Счетчик потребляемой электрической энергии
ELECTRIC POWER CONSUMPTION METER

Предлагаемое техническое решение относится к области измерения и может быть использовано для измерения количества потребляемой электрической энергии из трехфазной сети переменного напряжения, с более лучшими эксплуатационными возможностями и обеспечивающими расширение арсенала технических средств, реализующих свое назначение в виде счетчика потребляемой электрической энергии.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание полезной модели RU №100285, в которой охарактеризован счетчик электрической энергии, содержащий следующую совокупность существенных признаков:
- пластмассовый корпус прямоугольной формы;
- печатную плату, закрепленную внутри пластмассового корпуса, подсоединенную своими питающимися выводами к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и к выводам нагрузки (потребителям электрической энергии);
- три датчика напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых подсоединен одним своим входом к выводу нулевого провода трехфазной сети переменного напряжения и другим своим входом к соответствующему выводу соответствующего фазного провода (А, В, С) трехфазной сети переменного напряжения;
- три датчика потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых включен своими соответствующими выводами в рассечку соответствующего фазного провода трехфазной сети переменного напряжения;
- вычислитель количества потребляемой электрической энергии, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам трех датчиков напряжения и трех датчиков потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения;
- блок отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненный, например, в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный соответствующими входами своего радиопередатчика к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и соответствующими выходами своего радиоприемника к соответствующим входам вычислителя количества потребляемой электрической энергии;
- дополнительный радиопередатчик, установленный на соответствующем участке печатной платы, подсоединенный своими управляющими входами к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и обеспечивающей передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии в центральный диспетчерский пункт контроля и учета за потребляемой электрической энергией;
- источник постоянного напряжения, выполненный, например, в виде двухполупериодного выпрямителя, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к одному из фазных проводов и к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения, а своими соответствующими выходами к соответствующим питающимся входам трех датчиков напряжения, трех датчиков потребления тока фазных проводов, вычислителя количества потребляемой электрической энергии, блока отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненного в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи и дополнительного радиопередатчика.
Общими признаками предлагаемого к патентованию счетчика потребляемой электрической энергии трехфазной сети переменного напряжения и вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:
- пластмассовый корпус;
- печатная плата, подсоединяемая своими питающимися выводами к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и к выводам нагрузки;
- три датчика напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых подсоединен одним своим входом к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения и другим своим выходом к соответствующему выводу соответствующего фазного провода трехфазной сети переменного напряжения;
- три датчика потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения;
- вычислитель количества потребляемой электрической энергии, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам трех датчиков напряжения;
- блок отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненный в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи, установленных на соответствующих участках печатной платы и подсоединенных соответствующими входами своего радиопередатчика к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и соответствующими выходами своего радиоприемника к соответствующим входам вычислителя количества потребляемой электрической энергии;
- дополнительный радиопередатчик, обеспечивающий передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии в центральный диспетчерский пункт контроля и учета за потребляемой энергией;
- источник постоянного напряжения, выполненный в виде двухполупериодного выпрямителя, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к одному из фазных проводов и к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения, а своими соответствующими выходами к соответствующим питающимся входам трех датчиков напряжения, вычислителя количества потребляемой электрической энергии, радиоприемника и радиопередатчика блока отображения количества потребляемой электрической энергии.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание полезной модели RU №94348, в котором охарактеризован счетчик потребляемой электрической энергии из трехфазной сети переменного напряжения, которое выработано в качестве ближайшего аналога, прототипа и которое содержит следующую совокупность существенных признаков:
- пластмассовый корпус прямоугольной формы;
- печатную плату, закрепленную внутри пластмассового корпуса, подсоединенную своими питающимися выводами к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и к выводам нагрузки;
- три датчика напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых подсоединен одним своим входом к выводу нулевого провода трехфазной сети переменного напряжения и другим своим входом к соответствующему выводу соответствующего фазного провода (А, В, С) трехфазной сети переменного напряжения;
- три датчика потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых включен своими соответствующими выводами в рассечку соответствующего фазного провода трехфазной сети переменного напряжения;
- вычислитель количества потребляемой электрической энергии, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам трех датчиков напряжения и трех датчиков потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения;
- блок отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненный, например, в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный соответствующими входами своего радиопередатчика к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и соответствующими выходами своего радиоприемника к соответствующим входам вычислителя количества потребляемой электрической энергии;
- дополнительный радиопередатчик, установленный на соответствующем участке печатной платы, подсоединенный своими управляющими входами к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и обеспечивающей передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии в центральный диспетчерский пункт контроля и учета за потребляемой электрической энергией;
- источник постоянного напряжения, выполненный, например, в виде двухполупериодного выпрямителя, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к одному из фазных проводом и к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения, а своими соответствующими выходами к соответствующим питающимся входам трех датчиков напряжения, трех датчиков потребления тока фазных проводов, вычислителя количества потребляемой электрической энергии, блока отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненного в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи и дополнительного радиопередатчика.
