Электронный счетчик электроэнергии

НИЕЕН ИЯЕТЕЛЬСТВУ юз Советских РЕ оциалистицеских Республикс присоединением заявк Государственный камитеСовета Министров СССРпа делом изобретенийи открытий 32) ите(53) УДК 621.317.78Г 088 8) убликовано 14.06.75 юллетень Х Дата опубликования описания 29,12. У. Кизило ковский ордена Ленина политехнический институт им(71) Заявитель енин ГРОННЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 54) Известны электронные счетчики электроэнергии, содержащие аналого-цифровое множительное устройство с частотным выходом на основе двух управляемых магнитно-тр анзисторных мультивибратороъ, источник стабилизированного напряжения, цифровой блок и выходной цифровой индикатор. Однако в таких счетчиках требуются вспомогательные устройства для электрической изоляции входа и выхода мультивибраторов и изоляции выходных сигналов, что усложняет их схему, а дополнительные преобразования токовых сигналов в напряжение приводят к дополнительным потерям электроэнергии,Для упрощения схемы и повышения надежности в работе в предлагаемом счетчике цифровой блок подсоединен к обмоткам магнитно-транзисторных мультивибраторов с магнитной обратной связью, напряжение питания которых подведено от источника стабилизированного наотряжения к каждому из них через сопротивление. К обмоткам управления одного мультивибратора цепи контролируемых тока и напряжения подключены согласно, а к обмоткам управления другого мультив и бр атор а - встречно.На чертеже дана принципиальная электрическая схема описываемого счетчика.Счетчик состоит из двух симметричны магнитно-транзисторных мультивибраторов с 2магнитной обратной связью на сердечниках 1 и транзисторах 2 - 5, питаемых от стабилизатора 6 через сопротивления 7 и 8. Управление мультивибраторами осуществляется токами, пропорциональными напряжению У и токуконтролируемой цепи, подаваемыми в общем случае на разные обмотки управления %и и У, так, что намагничивающие силы, создаваемые этими токами, в одном мультивибрао торе складываются, а в другом вычитаютсяв этот же момент времени. Частота напряжения на выходе каждого мультивибратора управляет работой цифровой схемы 9, которая вырабатывает имлульсы с частотой, ,пропорциональной разности частот двух мультивибраторов. Эти импульсы поступают на выходной цифровой индикатор 10, который подсчитывает их и представляет в удобном для использования виде.о Если отсутствуют управляющие сигналы,то каждый мультивибратор генерирует прямоугольные колебания, частота которых определяется напряжением У, стабилизатора 6, параметрами сердечников 1 и схемы мульти 2 б вибратора (числом витков, величиной сопротивлений 7, 8 и 11, остаточными параметрами транзисторов 2 - 5) и входным сопротивлением цифровой схемы. Частоты обоих мультивибраторов должны быть равныЕсли ЗО для упрощения предположить, что петля ги(4) а частота колебаний Оа НоЕо 4 Ц 7 Ф Яо Р 1(У, Е)= где1 1% 3стерезиса сердечников 1 представляет собой идеальную прямоугольную петлю гистерезиса с коэрцитивной силой Нто .можно пренеб речь влиянием входного сопротивления цифровой схемы,Если также считать, что транзисторы являются идеалыными ключами, то при идентичности схем мультивибраторов откуда при отсупствни токов управления время перемагничивания сердечника 1 из одного состояния насыщения в другое, соответствующее рлоловине,периода частоты о, определяет. ся соотношением где Ф, Ф, - текущее значение потока в сердечнике 1 и величина потока насыщения, соответственно;- средняя длина магнитной силовой линии в сердечнике 1;Йт - сопротивление обратной связи;1 - ток коллектора насыщенноготранзистора 2 - 5;%700 - обмотка обратной связи. где Г - приведенное к обмотке 971 значение сопротивления 1:1.При наличии токов в обмотках управления в зависимости от их полярности и того, какой из транзисторов насыщен, намагничивающие силы, создаваемые обмотками управления, могут совпадать с намагничивающей силой, создаваемой током 1, или могут быть направлены встречно, Если намагничивающие силы совпадают (насыщен транзистор 3 при указаиной полярности токов управления), то ток 1 уменьшается. Падение напряжения на сопротивлении 7 уменьшается, увеличивая скорость перемагничивания сердечника, и, следовательно, время 11 перемагничивания также уменьшается.