[go: up one dir, main page]

RU2589940C2 - Device for testing inductive electric meters - Google Patents

Device for testing inductive electric meters Download PDF

Info

Publication number
RU2589940C2
RU2589940C2 RU2015115545/28A RU2015115545A RU2589940C2 RU 2589940 C2 RU2589940 C2 RU 2589940C2 RU 2015115545/28 A RU2015115545/28 A RU 2015115545/28A RU 2015115545 A RU2015115545 A RU 2015115545A RU 2589940 C2 RU2589940 C2 RU 2589940C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thyristor
series
storage capacitors
voltage
network
Prior art date
Application number
RU2015115545/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015115545A (en
Inventor
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович Меньших
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2015115545/28A priority Critical patent/RU2589940C2/en
Publication of RU2015115545A publication Critical patent/RU2015115545A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2589940C2 publication Critical patent/RU2589940C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to electrical measurement and can be used to assess suitability of newly developed electricity from uncontrolled power selection (theft by unwinding) from power grids. Device for testing of inductive electric meters contains storage capacitors in bridge device branches. Outputs of capacitors with one side are connected to grid conductors, and on other side to thyristor in bridge device diagonal circuit. At that, in series with storage capacitors power diodes and chokes are installed, connected to grid conductors. Thyristor control circuit includes integrating link with controlled time constant of series-connected storage capacitor and variable resistor between anode and cathode thyristor. Storage capacitor is connected to primary winding of step-down transformer via dinistor. Secondary winding of step-down transformer is connected to "control electrode-cathode” transition through in-series connected diode thyristor and limiting resistor.
EFFECT: technical result consists in significant simplification of device control.
1 cl, 3 dwg

Description

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.The invention relates to the field of measuring electrical engineering and can be used to assess the suitability of newly developed electricity meters from uncontrolled selection of electricity (theft by winding) from energy networks.

Известны устройства для проверки электросчетчиков [1-6].Known devices for checking electricity meters [1-6].

Ближайшим аналогом заявляемому техническому решению (прототипом) является «Устройство для поверки индукционных приборов учета электроэнергии» по Патенту РФ №2521307, опубл. в №18 от 27.06.14 [5], содержащее накопительные конденсаторы, заряжаемые прерывистым током на повышенной частоте прерываний и плавно разряжаемых обратно в сеть, а также транзисторные цепи прерывания тока и коммутации плавного разряда накопительных конденсаторов, отличающееся тем, что включает две параллельно подключенные к сети после поверяемого электросчетчика цепи из последовательно соединенных накопительного конденсатора и двунаправленного транзисторного коммутатора, образующие мостовую схему так, что накопительный конденсатор первой цепи подключен к фазному проводнику сети, а конденсатор второй цепи подключен к нулевому проводнику сети, а в диагонали этой мостовой схемы включены последовательно соединенные симистор и катушка индуктивности, причем транзисторы двунаправленных транзисторных коммутаторов указанных цепей и симистор подключены к соответствующим выходам блока управления транзисторами и симистором, синхронизация работы которого осуществляется от сети.The closest analogue to the claimed technical solution (prototype) is a "Device for checking induction meters of electricity metering" according to RF Patent No. 2521307, publ. No. 18 dated 06/27/14 [5], which contains storage capacitors charged with intermittent current at an increased interrupt frequency and smoothly discharged back to the network, as well as transistor current interruption and switching circuits for the smooth discharge of storage capacitors, characterized in that it includes two parallel-connected to the network after the verified electric meter circuits of series-connected storage capacitor and bi-directional transistor switch, forming a bridge circuit so that the storage capacitor first the first circuit is connected to the phase conductor of the network, and the capacitor of the second circuit is connected to the neutral conductor of the network, and the diagonal of this bridge circuit includes serially connected triac and inductor, and the transistors of bi-directional transistor switches of these circuits and triac connected to the corresponding outputs of the transistor control unit and triac , the synchronization of which is carried out from the network.

Недостатком известного устройства является сложность его блока управления транзисторами и симистором. Этот недостаток устранен в заявляемом устройстве.A disadvantage of the known device is the complexity of its transistor control unit and triac. This disadvantage is eliminated in the inventive device.

Целью изобретения является существенное упрощение устройства управления.The aim of the invention is a significant simplification of the control device.

Указанная цель достигается в заявляемом устройстве для проверки индукционных электросчетчиков, содержащем в ветвях мостового устройства накопительные конденсаторы, выводы которых с одной стороны подключены к проводникам сети, а с другой стороны к тиристору в диагональной цепи мостового устройства, отличающимся тем, что последовательно с накопительными конденсаторами включены силовые диоды и дроссели, подключенные к проводникам сети, а схема управления тиристором включает интегрирующее звено с регулируемой постоянной времени из последовательно включенных накопительного конденсатора и переменного резистора между анодом и катодом тиристора, а накопительный конденсатор подключен к первичной обмотке понижающего трансформатора через динистор, вторичная обмотка понижающего трансформатора включена к переходу «управляющий электрод - катод» тиристора через последовательно соединенные диод и ограничивающий резистор.This goal is achieved in the inventive device for checking induction electric meters, which contains storage capacitors in the branches of the bridge device, the terminals of which are connected on one side to the network conductors, and on the other hand to the thyristor in the diagonal circuit of the bridge device, characterized in that they are connected in series with the storage capacitors power diodes and chokes connected to the network conductors, and the thyristor control circuit includes an integrating element with an adjustable time constant from the storage capacitor and the variable resistor between the anode and the cathode of the thyristor are connected, and the storage capacitor is connected to the primary winding of the step-down transformer through a dynistor, the secondary winding of the step-down transformer is connected to the control electrode-cathode junction of the thyristor through a diode and a limiting resistor connected in series.

