Счетчик электроэнергии

ОЮЗ СОВЕТОНИХ ОЯИАЧИСТИЧЕСН РЕСПжЛИН 91 (11) 1)5 а О ВНОМИТЕ ОТНРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЬРЛО ИЗОЬРЕТЕНИЯМПРИ 1 ННТ СССР ЛЙСАЙИЕ ИЗОБРЕТЕН 5 И АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТ(1) Владимирский политехнический институт(56) Кубышкин Е.А., Сешеренко А.В. Электронный счетчик расхода электроэнергии типа Ф 441. - Промышленная энергетика, 1983 9 1, с, 23-24.Авторское свидетельство СССР М 1129526, кл. Л 01 Б 11/00, 1982. (54) С 1 БЧИК(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения электроэнергии постоянно го и переменного тока, Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения погрешности от совпадений импупьсов обратной связи с моментами коммутации переключателей. После перемножения сигналов с датчиков тока и напряжения производится преобразование произведенияв частоту следования импульсов и положение числа импульсов, фиксациядлительности импульса обратной связи в моменты переключения переключателей позволяет избежать накоплениепогрешности от периода к периоду,что, соответственно, приводит к повышению точности измерения. Указаннаяоперация выполняется за счет введения первого счетчика 11, третьегопереключателя 12, порогового элемента 3, первого и второго элементов2 И 14 и 16, первого и второго элементов ЗИ 15 н 17, второго и третьегосчетчиков 18 и 9 и первого и второго триггеров 20 и 21, Кроме того,счетчик электроэнергии содержит первый и второй переключатели 1 и 8,перемножитель 2, инвертирующий усили"тель 3 постоянного тока, источник 4опорного тока, первый и второй конденсаторы 5 и 6, резистор 7, генератор 9 импульсов и реверсивный счетчик1 О, 1 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для измерения электроэнергии постоянного и переменного тока.11 ель изобретения - повыпение точности измерения за счет снижения погрешности от совпадений импульсов обратной связи с моментами коммутации переключателей. ОНа чертеже представлена структурно-Функциональная схема счетчика электроэнергии.Счетчик электроэнергии содержит первый переключатель 1, перемножитель 2, инвертирующий усилитель 3 постоянного тока, источник 4 опорного тока, первый 5 и второй 6 конденсаторы, резистор 7, второй переключатель 8, генератор 9 импульсов, ре версивный счетчик 10, первый счетчик 11, третий переключатель 12, пороговый элемент 13, первый элемент 2 И 14, первый элемент ЗИ 15, второй элемент 2 И 16, второй элемент ЗИ 17, второй 25 18 и третин 19 счетчики, первый 20 и второй 21.триггеры, причем вход счетчика для подключения входного сигнала тока через первый переключатель 1 подключен к первому. входу перемножителя 2, второй вход которого является входом счетчика, на который подается сигнал напряжения, выход перемножи" теля 2 подключен к входу инвертирующего усилителя 3 постоянного тока, выходу источника 4 опорного тока, первым обкладкам первого 5 и второго 6 конденсаторов и первому выводу резистора 7, к выходу инвертирующего усилителя 3 постоянного тока подклю 40 чены входы порогового элемента 13 и второго переключателя 8, выход порогового элемента 13 соединен с первыми входами первого 14 и второго 16 элементов 2 И, а выход - к счетному вхо ду реверсивного счетчика 10, выходы первого 14 и второго 16 элементов 2 И подключены к входам установки в "1" первого 20 и второго 21 триггеров соответственно, а выходы последних - к первому и второму входам третьего переключателя 1,2, выход которого подключен к второму выводу резистора 7, выход генератора 9 импульсов соединен с входом первого счетчика 11, вторыми входами первого 15 и второго 17 элементов ЗИ, прямой выход первого счетчика 11 подключен к управляющим входам первого 1, второго 8 и третьего 2 переключателей, входу управления реверсом реверсивного счетчика 10, второму входу первого элемента 2 И 14 ипервому входу первого элемента ЗИ 15,а инверсный - к второму входу второго элемента 2 И 16 и первому входу второго элемента ЗИ 17, выходы первого15 и второго 17 элементов ЗИ соединены с входами установки в "0" первого 20 и второго 21 триггеров, выходы которых подключены соответственно к третьим входам первого 15 и второго 17 элементов ЗИ, выходы второгопереключателя 8 подключены соответственно к вторым обкладкам первого 5и второго 6 конденсаторов,Счетчик электроэнергии работает следующим образом.