Общими признаками предлагаемого к патентованию счетчика потребляемой электрической энергии и прототипа являются:
- пластмассовый корпус;
- печатная плата, подсоединяемая своими питающимися выводами к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и к выводам нагрузки;
- три датчика напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых подсоединен одним своим входом к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения и другим своим выходом к соответствующему выводу соответствующего фазного провода трехфазной сети переменного напряжения;
- три датчика потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения;
- вычислитель количества потребляемой электрической энергии, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам трех датчиков напряжения;
- блок отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненный в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи, установленных на соответствующих участках печатной платы и подсоединенных соответствующими входами своего радиопередатчика к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и соответствующими выходами своего радиоприемника к соответствующим входам вычислителя количества потребляемой электрической энергии;
- дополнительный радиопередатчик, обеспечивающий передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии в центральный диспетчерский пункт контроля и учета за потребляемой энергией;
- источник постоянного напряжения, выполненный в виде двухполупериодного выпрямителя, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к одному из фазных проводов и к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения, а своими соответствующими выходами к соответствующим питающимся входам трех датчиков напряжения, вычислителя количества потребляемой электрической энергии, радиоприемника и радиопередатчика блока отображения количества потребляемой электрической энергии. Технический результат, который невозможно достичь ни одним из вышеохарактеризованных технических решений, заключается в улучшении эксплуатационных возможностей и в расширении арсенала технических средств, реализующих свое назначение в виде счетчика потребляемой электрической энергии.
Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что при наличии некоторых видов неисправностей в счетчике потребляемой электрической энергии, при их устранении, возникает необходимость в разрыве линии электропередачи и, соответственно, возникает опасность в прикосновении обслуживающего персонала к электрическим проводам и его поражении электрическим током, что не способствует наилучшим условиям эксплуатации счетчика потребляемой электрической энергии.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания счетчиков потребляемой электрической энергии с лучшими эксплуатационными возможностями и обеспечивающими расширение арсенала технических средств, реализующих свое назначение в виде счетчика потребляемой электрической энергии, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в счетчике потребляемой электрической энергии, содержащим: пластмассовый корпус, печатную плату, подсоединяемую своими питающимися выводами к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и к выводам нагрузки, три датчика напряжения, установленные на соответствующем участке печатной платы, каждый из которых подсоединен одним своим входом к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения и другим своим входом к соответствующему выводу соответствующего фазного провода трехфазной сети переменного напряжения, три датчика потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, вычислитель количества потребляемой электрической энергии, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам трех датчиков напряжения, блок отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненный в виде радиоприемника и радиопередатчика сотовой связи, установленных на соответствующих участках печатной платы и подсоединенных соответствующими входами своего радиопередатчика к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и соответствующими выходами своего радиоприемника к соответствующим входам вычислителя количества потребляемой электрической энергии, дополнительный радиопередатчик, обеспечивающий передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии в центральный диспетчерский пункт контроля и учета за потребляемой энергией, источник постоянного напряжения, выполненный в виде двухполупериодного выпрямителя, установленный на соответствующем участке печатной платы и подсоединенный своими соответствующими входами к одному их фазных проводов и к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения и своими соответствующими выходами к соответствующим питающимся входам трех датчиков напряжения, к соответствующим входам вычислителя количества потребляемой электрической энергии, радиоприемника и радиопередатчика блока отображения количества потребляемой электрической энергии, при этом пластмассовый корпус выполнен, состоящим из основного каркаса корытообразной формы, с установленным в нем печатной платой, с тремя датчиками напряжения, с блоком отображения количества потребляемой электрической энергии, с источником постоянного напряжения и с вычислителем количества потребляемой электрической энергии, и из дополнительного каркаса корытообразной формы, с установленной в нем