Достижение поставленной цели изобретения объясняется, во-первых, заменой силовых транзисторов в ветвях мостового устройства на пассивные элементы - силовые диоды и дроссели, не требующие какого-либо управления со стороны блока управления, что существенно упрощает его конструкцию, а, во-вторых, применение простой схемы формирования сигнала, открывающего тиристор в заданный момент времени в каждом из периодов сетевого напряжения без применения достаточно громоздкой электронной схемы на микросхемах и транзисторах с выходными трансформаторами, а также без применения вторичного источника питания.The achievement of the goal of the invention is explained, firstly, by replacing the power transistors in the branches of the bridge device with passive elements - power diodes and chokes that do not require any control from the control unit, which greatly simplifies its design, and, secondly, the application a simple circuit for generating a signal that opens the thyristor at a given point in time in each of the periods of the mains voltage without using a rather cumbersome electronic circuit on microcircuits and transistors with output transformers proof operation, and without the use of a secondary power source.

На рис. 1 приведена схема заявляемого устройства и его подключение к электросчетчику и контролирующему работу схемы двухканальному осциллографу с резисторными элементами связи с последним. На рис.2 представлен график мгновенного значения напряжения на каждом из накопительных конденсаторах мостового устройства - сплошными линиями и напряжения сети - пунктирной. На рис.3 дан график зарядного и разрядного токов в накопительных конденсаторах, а временное положение импульсов разряда может регулироваться (показано двунаправленными стрелками) с помощью регулируемого резистора цепи формирования сигнала управления включением тиристора.In fig. 1 shows a diagram of the inventive device and its connection to the electric meter and controlling the operation of the circuit with a two-channel oscilloscope with resistor elements of communication with the latter. Figure 2 shows a graph of the instantaneous voltage value on each of the storage capacitors of the bridge device — solid lines and network voltage — dashed. Figure 3 shows a graph of the charging and discharge currents in the storage capacitors, and the temporary position of the discharge pulses can be adjusted (shown by bidirectional arrows) using an adjustable resistor of the formation circuit of the control signal for turning on the thyristor.

Схема устройства (рис. 1) включает следующие элементы:The device diagram (Fig. 1) includes the following elements:

C1 и C2 - накопительные конденсаторы одинаковой величины C (например, по 100 мкФ).C 1 and C 2 are storage capacitors of the same value of C (for example, 100 μF each).

L1 и L2 - дроссели с одинаковыми индуктивностями L с железными сердечниками,L 1 and L 2 - chokes with the same inductances L with iron cores,

D1 и D2 - силовые диоды, рассчитанные на максимальный ток заряда накопительных конденсаторов с обратным напряжением, превышающим амплитуду напряжения сети,D 1 and D 2 - power diodes designed for the maximum charge current of storage capacitors with a reverse voltage exceeding the amplitude of the mains voltage,

Y - динистор, открывающийся при достижении напряжения на нем заданного уровня,Y - dinistor, opening when the voltage on it reaches the specified level,

C3 - дополнительный накопительный конденсатор цепи управления включением тиристора,C 3 - additional storage capacitor circuit control the thyristor,

R1 и R2 - регулируемый резистор из последовательно включенных резистора постоянной величины R1 и реостата R2,R 1 and R 2 is an adjustable resistor from a series-connected resistor of constant value R 1 and a rheostat R 2 ,

R3 - ограничивающий резистор, снижающий ток управления тиристора до обусловленной предельно допустимыми значениями тока управления величины,R 3 is a limiting resistor that reduces the thyristor control current to a value determined by the maximum permissible values of the control current,

T - тиристор, установленный в диагонали мостового устройства, D3 - диод в цепи управляющего электрода тиристора,T - thyristor installed in the diagonal of the bridge device, D3 - diode in the circuit of the thyristor control electrode,

Tp - понижающий импульсный трансформатор.Tp - step-down pulse transformer.

Кроме того, элементами связи устройства с двухканальным осциллографом выступают: R4 - низкоомный резистор (порядка 0,05 Ома) цепи измерения тока заряда и разряда накопительных конденсаторов C1 и С2, проходящего через токовую обмотку счетчика, R5 и R6 - резисторы делителя напряжения, приложенного к катушке напряжения счетчика, то есть к проводникам сети - фазному и нулевому.In addition, the communication elements of the device with a two-channel oscilloscope are: R 4 - low resistance resistor (of the order of 0.05 Ohm) of the circuit for measuring the charge current and discharge of storage capacitors C 1 and C 2 passing through the current winding of the meter, R 5 and R 6 are resistors a voltage divider applied to the voltage coil of the meter, that is, to the network conductors - phase and zero.

На рис. 2 пунктирная линия (напряжение сети) совпадает со сплошной линией напряжения на накопительных конденсаторах в процессе их заряда на промежутке первой четверти каждого периода напряжения сети (от нуля до Т/4).In fig. 2, the dashed line (mains voltage) coincides with the solid line of the voltage across the storage capacitors during their charge in the interval of the first quarter of each period of the mains voltage (from zero to T / 4).

На рис. 3 ток заряда протекает в первую четверть периода сети и имеет квазисинусоидальную форму с двойной частотой сети (полупериод тока заряда соответствует четверти периода сетевого напряжения), а ток разряда представляет собой экспоненциально спадающий короткий импульс, амплитуда которого в К раз больше амплитуды зарядного тока, площади зарядного и разрядного импульсов равновелики при малых внутренних потерях в мостовом устройстве, что соответствует закону сохранения заряда. Это отражено приведенным на рис.3 интегральным равенством.In fig. 3, the charge current flows in the first quarter of the network period and has a quasi-sinusoidal shape with a double network frequency (a half period of the charge current corresponds to a quarter of the network voltage period), and the discharge current is an exponentially decaying short pulse whose amplitude is K times the amplitude of the charging current and the charging area and discharge pulses are equal at low internal losses in the bridge device, which corresponds to the law of conservation of charge. This is reflected in the integral equality shown in Fig. 3.

Рассмотрим работу заявляемого устройства.Consider the operation of the claimed device.