В исходном состоянии первый 11, второй 8 и третий 19 счетчики, первый 20 и второй 21 триггеры находятся в нулевом состоянии. Генератор 9 импульсов формирует последовательность импульсов стабильной частоты, которая поступает на вход первого счетчика 11 и вторые входы первого 15 и второго 17 элементов ЗИ, но последние заблокированы нулевыми сигналами на третьих входах. Выходная частота генератора 9 импульсов выбирается из условий точности формирования импульсов обратной связи, а коэффициент пересчета первого счетчика 11 таким, чтобы его выходная частота в два раза превьппала максимальную частоту входного сигнала. Коэффициенты пересчета второго 18 и третьего 19 счетчиков выбираются равными и определяют длительность импульсов обратной связи, В первый полупериод колебаний выходного сигнала первого счетчика 11 на его .прямом выходе присутствует единичный сигнал, а на инверсном - нулевой. Коэффициент передачи первого переключателя равен "+1"к выходу инвертирующего усилителя 3 постоянного тока подключен первый конденсатор 5, выход первого триггера 20 соединен через третий переключатель 12 с резистором 7, а реверсивный счетчик 10 суммирует импульсы, поступающие на счетный вход, На выходе инвертирующего усилителя 3 постоянного тока формируется напряжение, пропорциональное интегралу суммы токов, поступающих от источника 4 тока и перемножителя 2.На второй полупериод колебаний выходного сигнала первого счетчика 11 на его прямом выходе присутствует нулевой сигнал, а на инверсном - единичный, поэтому коэффициент передачи5 первого переключателя 1 равен "-1" и знак выходного сигнала перемножителя 2 изменяется на противоположный, к выходу инвертирующего усилителя 3 постоянного тока подключен второй конденсатор 6, выход второго триггера 21 соединен через третий переключатель 12 с резистором 7, а реверсивный счетчик 10 вычитает импульсы,15 поступающие на счетный вход, На выходе инвертирующего усилителя 3 постоянного тока Формируется напряжение, пропорциональное интегралу разности токов, поступающих от источника 20 4 тока и перемножителя 2.При достижении выходным напряжением инвертирующего усилителя 3 постоянного тока уровня переключения порогового элемента 3 на его выходе форми руется короткий импульс, который поступает на счетный вход реверсивного счетчика 10 и первые входы первого 14 и второго 16 элементов 2 И. В первый полупериод на втором входе перво- З 0 го элемента 2 И 4 присутствует единичный сигнал, поэтому на его выходе возникает импульс, который устанавливает первый триггер 20 в единичное состояние, при этом второй элемент 2 И 6 заблокирован нулевым сигналом на его втором входе, поступающим с инверсного выхода первого счетчика 11. Переключение первого триггера 20 в единичное состояние разрешает про О хождение выходной частоты генератора 9 импульсов на вход второго счетчика .18После переполнения последнего на его выходе генерируется импульс, который возвращает первый триггер 45 20 в нулевое состояние. Таким образом, на выходе первого триггера 20 формируется импульс обратной связи стабильной длительности и амплитуды.Во второй полупериод импульс обратной связи Формируется аналогично с помощью вторых элементов 2 И 16 и ЗИ 17, третьего счетчика 19 и второго триггера 21. За время действия импульса обратной связи выходное нан- В 5 ряжение инвертирующего усилителя 3 постоянного тока, Формируемое в первый полупериод на первом конденсаторе 5, а во второй - на втором конденсаторе 6, снижается на величину, определяемую вольт-секундной площадью импульса обратной связи.