дополнительной печатной платой с дополнительным радиопередатчиком, соединенных своими соответствующими краями между собой, и снабженный блоком датчиков потребления тока фазных проводах трехфазной сети переменного напряжения, выполненным в виде отдельного съемного корпуса прямоугольной формы, расположенного своими боковыми, продольными краями в углублениях, выполненных внутри основного и дополнительного каркаса корытообразной формы, состоящим из печатной платы, установленной внутри отдельного съемного корпуса прямоугольной формы, со сквозными отверстиями, выполненными в корпусе блока датчиков потребления тока фазных проводов и соосно расположенными со сквозными отверстиями, выполненными в области соединения основного и дополнительного каркасов корытообразной формы, трех датчиков потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, установленных на соответствующих участках печатной платы и подсоединенных своими соответствующими входами и выходами к соответствующим выводам приемной части первого разъема, закрепленной на левом участке печатной платы блока датчиков потребления тока фазных проводов сети переменного трехфазного напряжения и контактирующими своими соответствующими выводами с соответствующими выводами ответной части первого разъема, закрепленной на правом участке печатной платы основного каркаса корытообразной формы и подсоединенными своими соответствующими выводами к выводам рассечек фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, к соответствующим выходам источника постоянного напряжения и к соответствующим входам и выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии из трехфазной сети переменного напряжения, и второго разъема, закрепленного своей ответной частью на соответствующем правом продольном крае печатной платы блока датчиков потребления тока фазных проводов и подсоединенной своими соответствующими выводами к соответствующим выходам источника постоянного напряжения и к соответствующим выходам вычислителя количества потребляемой электрической энергии и контактирующий своими соответствующими выводами с соответствующими выводами приемной части второго разъема, закрепленной на левом продольном крае печатной платы, установленной внутри дополнительного каркаса корытообразной формы, и подсоединенной своими соответствующими выводами к соответствующим питающимся входам и к соответствующим управляющим входам дополнительного радиопередатчика.
Введение в счетчик потребляемой электрической энергии (в прототип) блока датчиков потребления тока в фазных проводах трехфазной сети переменного напряжения, выполненного в виде отдельного съемного корпуса прямоугольной формы с расположенными и с соответствующими подсоединениями соответствующих узлов и конструктивных элементов, входящих в состав счетчика потребляемой электрической энергии, как это указано выше, позволяет осуществить поступления с выходов датчиков, измеряемой величины потребляемого напряжения на соответствующие входы вычислителя количества потребляемой электрической энергии и осуществить поступление с выходов датчиков потребления тока фазных проводов сети переменного напряжения, через соответствующие разъемы, на соответствующие входы вычислителя количества потребляемой электрической энергии и произвести вычисление количества потребляемой электрической энергии, которое с помощью радиоприемника и радиопередатчика средств мобильной сотовой связи, непосредственно, фиксируется потребителем, а через соответствующие разъемы, установленные в составном пластмассовом корпусе обеспечивают поступление вычисленных значений количества потребляемой электрической энергии на управляющие входы дополнительного радиопередатчика и передачу их в общий диспетчерский пункт учета и контроля за потребляемой электрической энергией, при обнаружении каких-либо неисправностей в счетчике потребляемой электрической энергии, отпадает необходимость в разрыве электрических проводов трехфазной сети переменного напряжения от выводов счетчика потребляемой электрической энергии, предотвращая и устраняя тем самым какие-то неисправности, исключая также и прикосновения обслуживающего персонала к электрическим проводам трехфазной сети переменного напряжения и улучшая, таким образом, эксплуатационные возможности, предлагаемого к патентованию счетчика потребляемой электрической энергии и обеспечивая расширение арсенала технических средств, реализующих свое назначение в виде счетчика потребляемой электрической энергии. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит, как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков предлагаемого к патентованию технического решения, что позволило сделать вывод о наличии критериев патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Предлагаемый для патентования счетчик потребляемой электрической энергии, поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг. 1 представлена функционально-конструктивная схема счетчика потребляемой электрической энергии, на фиг. 2 представлена конструкция общего вида счетчика потребляемой электрической энергии, на фиг. 3 представлена конструкция блока датчиков потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения и на фиг. 4 представлена схема установки блока датчиков потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения внутри составного пластмассового корпуса.
