УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

Устройство для измерения электроиотреблеиия
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, а именно, к устройствам для учета и контроля электронотребления.
Из уровня техники известно устройтсво для измерения электропотребления (заявка ЕР-В1 - № 0403330, 1993 г.), содержащее датчик тока, датчик напряжения, активный фильтр высоких частот и неремножитель-преобразователь, причем выход датчика тока через активный фильтр высоких частот соединен с первым входом перемножителя-преобразователя, второй вход которого соединен с выходом датчика напряжения.
Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения электропотребления, поскольку, не исключается, в частности, погрешность, обусловленная сдвигом фаз между током и напряжением в цепи потребления.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для измерения электропотребления (заявка ЕР-А1 - № 0189754, 1986 г.), содержап ;ее датчик напряжения, датчик тока, фильтр высоких частот, блок автоматического смеш;ения, перемножитель, преобразователь ток-напряжение, фильтр низких частот, аналоговоцифровой преобразователь (АЦН) и индикатор. Датчик тока и напряжения подключены к электрической цепи, связывающей между собой источник переменной электрической энергии (генератор) и нагрузку. Выход датчика напряжения через последовательно соединенные аттенюатор и первый дифференциальный усилитель соединен с первым входом перемножителя. Выход датчика тока через последовательно соединенные второй дифференциальный усилитель и фильтр высоких частот соединен с
ВХОДОМ блока автоматического смещения, выход которого соединен со вторым входом перемножителя. Выход перемножителя соединен с входом преобразователя ток-напряжение, выход которого через фильтр низких частот соедиен с выходом АЦП, выход которого соедиенн с индикатором.
Недостаток известного устройства для измерения электропотербления заключается в том, что оно не обеспечивает высокой точности, так как осуществляется обработка аналоговых сигналов тока и напряжения в контролируемой цепи. Кроме того, известное устройство имеет сложную конструкцию, что приводит к увеличению его стоимости, и, следовательно, к ограничению области использования.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства учета электропотребления с достаточной точностью измерения при относительно невысокой стоимости.
Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в повышении точности измерения и упрощении конструкции устройства.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство для измерения электропотребления, содержащее датчик напряжения, датчик тока, фильтр высоких частот, перемножитель, фильтр низких частот, первый аналогово-цифровой преобразователь и индикатор, согласно полезной модели, дополнительно содержит второй аналогово-цифровой преобразователь и преобразователь сигнала в цифровой форме в частоту, при этом выход датчика напряжения через первый аналогово-цифровой преобразователь соединен первым входом перемножителя, выход датчика тока соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя, выход которого через фильтр высоких частот соединен со вторым входом перемножителя, выход которого через фильтр низких частот соединен с входом преобразователя
сигнала в цифровой форме в частоту, выход которого соединен с индикатором. Кроме того, поставленная задача решена тем, что преобразователь сигнала в цифровой форме в частоту выполнен с дополнительным телеметрическим выходом.
Такое выполнение устройства для измерения электропотребления позволяет повысить точность измерения за счет того, что обработка сигналов тока и напряжения в цепи потребителя осуществляется не в аналоговой, а цифровой форме.
Кроме того, отсутствие в предложеном устройтсве по сравнению с прототипом пяти блоков (аттенюатора, двух дифференциальных усилителей, блока автоматического смещения, преобразователя токнапряжение) взамен двух дополнительно введенных позволило упростить конструкцию, а следовательно уменьшить стоимость устройства и расширить область применения.
В дальнейшем полезная модель поясняется чертежом и описанием к нему,
На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения электропотребления, при этом используются следующие обозначения: 1 - источник переменного электрического тока (генератор, сеть и т.п.); 2- нагрузка потребителя; 3 - передающая линия; 4 - датчик напряжения; 5- датчик тока; 6 и 7 - соответственно первый и второй АЦП;
8 - фильтр высоких частот; 9 - перемножитель; 9 и 9 соответственно первый и второй входы перемножителя 9; 10 - фильтр низких частот; 11 преобразователь сигнала в цифровой форме в частоту (например, преобразователь мощности в частоту); 12- индикатор (например, на основе жидких кристаллов) ; 13 - телеметрический выход преобразователя 11.
Датчик напряжения 4 и датчик тока 5 подключены своими входами к передающей линии 3 и представляют собой в простейшем случае соответственно резистивный делитель напряжения и трансформатор тока. Выход датчика напряжения 4 соединен с входом первого аналогово1У
цифрового преобразователя 6, а выход датчика тока 5 соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя 7. Выход первого 6 и выход второго 7 аналогово-цифрового преобразователей соединены соответственно с первым входом 9 перемножителя 9 и через фильтр высоких частот 8 со вторым входом 9 перемножителя 9. Выход перемножителя 9 через фильтр низких частот 10 соединен с входом преобразователя сигнала в цифровой форме в частоту 11, который в предпочтительном варианте выполнения полезной модели выполнен, вопервых, с выходом который соединен с входом индикатора 12, и, вовторых, с телеметрическим выходом 13. В устройстве для измерения электропотребленияиспольззпются традиционнно используемые в электроизмерительной технике функциональные узлы. Датчики тока 4 и напряжения 5 могут быть реализованы в виде резистивных делителей, обеспечивающих необходимые уровни измеряемых сигналов. Первый 6 и второй 7 аналогово-цифровые преобразователи, перемножитель 9 и перобразователь сигнала в частоту 11 могут быть реализованы в виде единой интегральной схемы. Индикатор 12 может быть выполнен в виде электромеханического устройтства.
Устройство для измерения электропотребления работает следующим образом. Сигналы с датчиков напряжения 4 и тока 5, включенных в передающую линию 3 в аналоговой форме поступают соответственно на вход первого 6 и второго 7 АЦП. С помощью цифрового фильтра высоких частот 8 выделяется переменная составляющая токового сигнала. В результате устраняется погрешность, обусловленная влиянием постоянной составляющей токового сигнала на получаемое значение потребляемой активной электрической мощности. Сигналы, соответствующие напряжению и току в нагрузочной цепи, в цифровой форме поступают соответственно на первый 9 и второй 9 входы перемножителя 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный потребляемой активной электрической мопщости, С помощью фильтра низких частот 10
подавляется переменные составляющие сигнала с выхода перемножителя 9, зависящие от угла сдвига между током и напряжением в нагрузочной цепи (cos ф).
С помощью преобразователя 11 формируется частотный сигнал, соответствующий потребляемой электрической мощности, который поступает на индикатор 12 и на телеметрический выход для подсчета импульсов до значения, соответствующего единице потребленной электроэнергии.
Полезная модель может быть использована для учета и контроля потребления активной электрической энергии в различных отраслях промышленности и в быту для населения. Для реализации полезной модели не требуется дефицитных и дорогостоящих электронных компонентов, что обеспечивает широкую область применения и распространения.