Лічильник електричної енергії

Лічильник електричної енергії, що містить датчики напруги фаз А,В,С, датчики струму фаз А,В,С, генератор, перший ключ, три помножувачі, перший вхід кожного з яких з'єднаний з виходом датчика напруги відповідної фази, а другий і третій входи - з відповідними виходами датчика струму 3 позитивної еталонної напруги, джерела негативної еталонної напруги та другого ключа з відповідними зв'язками та підключення четвертих входів помножувачів до виходу компаратора, дозволило б виключити залежність часу інтегрування інтегратора та порогу спрацьовування компаратора від наявності напруги зміщення на виходах інтегратора та компаратора та від дрейфу цієї напруги, і, таким чином, підвищити точність вимірювання електроенергії. Поставлена задача вирішується тим, що у лічильник електроенергії, що містить датчики напруги фаз А,В,С, датчики струму фаз А,В,С, генератор, перший ключ, три помножувачі, першій вхід кожного з яких з'єднано з виходом датчика напруги відповідної фази, а другий і третій входи - з відповідними виходами датчика струму цієї ж фази, виходи помножувачів через відповідні резистори підключені до входу інтегратора, приєднаного виходом через компаратор до відлікового пристрою, при цьому до входу інтегратора підключено через четвертий резистор вихід першого ключа і один з виводів п'ятого резистора, уведені наступні істотні ознаки, згідно корисної моделі, у лічильник уведені формувач інтервалу, другий ключ, приєднаний виходом до другого виводу п'ятого резистора, джерело позитивної еталонної напруги та джерело негативної еталонної напруги, виходи яких приєднані до інформаційних входів першого та другого ключів відповідно. Керуючі входи цих ключів підключені до першого та другого виходів відповідно формувача інтервалу. Перший вхід формувача приєднано до виходу генератора, а другий - до виходу компаратора та четвертих входів помножувачів. Вище наведені істотні ознаки корисної моделі, достатні у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту. Уведення джерел позитивної і негативної еталонних напруг, другого ключа, формувача інтервалу з відповідними зв'язками дозволило: по-перше, подавати на вхід інтегратора знакозмінну напругу, за рахунок чого компенсується напруга зміщення інтегратора і компаратора або її дрейф у часі; по-друге, здійснювати перемикання полярності сигналу помножувачів за рахунок чого також компенсується напруга зміщення або її дрейф у часі. Це у цілому підвищує точність формування вихідної частоти, що пропорційна вимірюваній електричній енергії. Крім того, подача на вхід інтегратора різниці вхідного сигналу множення з датчиків струму і напруги та сигналу одного з джерел еталонних напруг дозволило виключити вплив ємності на результат інтегрування і внаслідок підвищити точність вимірювання. На Фіг.1 наведена блок-схема лічильника електричної енергії, на Фіг.2 - приклад виконання помножувачів, на Фіг.3 - діаграма роботи лічильника. Лічильник містить датчики 1, 2, 3 напруги фаз А,В,С відповідно, датчики 4, 5, 6 струму фаз А,В,С відповідно, помножувачі 7,8,9, інтегратор 10, компаратор 11, ключі 12, 13, джерело 14 позитивної еталонної напруги, джерело 15 негативної еталон 14350 4 ної напруги, формувач 16 інтервалу, генератор 17, відліковий пристрій 18, резистори 19, 20, 21, 22, 23. Виходи датчиків 1, 2, 3 напруги з'єднані з першими входами відповідних помножувачів 7, 8, 9. Перший і другий виходи датчиків 4, 5, 6 струму з'єднані з відповідними другим та третім входами помножувачів 7, 8, 9. Четверті входи помножувачів 7, 8, 9 з'єднані між собою і підключені до виходу компаратора 11, входу відлікового пристрою 18 та першого входу формувача 16 інтервалу. Виходи помножувачів 7, 8, 9 відповідно через резистори 19, 20, 21 підключені до входу інтегратора, куди приєднані також виходи ключів 12, 13 через резистори 22, 23 відповідно. Виходи джерел 14, 15 приєднані до інформаційних входів ключів 12, 13 відповідно. Керуючі входи ключів 12, 13 з'єднані відповідно з першим та другим виходами формувача 16 інтервалу, до другого входу якого підключено вихід генератора 17. Помножувачі 7, 8, 9 містять, наприклад, формувач 24 ШИМ і комутатор 25. Лічильник електричної енергії працює таким чином. Розглянемо роботу лічильника з початкового стану, при якому вихід компаратора 11 установлений в стан «1», на першому виході формувача 16 інтервалу формується імпульс з заданим інтервалом, ключ 12 замкнутий, вихід інтегратора 10 в стані нульового рівня напруги. Сигнали з датчиків 1, 2, 3 напруги, пропорційні напрузі фаз А,В,С, і напруга з датчиків 4, 5, 6 струму, пропорційна струму навантаження фаз А,В,С, надходять на вхід помножувачів 7, 8, 9 фаз А,В,С відповідно і через резистори 19, 20, 21 на вхід інтегратора 10. Одночасно напруга з джерела 14 негативної еталонної напруги через ключ 12 і резистор 22 надходить на вхід інтегратора 10, який інтегрує різницю напруг (див. Фіг.3в, t1) з помножувачів 7,8,9 і джерела 14. Час інтегрування t1 (Фіг.3в) задається формувачем 16 інтервалу (Фіг.3а). Після закінчення часу інтегрування ключ 12 розмикається і інтегратор 10 починає інтегрувати в зворотному напрямку суму вихідних сигналів помножувачів 7, 8, 9. Як тільки напруга на виході інтегратора 10 зрівняється з «0», спрацьовує компаратор 11, який дає команду на зміну полярності сигналу на виходах помножувачів 7, 8, 9, а формувач 16 інтервалу формує інтервал Із (Фіг.3б, Фіг.3в). При цьому замикається ключ 13 і на вхід інтегратора 10 почнуть надходити напруга зворотної полярності з помножувачів 7, 8, 9 і через резистор 23 напруга з джерела 15 позитивної еталонної напруги. Інтегратор 10 інтегрує різницю напруг (див. Фіг.3в, t3). Після закінчення інтервалу Із ключ 13 розмикається і інтегратор 10 почне інтегрувати в зворотному напрямку. Далі процес повторюється. Інтервали t1 і t3 рівні (t1 = t3). При спрацюванні компаратора 11 (Фіг.3г) відліковий пристрій 18 рахує кількість електроенергії. Генератор 17 забезпечує роботу формувача 16 інтервалу. Частота на виході компаратора 11 визначається із умови балансу вхідного струму інтегратора за період частоти 5 1 1 (Ue Uc.)t1 Uc.t 2 , (1) RC RC де Ue - еталонна напруга з джерела 14 або 15 еталонної напруги. Uc - напруга на виході помножувачів 7, 8, 9. 1 1 , (2) F t1 t 2 t (Ue Uc.) t 1 1 Uc. де F - вихідна частота лічильника. З формули (2) видно, що вихідна частота не залежить від ємності інтегратора 10. Таким чином 14350 6 зміна полярності напруги множення вхідних сигналів струму і напруги дозволило компенсувати напругу зміщення помножувачів 7, 8, 9 або дрейф у часі, а інтегрування вхідних сигналів двох полярностей дозволило компенсувати напруги зміщення інтегратора 10 і компаратора 11 або її дрейф у часі. Крім того інтегрування різниці вхідного сигналу і еталонної напруги дозволило виключити залежність ємності на результат інтегрування і, як слідство, в цілому підвищити точність лічильника. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 14350 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601