В первую четверть положительного полупериода происходит заряд накопительных конденсаторов C1 и С2 через последовательно с ними включенными силовыми диодами и дросселями, которые для зарядного тока, длящегося за достаточно длительный промежуток времени (5 мс), представляют малые сопротивления, и к концу четверти периода напряжение на накопительных конденсаторах достигает амплитудного значения напряжения - порядка UO=300 B.In the first quarter of the positive half-cycle, the storage capacitors C 1 and C 2 are charged through power diodes and chokes connected in series with them, which for the charging current, which lasts for a sufficiently long period of time (5 ms), represent low resistances, and by the end of the quarter of the period the voltage on storage capacitors reaches an amplitude voltage value of the order of U O = 300 B.

Тиристор Т при этом закрыт. Установка силовых диодов в ветвях мостового устройства поддерживает это напряжение заряда накопительных конденсаторов в течение второй четверти положительного полупериода. В момент включения тиристора в диагонали мостового устройства накопительные конденсаторы включаются последовательно, и напряжение на проводниках сети возрастает до величины порядка 600B, и последовательно включенные накопительные конденсаторы быстро разряжаются обратно в сеть с малым внутренним сопротивлением сети (порядка 0,3…0,5 Ома) в зависимости от удаленности абонента от электроподстанции и сопротивления ввода от линии электропередачи (например, от воздушной линии ВЛ-0,4 кВ).Thyristor T is closed. The installation of power diodes in the branches of the bridge device maintains this charge voltage of the storage capacitors during the second quarter of the positive half-cycle. At the moment the thyristor is turned on in the diagonal of the bridge device, the storage capacitors are switched on in series, and the voltage on the network conductors rises to a value of the order of 600V, and the series-connected storage capacitors are quickly discharged back into the network with a small internal resistance of the network (about 0.3 ... 0.5 Ohm) depending on the remoteness of the subscriber from the electrical substation and input resistance from the power line (for example, from the overhead line VL-0.4 kV).

Момент включения тиристора выгодно выбирать, когда синусоида переменного напряжения сети проходит нулевой уровень, то есть когда заканчивается положительный полупериод в момент времени Т / 2.It is advantageous to choose the turn-on moment of the thyristor when the sine wave of the alternating voltage of the network passes the zero level, that is, when the positive half-cycle at the time T / 2 ends.

Указанная на рис.1 установка силовых диодов D1 и D2 исключает возможность перезаряда накопительных конденсаторов, то есть устройство работает в однополупериодном режиме. Поэтому дроссели L1 и L2 работают на пульсирующем токе (одного направления) и должны иметь соответствующие зазоры в их магнитопроводах, рассчитанные на соответствующие токи заряда, что исключает эффект магнитного насыщения магнитопроводов дросселей.The installation of power diodes D 1 and D 2 shown in Fig. 1 eliminates the possibility of overcharging storage capacitors, that is, the device operates in a half-wave mode. Therefore, the chokes L 1 and L 2 operate on a pulsating current (one direction) and must have appropriate gaps in their magnetic circuits, designed for the corresponding charge currents, which eliminates the effect of magnetic saturation of the magnetic circuits of the chokes.

Дроссели L1 и L2 выполняют заградительную функцию для существенного проникновения разрядного тока накопительных конденсаторов самих на себя при открытии тиристора. В устройстве-прототипе такую заградительную функцию выполняли силовые транзисторы, которые при открытии тиристора (симистора) должны были быть надежно закрытыми сигналами с блока управления. В противном случае эти силовые транзисторы оказались бы пробитыми огромным разрядным током порядка 300 В / 0,1 Ом=3000 А (при сопротивлении открытого транзистора, равном 0,1 Ом). В рассматриваемой схеме эта опасность не существует, так как нет и силовых транзисторов. А, учитывая широкий спектр коротких разрядных импульсов (порядка ΔF=1/ΔtРАЗР=2,3τ, где τ=rC C/2 - постоянная времени процесса разряда, rC - внутреннее сопротивление сети (0,3…0,5 Ом). Так, при емкости накопительных конденсаторов C=100 мкФ и rC=0,3 Ом имеем длительность разрядного импульса ΔtРАЗР=2,3*0,3*10-4/2=0,345*10-4 с=34,5 мкс. Следовательно, ширина спектра разрядного импульса имеет порядок 30 кГц, и индуктивное сопротивление дросселя L имеет порядок XL=2π ΔF L. Так, при использовании дросселя Д 170- 0,04 - 2,2 с индуктивностью 40 мГн имеем XL=6,28*30000*0,04=7536 Ом >>>rC. При этом практически весь разрядный ток с накопительных конденсаторов при разряде поступает обратно в сеть. Для зарядного тока такой дроссель представляет собой индуктивное сопротивление величиной всего 12,5 Ом (для сети с частотой 50 Гц), и заряд при этом не затягивается во времени сколько-нибудь ощутимо. При этом постоянная времени заряда при C=100 мкФ в каждой ветви мостового устройства составляет всего 1,3 мс, что в 3,85 раза меньше полного времени заряда. Кроме того, можно выбрать иные дроссели с меньшим значением индуктивности, например, дроссели типа Д 177- 0,0025 - 12,5 с индуктивностью всего 2,5 мГн (их индуктивное сопротивление на частоте 50 Гц будет всего 0,8 Ом, а на частоте 30 кГц оно равно 470 Ом >> rC).Inductors L 1 and L 2 perform a protective function for the significant penetration of the discharge current of the storage capacitors themselves upon opening the thyristor. In the prototype device, such transient function was performed by power transistors, which, when the thyristor (triac) was opened, should have been reliably closed by signals from the control unit. Otherwise, these power transistors would be punctured by a huge discharge current of the order of 300 V / 0.1 Ohm = 3000 A (with an open transistor resistance of 0.1 Ohm). In the considered circuit, this danger does not exist, since there are no power transistors. And, given the wide range of short discharge pulses (of the order of ΔF = 1 / Δt SIZE = 2.3τ, where τ = r C C / 2 is the time constant of the discharge process, r C is the internal resistance of the network (0.3 ... 0.5 Ω ). Thus, with the capacitance of the storage capacitors C = 100 μF and r C = 0.3 Ohm, we have the duration of the discharge pulse Δt PIT = 2.3 * 0.3 * 10 -4 / 2 = 0.345 * 10 -4 s = 34, 5 μs. Therefore, the width of the spectrum of the discharge pulse is of the order of 30 kHz, and the inductance of the inductor L is of the order of X L = 2π ΔF L. Thus, when using the inductor D 170-0.04 - 2.2 with an inductance of 40 mH, we have X L = 6.28 * 30000 * 0.04 = 7536 Ohm >>> r C. almost the entire discharge current from the storage capacitors during the discharge is fed back to the network.For a charging current, such a choke is an inductive resistance of only 12.5 Ohms (for a network with a frequency of 50 Hz), and the charge does not drag out any noticeably in time In this case, the charge time constant at C = 100 μF in each branch of the bridge device is only 1.3 ms, which is 3.85 times less than the total charge time. In addition, you can choose other chokes with a lower value of inductance, for example, chokes of type D 177 - 0.0025 - 12.5 with an inductance of only 2.5 mH (their inductive resistance at a frequency of 50 Hz will be only 0.8 Ohms, and at a frequency of 30 kHz, it is 470 Ohm >> r C ).