Предлагаемый для патентования счетчик потребляемой электрической энергии содержит:
- пластмассовый корпус, выполненный состоящим из основного каркаса - 1 корытообразной формы, с установленной в нем печатной платой - 2 подсоединяемой своими питающими выводами - (3, 4, 5, 6) к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и к выводам - (7, 8, 9, 10) нагрузки, с тремя датчиками - (11, 12, 13) напряжения, установленными на соответствующих участках печатной платы - 2, каждый из которых подсоединен одним своим выходом к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения и другим своим выходом к соответствующему выводу соответствующего фазного провода трехфазной сети переменного напряжения, и своими соответствующими выходами к соответствующим входам - (1 и 2, 3 и 4, 5 и 6) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии, с блоком отображения количества потребляемой электрической энергии, выполненным в виде радиоприемника - 15 и радиопередатчика - 16, установленных на соответствующих участках печатной платы - 2 и подсоединенных соответствующими входами своего радиопередатчика -16 к соответствующим выходам - (1, 2) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии и соответствующими выходами своего радиоприемника - 15 к соответствующим входам - (7, 8) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии и с источником - 17 постоянного напряжения, выполненным в виде двухполупериодного выпрямителя, установленного на соответствующем участке печатной платы - 2 и подсоединенный своими соответствующими входами к одному из фазных проводов и к нулевому проводу трехфазной сети переменного напряжения и своими соответствующими выходами к соответствующим питающимся входам трех датчиков - (11, 12, 13) напряжения, к соответствующим входам - (9, 10) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии, к соответствующим питающимся входам радиоприемника - 15 и радиопередатчика - 16, и из дополнительного каркаса - 18 корытообразной формы, с установленной в нем дополнительной печатной платой - 19 с дополнительным радиопередатчиком - 20, соединенных своими соответствующими краями между собой;
- блок датчиков потребления токов фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, выполненный в виде отдельного съемного корпуса - 21 прямоугольной формы, расположенного своими продольными боковыми краями в углублениях - 22, 23, выполненных внутри основного - 1 и дополнительного - 18 каркасов корытообразной формы (см., фиг. 4), состоящим из печатной платы - 24, установленной внутри отдельного съемного корпуса - 21, трех датчиков - (25, 26, 27) потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, установленных на соответствующих участках печатной платы - 24 и подсоединенных своими соответствующими входами к соответствующим выводам приемной части - 28 первого разъема, закрепленной на соответствующем участке левого края печатной платы - 24, контактирующей соответствующими выводами своей приемной части - 28 с соответствующими выводами ответной части - 29 корпуса первого разъема, закрепленной на соответствующем участке правого края печатной платы - 2, подсоединенными к соответствующим концам рассечек фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения, к соответствующим выходам - (9, 10) источника - 17 постоянного напряжения и к соответствующим выходам - (3, 4) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии;
- второй разъем, закрепленный корпусом своей ответной части - 30 на соответствующем участке правого края печатной платы - 24 блока датчиков потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения и подсоединенный соответствующими выводами своей ответной части - 30 к соответствующим выходам - (9, 10) источника - 17 постоянного напряжения и к соответствующим выходам - (3, 4) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии и контактирующими своими соответствующими выводами с соответствующими выводами приемной части - 31 второго разъема, закрепленной на соответствующем участке левого края печатной платы -19 дополнительного каркаса - 18 и подсоединенный соответствующими выводами своей приемной части - 30 к соответствующим питающимся входам - (1, 2) и к соответствующим управляющим входам - (3, 4) второго радиопередатчика - 20, установленного на соответствующем участке - 19 и, обеспечивающего передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии в общий центральный диспетчерский пункт.
