Патент на изобретение №2255347

(54) БЛОК ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ ДЛЯ ГРУППОВОЙ ПОВЕРКИ ШУНТОВЫХ СЧЕТЧИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит (n-1) трансформаторов с двумя идентичными обмотками. При этом токовые входы n поверяемых счетчиков подключены к источнику тока установки для поверки счетчиков, имеющему общую точку с источником напряжения. Первичные обмотки трансформаторов включены последовательно между источником напряжения и входом напряжения соответствующего поверяемого счетчика, а вторичные обмотки включены между общим проводом установки для поверки счетчиков и токовым входом каждого последующего счетчика. Вход напряжения последнего счетчика подключен непосредственно к источнику напряжения установки для поверки счетчиков. Изобретение обеспечивает снижение массогабаритных показателей и трудоемкости изготовления устройства, а также увеличение допустимой потребляемой мощности. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам испытания и калибровки электроизмерительных приборов, и может быть использовано при построении метрологических установок для групповой поверки и регулировки шунтовых счетчиков электроэнергии.

На этой схеме поверяемые счетчики представлены в виде двух блоков: сопротивления шунта R_щ и электронной схемы счетчика МС, которые имеют общую технологическую точку.

Метрологическая установка представлена на фиг.1 двумя блоками – источником тока I_уст и источником напряжения U_уст. Так как в процессе поверки счетчиков надо задавать фазовый сдвиг между током I_уст и напряжением U_уст, то эти два блока имеют общую точку.

Блок гальванической развязки состоит из трансформатора Тр, содержащего первичную обмотку W1, к которой подключен источник напряжения U_уст, и n вторичных обмоток (по числу одновременно поверяемых счетчиков) – W2, W3, W4. При поверке сопротивления шунтов R_ш поверяемых счетчиков соединяются последовательно и подключаются к источнику тока I_уст. Блоки МС счетчиков подключаются к соответствующим вторичным обмоткам (W2, W3, W4) трансформатора Тр. В этом случае ток I_MC, протекающий через блоки МС, не протекает через R_ш и не вызывает дополнительной погрешности. Падение напряжения на сопротивлениях R_ш при протекании тока I_уст не влияет на напряжения, приложенные к блокам МС.

БГР должен обеспечивать на всех вторичных обмотках одинаковые напряжения в пределах 198-250 В согласно регламенту поверки. Кроме того, БГР не должен вносить дополнительный фазовый сдвиг между напряжением U_уст и напряжениями на вторичных обмотках. Эти требования определяют сложность и трудоемкость изготовления, а также массогабаритные размеры такого БГР. Например, размеры БГР концерна “Энергомера” 152×250×350 мм. Хотя токи I_мс и небольшие (несколько десятков мА), их наличие может привести к изменению напряжения на вторичных обмотках и, соответственно, к увеличению погрешности поверки счетчиков, а это приводит к ограничению потребляемой мощности и особенно к разбросу потребляемой мощности от этих обмоток.

Задачей изобретения является снижение массогабаритных показателей, трудоемкости изготовления устройства, увеличение допустимой потребляемой мощности и допустимого разброса потребляемых мощностей поверяемых счетчиков.

Поставленная задача решена за счет того, что в предлагаемом блоке гальванической развязки для групповой поверки шунтовых счетчиков электроэнергии, так же как и в прототипе, имеется трансформатор, при этом токовые входы n поверяемых счетчиков подключены последовательно к источнику тока установки для поверки счетчиков, имеющему общую точку с источником напряжения установки для поверки счетчиков, вторичные обмотки подключены ко входам напряжения n поверяемых счетчиков, токовые входы которых подключены последовательно к источнику тока установки.

В отличие от прототипа предлагаемый блок гальванической развязки содержит (n-1) трансформаторов с двумя идентичными обмотками, первичные обмотки которых включены последовательно между источником напряжения и входом напряжения соответствующего поверяемого счетчика, а вторичные обмотки включены между общим проводом установки для поверки счетчиков и токовым входом каждого последующего счетчика. Первичная и вторичная обмотки трансформаторов включены согласно. Вход напряжения последнего счетчика подключен непосредственно к источнику напряжения установки для поверки счетчиков.