Энергия заряда WЗАР каждого из двух накопительных конденсаторов мостового устройства вычисляется в виде W З А Р = C U O 2 / 2

Figure 00000001
. При С=100 мкФ имеем WЗАР=4,5 Дж, что определяет среднюю мгновенную мощность заряда за четверть периода Т / 4 как PCP=4 W3AP/Т=18/ / 0,02=900 Вт. Следовательно, средний ток заряда составляет величину I СР ЗАР= 900 / 220=4,09 А, а максимальное значение зарядного тока в фазном проводнике сети (при фазе φ*=π/8) равно 1 махзар=4*1,41*4,09=23,1 А.The charge energy W ZAR of each of the two storage capacitors of the bridge device is calculated as W 3 BUT R = C U O 2 / 2
Figure 00000001
. At C = 100 μF, we have W ZAR = 4.5 J, which determines the average instantaneous charge power for a quarter of the T / 4 period as P CP = 4 W 3AP / T = 18 / / 0.02 = 900 W. Therefore, the average charge current is I SR ZAR = 900/220 = 4.09 A, and the maximum value of the charging current in the phase conductor of the network (with phase φ * = π / 8) is 1 makhzar = 4 * 1.41 * 4 , 09 = 23.1 A.

Полная энергия заряда равна удвоенной энергии заряда каждого из двух накопительных конденсаторов, то есть равна в рассматриваемом примере 9 Дж. Поэтому в однополупериодном режиме работы схемы мощность PЗАР, которую при заряде будет отсчитывать счетчик, равна PЗАР=9 Дж·50 Гц=450 Вт.The total charge energy is equal to twice the charge energy of each of the two storage capacitors, that is, it is equal to 9 J. In this example, the power P ZAR , which the meter will count when charging, is equal to P ZAR = 9 J · 50 Hz = 450 Tue

На основании закона сохранения заряда, пренебрегая, в первом приближении, весьма малыми потерями в мостовом устройстве, можно записать очевидное соотношениеBased on the law of conservation of charge, neglecting, as a first approximation, the very small losses in the bridge device, we can write the obvious relation

Figure 00000002
Figure 00000002

где 3 τ - длительность импульса разряда вблизи его нулевого уровня, K>>1 - превышение амплитуды разрядного импульса I РАЗ МАХразр-мах над амплитудой зарядного, принимаемого за единичный уровень. При этом I РАЗР·МАХ≈2 UO/rC.where 3 τ is the duration of the discharge pulse near its zero level, K >> 1 is the excess of the amplitude of the discharge pulse I TIME MAX max over the amplitude of the charge, taken as a unit level. Thus I ENABLE · I MAX ≈2 U O / r C.

Если разряд накопительных конденсаторов осуществить в моменты времени t=Т / 2 в каждом периоде переменного напряжения сети (когда синусоида сети проходит через ноль), то на проводниках сети и в катушке напряжения счетчика возникает экспоненциально спадающее напряжение, начальное значение которого равно удвоенной амплитуде сетевого напряжения 2 UO=600 В. При этом импульс разрядного тока также спадает экспоненциально от относительного значения К до нуля приблизительно за время 3 х. Поэтому можно написать выражение для относительной интенсивности отмотки показаний счетчика в разряде накопительных конденсаторов в видеIf the discharge of the storage capacitors is carried out at times t = T / 2 in each period of the alternating voltage of the network (when the sinusoid of the network passes through zero), then an exponentially decreasing voltage occurs on the network conductors and in the counter voltage coil, the initial value of which is equal to the doubled amplitude of the network voltage 2 U O = 600 V. In this case, the discharge current pulse also decreases exponentially from the relative value of K to zero in about 3 x time. Therefore, we can write an expression for the relative intensity of the unwinding of the counter readings in the discharge of storage capacitors in the form

Figure 00000003
Figure 00000003

поскольку индукционный (да и любой другой) счетчик учитывает электроэнергию как результат интегрирования во времени от мгновенных значений произведения действующего тока, проходящего через счетчик, на приложенное к нему мгновенному значению напряжения, с учетом знаков этих величин. При совпадении знаков учет происходит в прямом направлении, а при разных знаках - в обратном, реверсивном.since the induction (and any other) meter takes into account electricity as a result of integration over time from the instantaneous values of the product of the effective current passing through the meter by the instantaneous voltage applied to it, taking into account the signs of these quantities. With the coincidence of signs, accounting takes place in the forward direction, and with different signs, in the opposite, reverse direction.