Если переключение сигнала на прямом выходе первого счетчика 1 из единичного состояния в нулевое происходит при единичном сигнале на выходе первого триггера 20, что соответствует совпадению момента окончания первого полупериода с действием импульса обратной связи, то нулевой сигнал с прямого выхода первого счетчика 11 блокирует первый элемент ЗИ 15, а второй счетчик 18 фиксирует длительность импульса обратной связи дд", совпадающую с первым полупериодом, При этом третий переключатель 12 отключает первый триггер 20 от резистора 7, а на первом конденсаторе 5 запоминается остаточное напряжениеТ(2ц= -1 (с)+,т, ) а1о(с -С )- К о + оБС ВС После окончания второго полупериода второй переключатель 8 вновь пере" ключает первый конденсатор 5 к выходу инвертирующего усилителя 3 постоянного тока, третий переключатель 12 - выход первого триггера 20 к резистору 7, а на первый вход первого элемента ЗИ 15 поступает единичный сигнал с прямого выхода первого счетчика 11, Причем процесс интегрирования продолжается с начальными условиями, определяемыми остаточным напряжением на первом конденсаторе 5 Ус, и остаточной длительностью импульса обрат-, ной связи С -дЯ, Переполнение второго счетчика 18 произойдет через интервал времени 7 - дФ после окончания второго полупериода и первый триггер 20 переключится в нулевое состояние, что соответствует окончанию действия импульса обратной связи. Таким образом, несмотря на то, что импульс обратной связи разрываетсяав момент коммутации переключателей на две части Д С .и- дС " суммарная длительность сохраняется постояннойи с точностью до периода выходной частоты генератора 9 импульсов, ко" торая может быть выбрана достаточно высокой. Во второй полупериод устройство работает аналогично иЗаказ 277 Тираж 547 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 на втором конденсаторе 6 запоминается напряжениемтц=-1 цс)+г,)ы 1С т( 511 вс 1.1 ас(" -6- К -- +БС ВС В предлагаемом устройстве за полный период работы результат измерения, содержащийся в реверсивном счетчике 10, определяется выражениемпт.В) неелТак как погрешность измерения не накапливается,а определяется только 20 остаточными напряжениями на первом 5 и втором 6 конденсаторах и остаточной длительностью имгульсов обратной связи, сформированными в течение пос" леднего периода, то за несколько пери-" одов работы происходит увеличений точности измерения,Формула изобретенияСчетчик электроэнергии, содержащий перемножитель, первый вход кото рого подключен через первый переключатель к первой входной шине, а второй вход - непосредственно к второй входной шине, управляющий вход первого переключателя объединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика и управляющим входомвторого переключателя, вход которого ,подключен к выходу инвертирующего усилителя постоянного тока, вход которого соединен с первым вь 1 водом резистора, выходом перемножителя, выходомисточника опорного тока и первымиобкладками первого и второго конденсаторов, вторые обкладки которых подключены к первому и второму выходамвторого переключателя соответственно,генератор импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения за счет снижения погрешности от совпадений импульсов обратной связи с моментамикоммутации переключателей, в негодополнительно введены третий переключатель, пороговый элемент, первый, второй и третий счетчики, первый и второй триггеры, первый и второй элементы 2 И и первый и второйэлементы ЗИ, причем вход пороговогоэлемента подключен к выходу инвертирующего усилителя постоянного тока,а выход - к счетному входу реверсивного счетчика и первым входам первого и второго элементов 2 И, выходы которых соединены с входами установкив "1" первого и второго триггеровсоответственно, выходы последних - спервым и вторым входами третьегопереключателя соответственно, выходкоторого соединен с вторым выводомрезистора, а управляющий вход объединен с управляющим входом первого переключателя, вторым и первым входами первых элементов 2 И и ЗИ соответственно и прямым выходом первогосчетчика, инверсный выход которогоподключен к второму и первому входамвторых элементов 2 И и ЗИ соответственно, а вход - к выходу генератора импульсов и вторым входам первого ивторого элементов ЗИ, выходы которыхчерез второй и третий счетчики соответственно подключены к входам установки в "Он первого и второго триггеров, выходы которых соединены стретьими входами первого и второгоэлементов ЗИ.