а перемножение полученных логических переменных обеспечивается логическими схемами. Этот счетчик содержит два генератора напряжения треугольной формы, частоты которых несоизмеримы, компараторы тока и напряжения, логическую схему сложения, реверсивный счетчик, образцовый генератор импульсов с механическим регистрирующим устройством (цифровой интегратор) (1).

Недостатками этого счетчика являются сложность конструкции, низкая надежность и большое время усреднения (до нескольких часов) .

Известен также счетчик ватт-часов системы Забарного, содержащий измерительные преобразователи интеграла электрической мощности в количество импульсов, выполненные из двух идентичных магнитотранзисторных широтно-импульсных модуляторов на сердечниках с прямоугольнои петлей гистерезиса, с обмотками и ключами записи и считывания, оомотками поло10 жптельной обратной связи базовых цепей ключей — транзисторов считывания и схемой ЗАПРЕ Г, осуществляющей вычитание длительности выходных импульсов считывания, блок преобразования, блок пнтегри15 рования в виде дискретно-аналогового интегратора с емкостным накопителем, генератором тока с ключом, генератор прямоугольных импульсов для управления ключами записи и выходной электромагнитньш

20 счетчик импульсов (цифровой интегратор) (2).

Однако такой счетчик имеет довольно сложную конструкцию и нуждается в дополнительных источниках питания, что сни25 жает его экономичность и надежность.

Цель изобрстешгя — упрощение конструкции и повышение надежности путем сокращения количества электрических связей между элементами и устранения из схемы

30 счетчика ряда сложных низконадежных блоков и элементов.

731335

Поставленная цсль дост!!гастс11 тсм, что в ц11фровом счетчике ватт-часов измерительные преооразовагелн тока и напряжения выполнены в виде двух цифровых квадраторов на плоских тороидальных сердечниках с прямоугольнои петлеи гнстерезиса, на одном из которых расположены включенные согласно, а на другом — встречно измерительные Оомотк!! напряжсння и 10ка; выходные обмотки через диоды соединены с входами прямого и обратно!.о счета цшрр ов ого интегр а тор а.

11ри этом выходные оомо1ки квадраторов размещены в периферииных отверстиях, расположенных в упомянутых сердечниках с прямоугольнои пе!леи гистерезиса но квадратичному закону относительно его центра. г1а фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого счетчика; на фнг. 2— эпюры напряжении и токов в цепях счетчика.

11редлагаемый цифровой счетчик ваттчасов содержит измерительные преобразователи, выполненных в виде двух цифровых квадраторов на плоскнх тороидd. üIIûõ серДечннках 1 и 2 с прямоуголы!Ои нсз iси гистерезиса, на которых расположены включенные согласно и встречно измерительные обмотки напряжения 8 и тока 1.

Измерительная обмо1 ка тока включена последовательно с нагрузкой 5, а измерительная обмотка напряжения 8 подключена параллельно нагрузке б через балансное сопротивление b. и сердечниках l и 2, кроме центральных отверстии, через которые проходят измерительные оомотки папряжения 8 и тока ч, имеются ряды периферииных отверстий (, расположенных в упомянутых сердечниках по квадратичному закону с Выходными Оомотками суммарного 8 и разностного 9 каналов. 1т!! обмотки поочередно проходят через все периферииные отверстия и через диоды 10 и l l подключаются соответственно к входам прямого и обратного счета цифрового интегратора 12. 1 качестве цифрового интегратора

12 может быть использован любой из соответствующих счетчиков импульсов, обеспечивающии сложение положительных импульсов, выдаваемых суммарным каналом, и вычитание отрицательных импульсов разностного канала.

Счетчик ватт-часов работает следующим образом.

