Устройство для учета электрической энергии Советский патент 1960 года по МПК G01R21/08 H03K5/01 

Настоящее изобретение относится к известному типу устройств для учета электрической энергии, основанных на применении ваттметрового элемента с датчиком Холла, подключенного к входу магнитного усилителя, у которого выход соединен с интегрирующим блоком, а цепи переменного напряжения подсоединены к источнику синусоидального напряжения.

Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что в нем в качестве интегрирующего блока используется двухтактный преобразователь постоянного тока в импульсы, выполненный на полупроводниковых триодах и трансформаторе, к вторичной обмотке которого подключен счетчик импульсов.

Применение дифференциального магнитного усилителя с фазочувствительным выпрямителем или блокирующих вентилей в цепи датчика э.д.с. Холла и двух отдельных счетчиков импульсов позволяет учитывать энергию разных направлений.

На фиг 1 представлена структурная схема устройства для учетт энергии одного направления; на фиг. 2 - схема интегрирующего блока; на фиг. 3 и 4 - два варианта схемы устройства для учета энергии разных направлений.

Измерительным ваттметровым элементом / в предлагаемом устрой стве (фиг. il) служит датчик Холла, выполненный в виде пластинки из сурьмянистого индия или какого-либо другого материала, расположенной в постоянном магнитном поле. Напряжение э.д.с. Холла, снимаемое с измерительного элемента /, усиливается магнитным усилителем 2, малочувствительным к колебаниям частоты и напряжения питающего источника и имеющим больщой коэффициент усиления по мощности.

Питание Магнитного усилителя 2 осуществляется от напряжения измеряемой цепи. Чтобы исключить необходимость использования по сторонних источников, в схеме предусматривается генератор 3 синусоидального напряжения на полупроводниковых триодах. Стабильность

№ 134302- 2 -

работы генератора 3 обеспечивается питанием его от стабилизатора постоянного напряжения 4, также собранного на полупроводниковых триодах.

Усиленное магнитным усилителем и выпрямленн-ое полупроводниковым выпрямителем напряжение Холла подается на интегрирующий блок 5, преобразующий постоянный ток в импульсы прямоугольной формы, частота которых находится в линейной зависимости от величины постоянного напряжения на входе и пропорциональна измеряемой мощности, поглощаемой в цепи. Эта частота подсчитывается обычным нереверсивным счетчиком 6 импульсов, собранным на полупроводниковых триггерных ячейках. Число ячеек, так же как и рабочий диапазон частот интегрирующего блока, определяется в зависимости от необходимой точности учета потребленной энергии. Выходной импульс последней ячейки действует на катущку механического счетчика, в котором производится запись затраченной энергии по десятичной системе счисления.

Интегрирующий блок представляет собой двухтактный преобразователь постоянного тока в импульсы (фиг. 2). Он выполнен на неодинаковых полупроводниковых триодах TI и Т2 и трансформаторе Тр с сердечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. На сердечнике наложены четыре первичные обмотки Wi, W, W, W и вторичная обмотка 5. При подаче на вход этого преобразователя посто янного напряжения Е в силу неодинаковости характеристик полупроводниковых триодов TI и TZ ток коллектора одного из них (например TI) оказывается больше тока другого коллектора триода. Вследствие этого напряжения в обмотках Wi и W направлены так, что на базу триода Т подается минус, а на базу триода TZ плюс. Это приводит к дальнейщему увеличению коллекторного тока триода TI и уменьщению тока триода . Происходит лавинообразный процесс, в результате которого триод TI полностью открывается, а триод Га закрывается. Сердечник трансформатора перемагничивается, и магнитный поток меняется от - ф до + ф. По достижении насыщения э.д.с., наводимые в обмотках W и W, резко падают, ток триода TI уменьщается, и на указанных обмотках образуются э. д. с. обратного знака. Снова происходит лавинообразный процесс, в результате которого сердечник перемагничивается от +ф до -ф. Далее работа схемы протекает аналогично описанному. При описанном периодическом перемагничивании сердечника в обмотке Wg индуктируются импульсы прямоугольной формы, подаваемые на счетчик импульсов.

Для учета энергии разных направлений предлагаемое устройство может быть выполнено в двух вариантах.

В соответствии с первым вариантом (фиг. 3) магнитный усилитель 2 выполняется дифференциальным, т. е. фаза переменного тока на выходе усилителя изменяется на 180° при изменении полярности постоянного тока на его входе. На выходе магнитного усилителя 2 устанавливается фазочувствительный выпрямитель 7, к выходу которого через диоды 8 подключаются два интегрирующих блока 5. Один из этих блоков работает при направлении потока энергии от источника в цепь, а второй - при обратном направлении энергии.

Соответственно один из счетчиков импульсов 6 учитывает , а второй - обратный поток энергии.

В варианте на фиг. 4 применены два магнитных усилителя 2 обычного типа, входы которых через диоды.5 присоединены к измерительному элементу 1. К каждому из магнитных усилителей 2 присоединен свой интегрирующий блок 5 и счетчик импульсов 6.

На фиг. 3 и 4 не показаны генератор синусоидального напряжения и стабилизатор.

Предмет изобретения

1.Устройство для учета электрической энергии, содержащее ватметровый элемент с датчиком Холла, подключенный к входу магнитного усилителя, у которого выход соединен с интегрирующим блоком, а цепи переменного напряжения подсоединены к источнику синусоидального напряжения, отличающееся тем, что с целью упрощения устройства, в качестве интегрирующего блока применен двухтактный преобразователь постоянного тока в импульсы, выполненный на полупроводниковых триодах и трансформаторе, к вторичной обмотке которого подключен счетчик импульсов.

2.Устройства по п. 1,отличающееся тем, что, с целью учета энергии разных направлений, применены два интегрирующих блока, подсоединенные через диоды к выходу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с выходом магнитного усилителя.

3.Устройство по п. I, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью учега энергии разных направлений, применены два магнитных усилителя, входы которых через диоды соединены с датчиком Холла ваттметрового элемента, а к выходам подключены интегрирующие блоки.

Яз 134302

о

г