Выражение для G показывает, во сколько раз реверсивный отсчет энергии счетчиком больше прямого (правильного) учета. Из этого следует, что отмотка показаний счетчика будет вычисляться по формуле в единицах мощности отмоткиThe expression for G shows how many times the reverse energy reading of the meter is greater than the direct (correct) metering. From this it follows that the counter rewinding will be calculated according to the formula in units of the rewinding power

Figure 00000004
Figure 00000004

Вычисления по программе MathCad приводят из выражения (1) к величине К=223,3 и из выражения (2) к величине G=1,575, поэтому для рассматриваемого примера (С=100 мкФ, Т=0,02 с и rC=0,3 Ом) мощность отмотки согласно (3) равна ΔР=0,575*450=258,6 Вт.Calculations of the program MathCad result from the expression (1) to the value k = 223.3 and from the expression (2) to the value G = 1,575, therefore, for a considered example (C = 100 uF, T = 0.02 s and r C = 0 , 3 Ohms), the winding power according to (3) is ΔР = 0.575 * 450 = 258.6 W.

Если потребитель имеет включенную в сеть полезную нагрузку, превышающую мощность отмотки ΔР, то диск его счетчика будет вращаться значительно медленнее, чем в случае без использования включенного устройства отмотки. Но все же диск будет вращаться в прямом (правильном) направлении, что практически исключит возможность контролерам определить факт хищения электроэнергии по визуальным наблюдениям счетчиков, если не пользоваться при этом специальными приборами, в частности, токовыми клещами, которыми определяется ток в фазном проводнике, если счетчик находится за пределами помещения пользователя, например, на лестничной площадке многоквартирного дома или на опоре за пределами индивидуального дома. Это означает, что использование заявляемого устройства отмотки может причинить весьма значительный ущерб энергосистеме страны, что и определяет настоятельную необходимость в разработке и установке пользователям новых типов электросчетчиков, не чувствительных к подобного рода отмотке показаний. Такой вариант электросчетчика был предложен автором в работе [7]. Например, можно рекомендовать разработку электросчетчиков, работающих по однополупериодной схеме, допускающих протекание тока только в одном направлении.If the consumer has a payload included in the network exceeding the winding power ΔР, then the disk of its counter will rotate much more slowly than in the case without using the switched-on winding device. But still, the disk will rotate in the forward (right) direction, which will practically exclude the possibility for controllers to determine the fact of the theft of electricity from visual observations of the meters, if you do not use special devices, in particular, current clamps, which determine the current in the phase conductor, if the meter located outside the user's premises, for example, on the landing of an apartment building or on a support outside the individual house. This means that the use of the inventive unwinding device can cause very significant damage to the country's energy system, which determines the urgent need for the development and installation of new types of meters for users that are not sensitive to such kind of readings. This version of the electric meter was proposed by the author in [7]. For example, it is possible to recommend the development of electric meters working according to a half-wave circuit, allowing current to flow in only one direction.

Остановимся теперь на вопросе формирования сигнала управления открыванием тиристора Т мостового устройства в моменты времени t=Т/2 в каждом периоде напряжения сети. В качестве тиристора следует выбирать сильноточный лавинный тиристор, например, типа ТЛ-150 с импульсным током до 2500A и средним током 150A. Для его запуска необходимо напряжение на его управляющем электроде порядка +5B относительно катода тиристора с током удержания ≥0,2A. При подключении цепи из дополнительного накопительного конденсатора C3 и резисторов R1 и R2 параллельно аноду и катоду тиристора Т (рис. 1), между которыми действует возрастающее напряжение до 600B в течение первой четверти периода времени Т/4 и сохранении этого напряжения в последующие четверть периода, как это видно на рис. 2, происходит заряд дополнительного конденсатора C3 с постоянной времени (R1+R2)C3. Заряжаемый при этом дополнительный конденсатор включен к переходу «управляющий электрод-катод» тиристора через последовательно включенные динистор Y и первичную обмотку понижающего трансформатора Тр, вторичная обмотка которого подключена к переходу «управляющий электрод - катод» тиристора Т через ограничивающий резистор R3 и диод D3. Если в качестве элемента Y выбрать, например, динистор типа КН102Ж с напряжением прямого пробоя 120B, то в момент пробоя динистора при фазах переменного напряжения сети φ=π в каждом из периодов переменного напряжения сети к управляющему переходу тиристора Т будет приложено импульсное напряжение со вторичной обмотки понижающего трансформатора Тр с коэффициентом трансформации 2,25:1 (для соответствующего включения трансформатора ТОТ62) при разряде дополнительного накопительного конденсатора С3 и при этом начальный ток управляющего электрода будет порядка 0,5 А при ограничительном резисторе R3 Ом. При этом дополнительный конденсатор C3 будет разряжаться, однако ток управляющего электрода будет экспоненциально снижаться от 0,5A до тока удержания 0,2A за время, в течение которого тиристор откроется и будет находиться в открытом состоянии в течение всего времени разряда накопительных конденсаторов C1 и С2 и закроется автоматически по мере разряда накопительных конденсаторов, когда напряжение анод-катод на тиристоре обнулится.Let us dwell on the question of generating a control signal for opening the thyristor T of the bridge device at time t = T / 2 in each period of the mains voltage. As a thyristor, you should choose a high-current avalanche thyristor, for example, type TL-150 with a pulse current of up to 2500A and an average current of 150A. To start it, a voltage on its control electrode of order + 5V relative to the thyristor cathode with a holding current ≥0.2A is required. When connecting a circuit from an additional storage capacitor C 3 and resistors R 1 and R 2 parallel to the anode and cathode of the thyristor T (Fig. 1), between which an increasing voltage of up to 600 V is applied during the first quarter of the T / 4 time period and this voltage is maintained in subsequent a quarter of the period, as can be seen in Fig. 2, an additional capacitor C 3 is charged with a time constant (R 1 + R 2 ) C 3 . The additional capacitor charged in this case is connected to the thyristor control electrode-cathode junction through the dynistor Y connected in series and the step-down transformer primary winding Tr, the secondary winding of which is connected to the thyristor T control electrode-cathode junction through the limiting resistor R 3 and diode D 3 . If, for example, a KN102Z type dynistor with a direct breakdown voltage of 120 V is selected as the element Y, then at the moment of the breakdown of the dynistor at phases of the ac mains voltage φ = π in each of the periods of the ac mains voltage, a pulse voltage from the secondary winding will be applied to the control transition of the thyristor T step-down transformer Tr with a transformation ratio of 2.25: 1 (for the corresponding inclusion of the transformer TOT62) during the discharge of the additional storage capacitor C 3 and the initial current of the control electrode b ud will be of the order of 0.5 A with a limiting resistor R 3 Ohms. In this case, the additional capacitor C 3 will be discharged, however, the current of the control electrode will decrease exponentially from 0.5A to a holding current of 0.2A during the time during which the thyristor opens and remains open during the entire discharge time of the storage capacitors C 1 and C 2 and closes automatically as the storage capacitors discharge, when the voltage of the anode-cathode on the thyristor is reset.