При этом для установки предлагаемого счетчика потребляемой электрической энергии на соответствующих электрических проводах трехфазной сети переменного напряжения, в корпусе блока датчиков потребления тока в фазных проводах трехфазной сети переменного напряжения выполнены сквозные отверстия - (32, 33, 34), а в составном пластмассовом корпусе счетчика потребляемой электрической энергии выполнены сквозные отверстия - (35, 36, 37), соосно расположенные со сквозными отверстиями - (32, 33, 34).
Предлагаемый к патентованию счетчик потребляемой электрической энергии работает следующим образом. К закрепленному своими сквозными отверстиями - (35, 36, 37) на проводах трехфазной сети переменного напряжения счетчику потребляемой электрической энергии, после подключения выводов - (3, 4, 5, 6) к соответствующим выводам трехфазной сети переменного напряжения и выводов - (7, 8, 9, 10) к нагрузке, осуществляют выпрямление переменного напряжения и получают постоянное напряжение на выходе источника - 17 постоянного напряжения, которое поступает на соответствующие питающиеся входы радиоприемника - 15, радиопередатчика - 16 на соответствующие входы - (9, 10) вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии, на соответствующие питающиеся входы датчиков - (11, 12, 13) напряжения, на соответствующие питающиеся входы датчиков - (25, 26, 27) потребления тока фазных проводов, а также и на соответствующие питающиеся входы дополнительного радиопередатчика - 20.
При поступлении измеренных значений переменного напряжения сети на - 1, 2; 3, 4; 5, 6 входы вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии и значений потребляемого тока с выходов датчиков - (25, 26, 27) потребления тока фазных проводов трехфазной сети переменного напряжения на соответствующие входы вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии, в котором посредством перемножений и соответствующих вычислений определяют величину потребляемой электрической энергии, значение которой поступает с третьего и четвертого выходов вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии на соответствующие управляющие входы - (3, 4) дополнительного радиопередатчика - 20, обеспечивающего передачу сведений о количестве потребляемой электрической энергии данным счетчиком в центральный диспетчерский пункт для последующего контроля и учета, а также с первого и второго выходов вычислителя - 14 количества потребляемой электрической энергии, сведения о количестве потребленной электрической энергии поступают на соответствующие управляющие входы первого радиопередатчика - 16, по запросу на который через радиоприемник - 15, потребитель электрической энергии узнает о количестве потребленной электрической энергии и осуществляет соответствующую оплату.
Таким образом, предлагаемый счетчик потребляемой электрической энергии, за счет введения в его конструкцию съемного блока датчиков потребления тока фазных проводов сети трехфазного переменного напряжения, с расположенными внутри корпуса датчиками потребления тока фазных проводов сети трехфазного переменного напряжения и установленного своими боковыми продольными краями в углублениях, выполненных внутри основного и дополнительного каркасов корытообразной формы, исключают при обнаружении некоторых видов неисправностей в счетчике потребляемой электрической энергии или при проведении технических работ, требующих демонтажа счетчика потребляемой электрической энергии, разрывы электрических проводов сети переменного напряжения, исключая при этом возможность прикосновения обслуживающего персонала к проводам трехфазной сети переменного напряжения и поражения его электрическим током, улучшая, тем самым, эксплуатационные условия некоторых видов ремонта счетчика потребляемой электрической энергии. Поэтому предлагаемый к патентованию счетчик потребляемой электрической энергии займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.