При таком подключении трансформаторов во вторичной обмотке создается такой же ток, как и в первичной, но через сопротивление шунта R_ш (фиг.2) они протекают встречно и компенсируют друг друга. Кроме того, напряжения, возникающие на R_ш счетчиков за счет протекания тока I_уст, трансформируются в первичную обмотку один к одному и добавляются к напряжению источника напряжения U_уст. Таким образом, разность потенциалов на входах электрической схемы МС счетчика будет равна напряжению U_уст, т.е. достигается такой же эффект, как и в прототипе. Но такое подключение трансформаторов приводит к тому, что они работают при малых токах I_мс (I_мс – десятки мА) и напряжениях (U_Rш – десятки мВ) поверяемых счетчиков.

В связи с этим трансформаторы предлагаемого БГР имеют малое число витков и небольшие габариты, что существенно снижает трудоемкость их изготовления.

Например, в изготовленном блоке гальванической развязки трансформаторы были намотаны на тороидальных сердечниках с внутренним диаметром 1,6 см, площадью сечения S=0,5 см² и содержали по 20 витков каждая обмотка. Для сравнения, если изготавливать трансформатор прототипа на тороидальном сердечнике с внутренним диаметром 6 см и площадью сечения 5 см², то число витков каждой обмотки порядка 1000. Для достижения идентичности обмоток и в том, и в другом случае они мотаются жгутом, только в предлагаемом БГР жгут из двух проводов длиной 1 м, а в прототипе из п проводов длиной 100 м.

Известно, что потери в трансформаторе определяются активным сопротивлением проводов обмоток. Даже при одном и том же сечении провода у прототипа и предлагаемого БГР длина провода обмотки прототипа больше в 100 раз, соответственно больше потери и соответственно меньше допустимая потребляемая мощность поверяемых счетчиков.

На фиг.1 приведена схема подключения трех счетчиков при использовании блока гальванической развязки по прототипу. На фиг.2 приведена схема подключения счетчиков с использованием предлагаемого БГР также для трех поверяемых счетчиков.

БГР (фиг.2) составляют два трансформатора 1 и 2, начала первичных обмоток которых 3, 4 подключены к источнику напряжения установки 5, а концы – к входам напряжений 6, 7 поверяемых счетчиков 8, 9. Начала вторичных обмоток 10, 11 трансформаторов 1, 2 подключены к общему проводу источника тока 12 и источника напряжения 5 установки для поверки счетчиков.

Концы вторичных обмоток 10, 11 подключены к токовым входам 13, 14 каждого последующего счетчика 9, 15.

Вход напряжения 16 последнего счетчика 15 подключен непосредственно к источнику напряжения 5. Сопротивления шунтов 17 поверяемых счетчиков соединены последовательно.

Предлагаемый БГР работает следующим образом (на примере трансформатора 1). Ток 18 счетчика 8 протекает от источника 5 через обмотку 3 трансформатора 1 счетчик 8 и сопротивления шунтов 17 счетчиков 9 и 15. Этот ток один к одному трансформируется в обмотку 10 трансформатора 1 (ток 20) и через сопротивления шунтов 17 счетчиков 9 и 15 протекает в обратном направлении (на фиг.2 показаны эти токи и стрелками указаны направления их протекания). Таким образом, в сопротивлениях шунтов 17 счетчиков 9 и 15 эти токи компенсируют друг друга.

Кроме того, через сопротивления 17 счетчиков протекает ток 21 и на них выделяются напряжения 22, 23 и 24. Сумма напряжений 23 и 24 оказывается подключенной между выходом 25 счетчика 8 и общим проводом установки, а также подключена к обмотке 10 трансформатора 1 и из нее трансформируется один к одному в первичную обмотку 3 этого трансформатора. Таким образом, к входу 6 счетчика 8 оказывается подключенным сумма напряжений 5, 23 и 24. В связи с этим напряжение, действующее между входом 6 и выходом 25 счетчика 8, будет равно напряжению 5.

Аналогично будет происходить и с последующими счетчиками, что необходимо для того, чтобы погрешность поверки счетчиков была минимальной.

Формула изобретения

Блок гальванической развязки для групповой поверки шунтовых счетчиков электрической энергии, содержащий трансформатор, при этом токовые входы n поверяемых счетчиков подключены к источнику тока установки для поверки счетчиков, имеющему общую точку с источником напряжения, отличающийся тем, что содержит (n-1) трансформаторов с двумя идентичными обмотками, первичные обмотки которых включены последовательно между источником напряжения и входом напряжения соответствующего поверяемого счетчика, а вторичные обмотки включены между общим проводом установки для поверки счетчиков и токовым входом каждого последующего счетчика, причем первичная и вторичная обмотки включены согласно, вход напряжения последнего счетчика подключен непосредственно к источнику напряжения установки для поверки счетчиков.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.01.2008

Извещение опубликовано: 27.07.2009 БИ: 21/2009