Рассмотрим, как выбирается емкость дополнительного накопительного конденсатора C3 интегрирующей цепи. Полагая, что пиковый ток управляющего электрода тиристора Т при его включении равен 0,5 А при начальном напряжении 120B/2,25=53,3 В, находим пиковую мощность импульса включения тиристора 53,3 В · 0,5 А=26,7 Вт, которая снижается в течение времени включения тиристора ΔtВКЛ. Отсюда находим энергию, до которой должен зарядиться конденсатор C3. Эта энергия равна С3·1202/2= 7200 С3 Дж. С другой стороны, эта энергия определяется произведением средней мощности запускающего импульса 53,3·(0,5+0,2)/2=18,65 Вт на время включения ΔtВКЛ, которое определяется из выражения ΔtВКЛ=2,3 RУПР С3, где RУПР=2,252 (R3+r2+5В/0,5 А)+r1 - приведенное к первичной обмотке понижающего трансформатора Тр сопротивление разрядной цепи (с коэффициентом трансформации 2,25: 1), r1 и r2 - активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора Тр, равные 36 и 5,5 Ом. Сопоставляя энергию дополнительного накопительного конденсатора С3 по правилу 7200 С3=18,65 Вт·2,3 RУПР С3=43 RУПР С3, находим величину сопротивления RУПР, которое для рассматриваемого примера равно RУПР=7200/43=167,4 Ом. Тогда R3=[(167,4-36)/2,252]-10-5,5=10,5 Ом. Длительность импульса включения будет равна ΔtВКЛ=2,3 · ·167,4· С3=385 С3. Время открытия тиристора ТЛ-150 составляет 10 мкс. Пусть длительность запускающего импульса примем равной 20 мкс, тогда значение емкости С3=2·10-5/385=0,052 мкФ. Таким образом, величину этой емкости можно выбрать величиной 0,05 мкФ на рабочее напряжение 160B (типа ОСК73П-3). Если принять среднее напряжение заряда этого конденсатора равным 520 В за время Т/2=10 мс, в течение которого напряжение на конденсаторе C3 достигнет 120B (значения пробоя динистора КН102Ж), то можно найти сопротивление (R1+R2), учитывая постоянную времени заряда интегрирующей цепи (R1+R2) С3. Пусть время заряда накопительного конденсатора C3 равно ΔTВКЛ=10 мс, С3=0,05 мкФ, UЗАР.СРЕДН=520B, UПРОБ=120B, тогда имеем выражение: UПРОБ/UЗАР.СРЕДН=1-ехр[-ΔTВКЛ/(R1+R2)C3]. Подставляя в это выражение известные величины, получим 1,300=ехр [ΔTВКЛ/(R1+R23] или, что то же, ln 1,3=ΔTВКЛ/(R1+R23=0,262. Тогда R1+R2=52,4 кОм. Выбираем R1=47 кОм (2 Вт) и R2=10 кОм (реостат). Также выбираем R3=9,1 Ом (2 Вт). Диод D3 - 2Д202А.Let us consider how the capacity of the additional storage capacitor C 3 of the integrating circuit is selected. Assuming that the peak current of the thyristor T control electrode when it is turned on is 0.5 A at an initial voltage of 120V / 2.25 = 53.3 V, we find the peak power of the thyristor on-pulse of 53.3 V · 0.5 A = 26.7 W, which decreases during the turn-on time of the thyristor Δt ON . From here we find the energy to which the capacitor C 3 should be charged. This energy is equal to 3 · 120 C 2 / C 2 = 7200 J 3. On the other hand, this energy is determined by multiplying the average power trigger pulse 53.3 · (0.5 + 0.2) / 2 = 18.65 watts per time switching on Δt ON , which is determined from the expression Δt ON = 2.3 R CRF C 3 , where R CRF = 2.25 2 (R 3 + r 2 + 5V / 0.5 A) + r 1 - reduced to the primary winding of the step-down transformer Tr is the resistance of the discharge circuit (with a transformation coefficient of 2.25: 1), r 1 and r 2 are the active resistances of the primary and secondary windings of the transformer Tr, equal to 36 and 5.5 Ohms. Comparing the energy of the additional storage capacitor C 3 according to the rule 7200 C 3 = 18.65 W · 2.3 R CRC C 3 = 43 R CRC C 3 , we find the resistance value R CRC , which for the example under consideration is equal to R CRC = 7200/43 = 167.4 ohms. Then R 3 = [(167.4-36) / 2.25 2 ] -10-5.5 = 10.5 Ohms. The duration of the switching pulse will be equal to Δt ON = 2.3 · 167.4 · C 3 = 385 C 3 . The opening time of the thyristor TL-150 is 10 μs. Let the duration of the triggering pulse be taken equal to 20 μs, then the value of the capacitance C 3 = 2 · 10 -5 / 385 = 0.052 μF. Thus, the value of this capacitance can be selected as 0.05 μF per operating voltage of 160V (type OSK73P-3). If we take the average charge voltage of this capacitor to 520 V for a time T / 2 = 10 ms, during which the voltage across the capacitor C 3 reaches 120 V (breakdown values of the KN102Zh dynistor), then we can find the resistance (R 1 + R 2 ), taking into account the constant the charge time of the integrating circuit (R 1 + R 2 ) C 3 . Let the charging time of the storage capacitor C 3 be equal to ΔT ON = 10 ms, C 3 = 0.05 μF, U CHARGED AVERAGE = 520B, U SAMPLES = 120B, then we have the expression: U SAMPLES / U CHARGED AVERAGE = 1-exp [ -ΔT ON / (R 1 + R 2 ) C 3 ]. Substituting the known quantities into this expression, we obtain 1,300 = exp [ΔT ON / (R 1 + R 2 ) C 3 ] or, which is the same, ln 1,3 = ΔT ON / (R 1 + R 2 ) C 3 = 0.262 . Then R 1 + R 2 = 52.4 kΩ. Choose R 1 = 47 kOhm (2 W) and R 2 = 10 kOhm (rheostat). Also choose R 3 = 9.1 Ohm (2 W). Diode D 3 - 2D202A.

