СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНЫЙ

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для измерения активной электрической энергии в трехфазных четырехпроводных цепях переменного тока для ее учета на промышленных предприятиях, объектах энергетики и быту.
Известен счетчик электрической энергии по патенту на полезную модель №54205, содержащий модуль преобразования, модуль тарифов, включающий в себя часы реального времени и устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), управляющий микроконтроллер, инфракрасный порт, последовательный интерфейс, источник питания, энергонезависимую память, клавиатуру.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, по аналогу следующие. В качестве измерительных элементов в счетчике используются токовые трансформаторы. Недостатком этого типа измерительных элементов является намагничивание сердечника при воздействии внешнего постоянного магнитного поля, либо постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, что приводит к увеличению погрешности измерения электроэнергии и снижает степень защиты от хищения электроэнергии. Кроме того, токовый трансформатор имеет высокую стоимость.
За прототип принят счетчик электрической энергии трехфазный Меркурий 231 (www.incotex.ru), содержащий управляющий микроконтроллер, совмещенный с модулем преобразования, устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), часы реального времени, источник питания, энергонезависимую память, электронную пломбу, телеметрический выход, последовательный интерфейс, интерфейс IrDA.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, следующие.
Счетчик электрической энергии трехфазный, содержит управляющий микроконтроллер, устройство отображения информации, часы реального времени, источник питания, энергонезависимую память, электронную пломбу, телеметрический выход, последовательный интерфейс.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, по аналогу следующие.
В качестве измерительных элементов в счетчике используются токовые трансформаторы. Недостатком этого типа измерительных элементов является намагничивание сердечника при воздействии внешнего постоянного магнитного поля, либо постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, что приводит к увеличению погрешности измерения электроэнергии и снижает степень защиты от хищения электроэнергии. Кроме того, токовый трансформатор имеет высокую стоимость.
Технический результат, проявляющийся при использовании предлагаемой полезной модели - исключение влияния внешнего постоянного магнитного поля, либо постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, повышение степени защищенности от хищения электроэнергии, удешевление изделия за счет значительно более низкой цены применяемых измерительных элементов (шунтов).
Существенные признаки заявляемой полезной модели следующие.
Счетчик электрической энергии трехфазный, содержащий измерительные элементы фазы А, фазы В и фазы С, подключенные к соответствующим фазным выводам счетчика, модули преобразования фазы А, фазы В и фазы С, подключенные к соответствующим измерительным элементам, управляющий микроконтроллер, гальванически развязанный с модулями преобразования, источник питания, энергонезависимую память, клавиатуру, часы реального времени, источник резервного питания часов, оптический порт, последовательный интерфейс, устройство отображения информации, электронную пломбу.
В отличие от прототипа в заявляемой полезной модели измерительные элементы выполнены в виде шунтов, к которым подключены однофазные модули преобразования, модули преобразования гальванически развязаны с управляющим микроконтроллером. Применение в счетчике в качестве измерительных элементов шунтов позволило исключить влияние внешнего постоянного магнитного поля, а также постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например, однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, повысить степень защищенности от хищения электроэнергии, удешевить изделие за счет значительно более низкой цены применяемых измерительных элементов (шунтов).
Сущность полезной модели поясняется чертежом. Заявляемый счетчик электрической энергии трехфазный содержит измерительный элемент фазы А1, измерительный элемент фазы В2, измерительный элемент фазы С3, модуль преобразования фазы А4, модуль преобразования фазы В5, модуль преобразования фазы С6, гальваническую развязку 7-9, источник питания 10, клавиатура 11, электронная пломба 12, часы реального времени 13, управляющий микроконтроллер 14, энергонезависимая память 15, источник резервного питания часов 16, оптический порт 17, последовательный интерфейс 18, устройство отображения информации 19.
Счетчик работает следующим образом. Напряжение с фазы А и сигнал с измерительного элемента (шунта) фазы А 1, пропорциональный току, протекающему через фазу А, подаются на модуль преобразования фазы А4. Модуль преобразования фазы А4 преобразует вычисленное по входным сигналам значение электроэнергии в числоимпульсный сигнал. Числоимпульсный сигнал через гальваническую развязку 7 поступает на вход управляющего микроконтроллера 14. Напряжение с фазы В и сигнал с измерительного элемента (шунта) фазы В2, пропорциональный току, протекающему через фазу В, подаются на модуль преобразования фазы В5. Модуль преобразования фазы В5 преобразует вычисленное по входным сигналам значение электроэнергии в числоимпульсный сигнал. Числоимпульсный сигнал через гальваническую развязку 8 поступает на вход управляющего микроконтроллера 14. Напряжение с фазы С и сигнал с измерительного элемента (шунта) фазы С3, пропорциональный току, протекающему через фазу С, подаются на модуль преобразования фазы С6. Модуль преобразования фазы С6 преобразует вычисленное по входным сигналам значение электроэнергии в числоимпульсный сигнал. Числоимпульсный сигнал через гальваническую развязку 9 поступает на вход управляющего микроконтроллера 14. Управляющий микроконтроллер 14 суммирует поступившие импульсы по определенному алгоритму, интегрирует полученное значение во времени, учет которого ведется в часах реального времени 13, и сохраняет накопленное значение в энергонезависимой памяти 15. Также управляющий микроконтроллер 14 формирует необходимые сигналы для вывода информации на устройство отображения информации 19. При поступлении запроса, адресованного счетчику через последовательный интерфейс 18 либо оптический порт 17 микроконтроллер 14 считывает необходимые данные из энергонезависимой памяти 15 и передает их устройству, сформировавшему запрос. Источник питания 10 служит для преобразования напряжения сети в напряжение, пригодное для питания составных узлов счетчика. Клавиатура 11 служит для смены режимов индикации счетчика. Источник резервного питания часов 16 служит для питания часов реального времени 13 при отсутствии напряжения в сети. Электронная пломба 12 при вскрытии клеммной крышки выдает сигнал на управляющий микроконтроллер 14, который фиксирует факт вскрытия в энергонезависимой памяти 15 и выводит соответствующую информацию на устройство отображения 19.