ЭЛЕКТРОСЧЕТЧИК Российский патент 2009 года по МПК G01R11/00 

Изобретение относится к приборам по учету расхода электроэнергии и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для бытовых потребителей и во всех отраслях промышленности, на предприятии и в организациях.

Известен однофазный индукционный счетчик (см. Илюкович А.М. «Электрические счетчики», М.: Госэнергоиздат, 1963 г., с.23-27), выполняемый из вращающегося элемента, содержащего цепь напряжения с сердечником, при этом часть магнитных потоков, создаваемых их обмотками, пересекает алюминиевый диск, укрепленный на оси, вращающийся в опорах.

Вращение подвижной части через червячно-зубчатую передачу передается на счетный механизм счетчика, который полвека модернизировался, работает, что «вечный двигатель», исключая ослабление зажимов контактных соединений в запломбированном клеммнике.

Недостатками известного счетчика являются потери электроэнергии и невозможность обеспечить в данный момент злоупотребления, при учете расхода электроэнергии, возмещения.

Наиболее близким по достигаемому техническому результату - прототипом является электросчетчик (см. патент RU №2145419, МКИ G01R 11/24), содержащий однофазный счетчик, на стержень замкнутого магнитопровода которого намотаны две обмотки, к выводам которых присоединены через два выпрямителя управляющие электроды двух симистров, отключающая обмотка, встроенная в автоматический выключатель, контакты которого размыкают фазный и нулевой провода на выходе однофазного счетчика.

Недостатком известного технического решения - прототипа является сложность электрической схемы, требующей корректировки в управлении симистров в большом диапазоне токов, при отключении потребителя от источника питания, и в одном способе злоупотребления, во втором варианте коммутации, когда вход прототипа сделать выходом, а выход - входом, прототип не работает.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а также, исключая из схемы обмотку, выпрямитель, симистр и отключающую обмотку, повышение надежности работы электросчетчика при нарушении потребителем использования электросчетчика.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в электросчетчике, содержащем однофазный счетчик, подсоединенный к источнику питания, двум совмещенным обмоткам, намотанным двойным проводом с максимальной магнитной связью, размещенным на одном стержне замкнутого магнитопровода с третьей обмоткой, к выводам которой подсоединены через выпрямитель управляющие электроды симистра, и потребителю, введена двухпороговая компенсация погрешности электроэнергии, электромагнит с двумя замыкающими контактами, подсоединенный через симистр к выходу однофазного счетчика, а через один его контакт к выходу однофазного счетчика, подсоединена обмотка, намотанная на другом одном стержне замкнутого магнитопровода с другой обмоткой, подсоединенной через другой его контакт и контакт со встроенным расцепителем максимального тока, автоматического выключателя, к выводам токовой обмотки однофазного счетчика, контакт с расцепителем максимального тока и контакт без расцепителя, автоматически подсоединенные последовательно между выходным выводом токовой обмотки однофазного счетчика и входным выводом верхней совмещенной обмотки.

Максимальная магнитная связь необходима для повышения чувствительности работы электросчетчика.

Установка переменного резистора позволяет задавать компенсирующий ток, а задавать пороги - с помощью автоматических выключателей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема электросчетчика; на фиг.2 - упрощенная векторная диаграмма индукционного электросчетчика.

Электросчетчик выполнен в виде двух совмещенных обмоток 2 (фиг.1), намотанных двойным проводом с максимальной магнитной связью, размещенных на одном стержне замкнутого магнитопровода с третьей обмоткой 3, к выводам которой подключены через выпрямитель 4 последовательно симистр 5 и электромагнит 6 с двумя замыкающими контактами, через один из них и переменный резистор 7, одна из двух обмоток, намотанных на одном другом стержне замкнутого магнитопровода, обмотка 8 выводами подключена к выходным выводам однофазного счетчика 1, а другая обмотка 9 выводами подключена через другой из них к контакту, и контакт с переменным электромагнитным расцепителем максимального тока автоматического выключателя 10 к выводам токовой обмотки однофазного счетчика 1, двухконтактный автоматический выключатель 10, с переменным электромагнитным расцепителем максимального тока, одним контактом без расцепителя отключает источник питания 11 от потребителя 12, другим контактом с электромагнитным расцепителем максимального тока отключает токовую обмотку однофазного счетчика 1 от обмотки 9. Входные клеммы однофазного счетчика 1 подсоединены к источнику питания 11, а выходные выводы через контакты автоматических выключателей 10 и 13 и совмещенные обмотки 2 к потребителю 12, контакты 10 и 13 - с дугогасительным устройством: обмотка 14, выводами через выпрямитель 15, подсоединена к управляющим электродам симистра 16, который анодом и катодом подсоединен между выходным выводом токовой обмотки однофазного счетчика 1 и входным выводом верхней совмещенной обмотки 2.

Автоматические выключатели 10 и 13 - кнопочные серийного производства в широком выборе, без кнопки-выключено.

Электросчетчик работает следующим образом.

При правильном потреблении электроэнергии от источника питания 11 к потребителю 12, учитываемой однофазным счетчиком 1, магнитодвижущая сила отсутствует.