После переключения транзисторов (насыщен транзистор 2) намагничивающие силы направлены встречно и время 1 г перемагни 4чпвания увеличивается. В системе уравнений (1) - (3) при наличии токов управления измени 11 ся уравнение (2) 5 8, К 1 гИ+1, +1 и = Но 1 (6) насыщен транзистор 3 ю, У -Ч 7- 1; - 1 и= НО 1 (7)насыщен транзистор 210С учетом уравнений (1) и (2) из уравнений (6) и (7) находят интервал времени,когда насыщен транзистор 3 15 2 УФ1о - .-+ г,Р 17и когда насыщен транзистор 2202 УФ 25 гДе 1 и и 1, - пРивеДенные к обмотке %71значения токов.Из выражений (8) я (9) определяют частоту колебаний при данном управленииЯоу ц 1 о=й( 00 Нд,2 7У второго, мультивибратора при том жеуправлении, но с учетом встречного включе ния токов у и 1 частота равна Разность этих частот50р =Ь - 1=4 дсц г,. =4 ЫаЬБ = уР,пропорциональна активной мощности контро лируемой цепи.Вычитание частот осуществляется в цифровой схеме 9. Структура цифровой схемы зависит от характера контролируемой цепи, Например, может быть реверсивный счетчик 55 или нереверсивный, для цепи постоянного или5переменного тока. Если выходной индика. тор - электромеханический счетчик импульсов, то необходимо разделить частоту до уровня, не превышающего допустимой скорости счета импульсов,Деление частот можно осуществлять до вычитания их или после, либо и до и после вычитания. Первый случай более удобен в цепях переменного тока при нереверсивном потоке энергии, так как происходит усреднение частоты, а второй - в цепях постоянного тока, так как требуется один делитель, а не два,Во всех случаях цифровая схема может быть выполнена по известным структурам на базе стандартных модулей.Тип цифрового индикатора зависит от специфических условий применения, В предлагаемом счетчике может быть использован любой стандартный индикатор.Цепи питания входных сигналов управления и выходные цепи гальванически изолированы. Для контроля суммарной энергии нескольких цепей, питающихся от одного напряжения, может быть включено несколько обмоток управления (на чертеже показаны пунктиром) .Если необходимо суммировать энергии нескольких произвольных объектов, то на общую схему 9 соответствующей структуры может быть включено несколько множительных аналого-цифровых устройств 12, Величины входных сигналов в широких пределах легко согласуются изменением числа витков соответствующих обмоток управления.Предлагаемый счетчик может быть ис 6пользовал для интегрирования любых физических величин, представляемых электрическими напряжениями или токами постоянного или переменного напряжения.5 Схема счетчика имеет ограничения помаксимальной частоте управляющих воздействий.При сигналах управления, заданных уни.фицированным постоянным током 5 мА, при О ведерная погрешность аналого-цифровогомножительного устройства не превышает 0,3/о, что создает перспективы для серийного производства электронных счетчиков высокого класса точности,15Предмет изобретенияЭлектронный счетчик электроэнергии, содержащий аналого-цифровое множительное устройство с частотным выходом на основе двух управляемых магнитно-транзисторных мультивибраторов, источник стабилизированного напряжения, цифровой блок и выходной цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности счетчика, цифровой блок подсоединен к обмоткам магнитно-транзисторных мультивибраторов с магнитной обратной связью, напряжение питания которых подведено от пс точника стабилизированного папряжения ккаждому из них через сопротивление, причем к обмоткам управления одного мультивибратора цепи контролируемых тока и напряжения подключены согласно, а к обмоткам упз 5 равления другого мультнвибр атор а - встречно.Составитель И. Днепровскаедактор А. Пейсоченко Тсхред 3. Тараненко ректор Е. Хмелева Подписное по делам изо Москва, Жаз 5501 Изд.1499 ЦНИИПИ Государственного пиетров СССР Тираж 902 комитета Совета Мн етений и открытий аушская наб., д. 4/5