11ри подключении к сети переменного тока через измерительные обмотки 3, 4 тороидальных сердечников 1 и 2 идет ток

1; нагрузки 5 и ток 1 от балансного сопротивления в пропорциональный напряжению нагрузки 5 (фиг. 2) . 11оскольку измерительные обмотки напряжения 8 и тока а в первом сердечнике имеют. встречное включение, а во втором — согласное, то намагничивающий ток первого сердечника

1О !

4 прямопропорцноналсн разности токов в измерительных обмотках напряжения 3 и тока 4, а суммарного о и разностного 9 каналов намагничивающии ток второго сердечника 1; пропорционален сумме токов в измерительных обмотках напряжения 8 и тока 1. и результате воздеиствия магнитного поля этих токов i„.р на сердечники 1 ii

2 Они циклически перема1ничиваются, пр 1чем процесс перемагн!!чпван!!я сопровождас! ся периодическими возникновениями кольцевои зоны, противоположнои намагниченности подвижнои доменной стенки (11ДС), наружная 1раница которои быстро перемещается от центра сердечников к их внешнему краю, так что макспмальнъ|!! радиусс 11ДС пропорционален амплитуде намагничивающего тока данного сердечника.

1!Оэтому процесс перемагничивания захватывает только определенныи объем сердечников 1 и 2, следовательно, и вполне определенное количество периферииных отверстий 7, которые прошиты витками выходных обмоток суммарного 8 и разностного 9 каналов и расположены так, что количество этих отверстий, попавших в зону перемагничивания, пропорционально квадрату

НаМаГНИЧИВаН ЩЕГО тОКа асср.

При пересечении кол ьцевои зоны перемагничивания витков выходных обмоток суммарного 8 и разностного 9 каналов ма!нитный поток в контурах этих обмоток скачкообразно изменяется и в них возникают импульсы напряжения, количество которых равно половине периферийных отверстий, охваченных зоной перемагничнвания. Эти импульсы в течение одного полупериода питающего напряжения через диод 10 поступают на вход прямого счета реверсивного счетчика импульсов в виде положительных импульсов суммарного Kdнала 8, а в течение другого полупериода отрицательные импульсы разностного канала 9 через диод 11 попадают на вход обратного счета реверсивного счетчика импульсов, который производит алгебраические суммирования этих импульсов с соответствующими знаками.

Таким образом, происходит измерение и подсчет мощности нагрузки по известной формуле

Подставляя в эту формулу U= UI1sirIet и

I=Icosi!1(а!+1р), не трудно убедиться, что показания реверсивного счетчика импульсов прямопропорциональны активной электрической мощности, потребляемой нагрузкой О за время измерения.

Все это позволяет использовать предлаrriсмь»1 счетчик не только в качестве совершенно автономного абонентного счетчика электроэнергии, но и в качестве датчика первичной информации АСУП. В последнем

731385 случае схема счетчика еще более упрощается, так как окончательный подсчет и учет электрических импульсов, поступающих ог большого количества первичных датчиков, может производиться непосредственно в

ЦБМ, а опрос этих датчиков может осуществляться по обычной телефонной сети.

Формула изобретения

1. Цифровой счетчик ватт-часов, содержащий измерительные преобразователи тока и напряжения, интегратор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, упомянутые измерительные преобразователи выполнены в виде двух цифровых квадраторов на плоских тороидальных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса, на одном из которых расположены включенные согласно, а на другом— встречно измерительные обмотки напряжения и тока, а выходные обмотки через дио5 ды соединены с входами прямого и обратного счета упомянутого интегратора.

2. Счетчик по п. 1; отл ич а ющийс я тем, что выходные обмотки квадраторов размещены в периферийных отверстиях, 10 расположенных в упомянутых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса по квадратичному закону относительно его центра.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 286062, кл. G 01R 11/16, опублик. 1970.

2. Патент США № 3470471, кл. G 01R

11/32, опублик. 1969.

231385 асср

46/Х

Pu . Z

Составитель А. Селивахин

Техред А. Камышникова Корректор О. Данишева

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 538/14 Изд. № 270 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5