При потреблении электроэнергии, способствующей погрешности электроэнергии однофазного счетчика 1, например, при трансформировании противофазного тока 17 в токовую обмотку однофазного счетчика 1, от источника питания 11, или от противофазного тока 17, в токовой обмотки однофазного счетчика 1, от потребляемой электроэнергии, которая вычитается из показания однофазного счетчика 1, что при токе 17, близком к пороговому току, заданному автоматическим выключателем 13, при потребляемой нагрузке с косинусом ϕ, равным единице, требуется компенсирующий ток 18, в токовую обмотку однофазного счетчика 1, равный удвоенному пороговому току, заданному автоматическим выключателем 13 для положительной компенсации погрешности электроэнергии.

При этом способе электропотребления питается часть токоприемников, где могут быть и двигатели с общим изменяющимся косинусом ϕ от единицы до 0,25, а положительная компенсация увеличивается с уменьшением косинуса ϕ - нагрузки, можно ограничиться средним арифметическим по двум требованиям, т.е. в полтора раза, что при любой величине тока 17, от нагрузки с косинусом ϕ от единицы до 0,35, автоматический выключатель 10 срабатывать не будет, а будет - при токе 17, близком к пороговому току 13, от нагрузки с косинусом ϕ от 0,35 и ниже, и диск будет вращаться в правильном направлении.

Пример: если условно величину порогового тока, заданным автоматическим выключателем 13, принять за единицу, то работу электросчетчика можно описать выражением

1,5>I₁₈-2_i17cosϕ>0,5,

(см. на фиг.2).

Автоматический выключатель 13 одновременно является линейной защитой от сверх токов.

В магнитопроводе от совмещенных обмоток появляется значительный результирующий магнитный поток, в зависимости от вида нарушения, в одной верхней обмотке или обеих сразу.

Этот магнитный поток наводит электродвижущую силу в третьей обмотке 3, которая воздействует через выпрямитель 4 на симистр 5, открывает его и электромагнит 6, получает питание, который срабатывает, замыкает два контакта, через один из них и переменный резистор 7, обмотка 8 также получает питание, а через другой из них и контакт 10 токовая обмотка однофазного счетчика 1 получает компенсирующий ток 18 в одной фазе с напряжением источника питания 11 от обмотки 9 (см. на фиг.2) векторную диаграмму электросчетчика.

Физический смысл: последним звеном компенсирующей силовой цепи является параллельная работа двух однофазных трансформаторов, вопреки первому условию - трансформирующим уравнительным током в общую нагрузку - диск, в облегченном режиме работы, напряжение в «первичных» обмотках понижено в сотни раз, уравнительный ток 19, от встречных токов, малый.

А при закорачивании проводником двух клемм из трех, которые также повысят безопасность электросчетчика, входной фазной с выходной фазной, образуется при этом низкоомный замкнутый контур, в который входит токовая обмотка однофазного счетчика 1, контакты автоматических выключателей 10, 13, верхняя совмещенная обмотка 2 и проводник, через который в обход токовой обмотки однофазного счетчика 1 проходит значительная часть потребляемого тока, а из нижней совмещенной обмотки 2 эта часть тока, трансформируясь в низкоомный контур, обеспечивает компенсацию погрешности электроэнергии, при этом электромагнит не срабатывает.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах учета расхода электроэнергии. Технический результат - компенсация погрешности электроэнергии, упрощение схемы и повышение надежности работы электросчетчика. Для достижения данного результата к выводам третьей обмотки через выпрямитель управляющими выводами подключен симистр. Через симистор к выходу однофазного счетчика подключен электромагнит с двумя замыкающими контактами. Через один из контактов к выходу однофазного счетчика подключена обмотка. Обмотка намотана на другом стержне замкнутого магнитопровода. К выводам токовой обмотки однофазного счетчика подключен контакт с расцепителем максимального тока и контакт без расцепителя. Автоматические выключатели подключены последовательно между выходным выводом токовой обмотки однофазного счетчика и входным выводом верхней совмещенной обмотки. 2 ил.

Электросчетчик, содержащий однофазный счетчик, подсоединенный к источнику питания, двум совмещенным обмоткам, намотанным двойным проводом с максимальной магнитной связью, размещенным на одном стержне замкнутого магнитопровода с третьей обмоткой, к выводам которой подсоединены через выпрямитель управляющие электроды симистра, и потребителю, отличающийся тем, что, с целью компенсации погрешности электроэнергии, введены: электромагнит с двумя замыкающими контактами, подсоединенный через симистр к выходу однофазного счетчика, а через один его контакт к выходу однофазного счетчика подсоединена обмотка, намотанная на другом одном стержне замкнутого магнитопровода с другой обмоткой, подсоединенной через другой его контакт и контакт со встроенным расцепителем максимального тока автоматического выключателя, к выводам токовой обмотки однофазного счетчика, контакт с расцепителем максимального тока и контакт без расцепителя автоматических выключателей, подсоединенные последовательно между выходным выводом токовой обмотки однофазного счетчика и входным выводом верхней совмещенной обмотки.