Отметим, что при увеличении емкости накопительного конденсатора С3 для увеличения энергии отпирающего импульса более мощных тиристоров необходимо соответственно уменьшить величину резисторов R1 и R2. Так, при С3=0,5 мкФ следует выбрать R1=5,6 кОм, R2=3,3 кОм (реостат) для сохранения неизменной величины постоянной времени (R1+R2)C3.Note that with an increase in the capacitance of the storage capacitor C 3, in order to increase the energy of the unlocking pulse of more powerful thyristors, it is necessary to correspondingly reduce the value of the resistors R 1 and R 2 . So, with C 3 = 0.5 μF, R 1 = 5.6 kOhm, R 2 = 3.3 kOhm (rheostat) should be selected to maintain a constant time constant (R 1 + R 2 ) C 3 .

Регулировкой величины сопротивления R2 можно сдвигать по времени импульс разряда (указано двунаправленными стрелками на рис. 3), чтобы его начало приходилось на фазу φ=π переменного напряжения сети в каждом из его периодов.By adjusting the resistance value R 2, the discharge pulse can be shifted in time (indicated by bidirectional arrows in Fig. 3) so that its beginning falls on the phase φ = π of the alternating voltage of the network in each of its periods.

При увеличении емкости накопительных конденсаторов мощность отмотки возрастает, однако имеется предел увеличения емкости С, ограниченный внутренним сопротивлением сети. Предельно допустимое значение емкости С уменьшается с увеличением этого сопротивления. Как показывают расчеты, при rC=0,3 Ома предельная мощность отмотки может составить около ΔРМАХ=10 кВт при емкости СМАХ=4300 мкФ. Следует применять импульсные конденсаторы К75-40-750 В по 100 мкФ каждый (всего 86 штук). Можно также использовать электролитические конденсаторы фирмы EPCOS большой емкости в диапазоне 220…330000 мкФ, с напряжением до 500 В, имеющие существенно меньшие габариты и массу. Могут быть использованы электрохимические конденсаторы большой емкости (500 мкФ) с рабочим напряжением до 500 В и разрядными токами до 5000 А.With an increase in the capacitance of the storage capacitors, the unwinding power increases, however, there is a limit to the increase in the capacitance C, limited by the internal resistance of the network. The maximum permissible value of capacitance C decreases with increasing this resistance. As calculations show, at r C = 0.3 Ohm, the maximum unwinding power can be about ΔР MAX = 10 kW with a capacitance C MAX = 4300 μF. K75-40-750 V pulse capacitors of 100 μF each (a total of 86 pieces) should be used. EPCOS electrolytic capacitors of large capacity can also be used in the range 220 ... 330,000 uF, with a voltage of up to 500 V, having significantly smaller dimensions and weight. Large-capacity electrochemical capacitors (500 μF) with an operating voltage of up to 500 V and discharge currents of up to 5000 A can be used.

Заявляемое устройство может быть использовано при разработке новых электросчетчиков, работающих по однополупериодной схеме, допускающих протекание тока только в одном направлении [7].The inventive device can be used in the development of new electric meters operating on a half-wave circuit, allowing the flow of current in only one direction [7].

ЛитератураLiterature

1. Меньших О.Ф., Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков, Патент №2474825, Опубл. в бюлл. №4 от 10.02.2013.1. Smaller OF, Device for checking the operation of single-phase induction electric meters, Patent No. 2474825, Publ. in the bull. No 4 on 02/10/2013.

2. Меньших О.Ф., Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, Патент №2522706, опубл. в №20 от 20.07.2014.2. Smaller OF, Bridge device for checking electric meters of active energy of induction type, Patent No. 2522706, publ. in No. 20 of 07/20/2014.

3. Меньших О.Ф., Устройство для контроля электросчетчиков, Патент №2521782, опубл. в №19 от 10.07.2014.3. Smaller OF, Device for monitoring electric meters, Patent No. 2521782, publ. No. 19 dated 07/10/2014.

4. Меньших О.Ф., Устройство для исследования работы индукционных электросчетчиков, Патент №2523109, опубл. в №20 от 20.07.2014.4. Smaller OF, Device for researching the operation of induction electric meters, Patent No. 2523109, publ. in No. 20 of 07/20/2014.

5. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных приборов учета электроэнергии, Патент №2521307, опубл. в №18 от 27.06.14 (прототип).5. Smaller OF, Device for checking induction electricity meters, Patent No. 2521307, publ. No. 18 dated 06/27/14 (prototype).

6. Меньших О.Ф., Устройство проверки индукционных электросчетчиков, Патент №2532861, опубл. в №31 от 10.11.2014.6. Smaller OF, Device for checking induction electric meters, Patent No. 2532861, publ. No. 31 of 11/10/2014.

7. Меньших О.Ф., Устройство учета электроэнергии, Патент №2521767, опубл. в №19 от 10.07.2014.7. Smaller OF, Electricity metering device, Patent No. 2521767, publ. No. 19 dated 07/10/2014.

Данные патентного поискаPatent Search Data

RU 2338217 С1, 10.11.2008 RU 2181894 С1, 27.04.2002 RU 2190859 С2, 10.10.2002 RU 2178892 С2, 27.01.2002 SU 1781628 А1, 15.12.1992 SU 1780022 А1, 07.12.1992 SU 1422199 А1, 07.09.1988 US 7692421 В2, 06.04.2010 US 6362745 В1, 26.03.2002 ЕР 1065508 А2, 03.01.2001.RU 2338217 C1, 10.11.2008 RU 2181894 C1, 04/27/2002 RU 2190859 C2, 10/10/2002 RU 2178892 C2, 01/27/2002 SU 1781628 A1, 12/15/1992 SU 1780022 A1, 12/07/1992 SU 1422199 A1, 09/07/1988 US 7692421 B2, 04/06/2010 US 6362745 B1, 03/26/2002 EP 1065508 A2, 01/03/2001.

Claims (1)

Устройство для проверки индукционных электросчетчиков, содержащее в ветвях мостового устройства накопительные конденсаторы, выводы которых с одной стороны подключены к проводникам сети, а с другой стороны к тиристору в диагональной цепи мостового устройства, отличающееся тем, что последовательно с накопительными конденсаторами включены силовые диоды и дроссели, подключенные к проводникам сети, а схема управления тиристором включает интегрирующее звено с регулируемой постоянной времени из последовательно включенных накопительного конденсатора и переменного резистора между анодом и катодом тиристора, а накопительный конденсатор подключен к первичной обмотке понижающего трансформатора через динистор, вторичная обмотка понижающего трансформатора включена к переходу «управляющий электрод - катод» тиристора через последовательно соединенные диод и ограничивающий резистор. A device for checking induction electric meters, which contains storage capacitors in the branches of the bridge device, the terminals of which are connected on one side to the network conductors and, on the other hand, to the thyristor in the diagonal circuit of the bridge device, characterized in that power diodes and chokes are connected in series with the storage capacitors, connected to the conductors of the network, and the thyristor control circuit includes an integrating link with an adjustable time constant from sequentially connected storage a capacitor and a variable resistor between the anode and the cathode of the thyristor, and the storage capacitor is connected to the primary winding of the step-down transformer through a dynistor, the secondary winding of the step-down transformer is connected to the transition "control electrode - cathode" of the thyristor through a diode and a limiting resistor connected in series.
RU2015115545/28A 2015-04-23 2015-04-23 Device for testing inductive electric meters RU2589940C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115545/28A RU2589940C2 (en) 2015-04-23 2015-04-23 Device for testing inductive electric meters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115545/28A RU2589940C2 (en) 2015-04-23 2015-04-23 Device for testing inductive electric meters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015115545A RU2015115545A (en) 2015-10-10
RU2589940C2 true RU2589940C2 (en) 2016-07-10

Family

ID=54289459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115545/28A RU2589940C2 (en) 2015-04-23 2015-04-23 Device for testing inductive electric meters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2589940C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109959821A (en) * 2018-10-11 2019-07-02 郭建国 A high-precision smart meter based on shunt

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2088943C1 (en) * 1993-01-13 1997-08-27 Научно-производственная фирма "Прорыв" Method and device for serviceability check of electronic meter
US6016054A (en) * 1997-07-14 2000-01-18 Siemens Transmission & Distribution, Llc Watt hour meter registration calibration method and apparatus
US20100283453A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-11 POWRtec Methods for Calibrating an Electric Meter
RU2521307C1 (en) * 2013-02-04 2014-06-27 Олег Фёдорович Меньших Calibration device for induction electricity meters
RU2521763C1 (en) * 2013-03-11 2014-07-10 Олег Фёдорович Меньших Control circuit for induction electricity meters
RU2523109C1 (en) * 2013-03-20 2014-07-20 Олег Фёдорович Меньших Induction supply metre analyser

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2088943C1 (en) * 1993-01-13 1997-08-27 Научно-производственная фирма "Прорыв" Method and device for serviceability check of electronic meter
US6016054A (en) * 1997-07-14 2000-01-18 Siemens Transmission & Distribution, Llc Watt hour meter registration calibration method and apparatus
US20100283453A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-11 POWRtec Methods for Calibrating an Electric Meter
RU2521307C1 (en) * 2013-02-04 2014-06-27 Олег Фёдорович Меньших Calibration device for induction electricity meters
RU2521763C1 (en) * 2013-03-11 2014-07-10 Олег Фёдорович Меньших Control circuit for induction electricity meters
RU2523109C1 (en) * 2013-03-20 2014-07-20 Олег Фёдорович Меньших Induction supply metre analyser

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015115545A (en) 2015-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singer et al. Power regulation by means of a switched capacitor
RU2521763C1 (en) Control circuit for induction electricity meters
RU2577551C1 (en) Device for testing electric meters
RU2589940C2 (en) Device for testing inductive electric meters
RU2523109C1 (en) Induction supply metre analyser
RU2573700C1 (en) Control circuit of bridge device thyristor for estimation of induction electric meters suitability
RU2674513C1 (en) Half-wave circuit for the energy meters testing for the electric power uncontrolled takeoff
RU2598773C1 (en) Device for testing inductive electric meters
RU2532861C1 (en) Device for testing of inductive electric meters
RU2579529C1 (en) Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters
RU2582881C1 (en) Bidirectional triode thyristor control device of bridge circuit for checking metering of electric power by inductive electric meters
RU2521782C1 (en) Device to control electric meters
RU2581185C1 (en) Half-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power
RU2572165C1 (en) Device for testing of electric meters
RU2581186C1 (en) Full-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power
RU2520311C1 (en) Voltage stabilisation system at extended power transmission line
RU2598772C1 (en) Device for testing inductive electric meters
RU2622225C1 (en) Device as a validity check on electric power metering by its metering instruments
Vinko et al. Soft-Start Circuit in Wireless Power Transmission System
RU2596626C1 (en) Device for checking newly developed electric meters
RU2625717C1 (en) Bridge device for inspecting electricity meters of active energy
RU2554308C1 (en) Ac mains isolation resistance measurement device
RU203310U1 (en) TRANSITION PHASE REGULATOR IN AC VOLTAGE CIRCUITS FOR MEASURING IN-STARTING AND STARTING CURRENTS OF ELECTRICAL DEVICES
RU2569178C1 (en) Device for testing of inductive electric meters
Korobeynikov et al. Hybrid distance protection relay with rotating magnetic field