Счетчик электрической энергии

Область техники
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, а именно к конструкции корпусных деталей и узлов счетчиков электрической энергии, предназначенных для измерения активной и реактивной электрической энергии в однофазных или трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства.
Уровень техники
В настоящее время в Российской Федерации, как и в Европе, широко используются счетчики, имеющие классическую конструкцию, содержащую измерительный элемент (часть счетчика, создающая выходные сигналы, пропорциональные измеряемой энергии), другие части, обеспечивающие учет энергии (запоминающее устройство, дисплей), зажимы для внешних проводников, крышку зажимов (например, патенты РФ на полезные модели №73084, опубликовано 10.05.2008; №112771, опубликовано 20.01.2012, №182808; опубликовано 04.09.2018). Измерительный элемент и другие части счетчика закреплены на основании, которое также служит для крепления самого счетчика при его установке, основные части счетчика закрыты кожухом с передней стороны счетчика, а зажимы для внешних проводников закрыты крышкой зажимов.
При эксплуатации возникает необходимость производить демонтаж счетчика при появлении ряда событий:
- неисправность измерительного элемента и других частей счетчика;
- повреждение наружных частей счетчика;
- нарушение пломбы;
- необходимость поверки.
Для демонтажа счетчика необходимо открутить один винт (а иногда и два) на крышке зажимов, снять крышку, открутить винты зажимов для внешних проводников, извлечь проводники из зажимов, а затем открутить винты, крепящие счетчик на поверхности, на которой он закреплен. Недостатком таких счетчиков является довольно высокая трудоемкость и опасность их замены, так как операции со счетчиком можно проводить только при снятом напряжении, которое затем не должно подаваться до последующей установки счетчика, так как концы отсоединенных проводников остаются оголенными.
В США находят применение счетчики, состоящие из двух частей, одна из которых является съемной (данная часть содержит измерительный элемент и другие части, обеспечивающие учет энергии), а другая служит для крепления съемной части и соединения ее с внешними проводниками (например, патент США №6015314, опубликован 18.01.2000, фиг. 1). Обе части зафиксированы друг с другом с помощью крепежного элемента, имеют контакты (штыревые и гнездовые), обеспечивающие электрическое соединение в измерительной цепи, а на основании закреплены зажимы для внешних проводников. Механическое крепление съемной части к основанию выполняют обычно с помощью одного винта. Такое конструктивное выполнение счетчика значительно снижает трудоемкость его демонтажа (открутить один винт, снять крепежный элемент, извлечь съемную часть счетчика) и последующей установки замененного счетчика, повышает безопасность при выполнении этих работ.
Однако такая конструкция счетчика обладает некоторыми существенными недостатками. Один из них связан с необходимостью изредка производить подтяжку зажимов внешних проводников для предотвращения нарушений электрического контакта, возникающих, в частности, вследствие деформации и текучести присоединяемых проводников, особенно если они выполнены из алюминиевых сплавов. Для подтяжки зажимов требуется сначала произвести демонтаж съемной части счетчика, а затем произвести подтяжку зажимов, при этом электроснабжение потребителя временно прекращается.
Другой недостаток связан с тем, что после извлечения съемной части становятся доступными для прямого прикосновения гнездовые контакты и зажимы для внешних проводников, закрепленные на основании счетчика, что требует при выполнении демонтажа - монтажа снятие напряжения или соблюдение повышенных мер безопасности.
Еще одним недостатком является то, что основание счетчика обычно не является составной частью счетчика, а в качестве основания используют шкаф, имеющий одно или несколько проемов для установки нескольких съемных счетчиков. Это, при замене счетчика на другой счетчик измененной конструкции, приводит к необходимости использования адаптера (патент США №6015314, опубликован 18.01.2000, фиг. 2), если это возможно, или доработки шкафа.
В качестве ближайшего аналога взят счетчик классической конструкции, используемый в РФ.
Раскрытие полезной модели
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании такой конструкции счетчика электрической энергии, которая снижает трудоемкость выполнения монтажных работ при замене счетчика и обеспечивает безопасность при выполнении этих работ, и, как следствие, снижает требования к квалификации обсуживающего персонала (в том числе и по электробезопасности) и удешевляет обслуживание.
Данная задача решается за счет того, что счетчик электрической энергии выполняется разъемным, где одна часть выполнена в виде съемного измерительного устройства и включает в себя измерительный элемент, кожух, днище со встроенными штыревыми контактами, другая часть выполнена в виде стационарного основания, на котором закреплены гнездовые контакты и соединения контактов с зажимами для внешних проводников, закрытые крышкой основания, имеющей отверстия для прохода штыревых контактов, при этом измерительное устройство имеет элементы крепления к основанию, не препятствующие снятию крышки зажимов, крышка зажимов имеет элементы крепления к основанию, не препятствующие снятию измерительного устройства.
Технический результат заключается в улучшении конструкции счетчика, повышении безопасности и снижении трудоемкости монтажных работ при замене счетчика.
Технический результат достигается тем, что счетчик электрической энергии, содержащий кожух, закрывающий измерительный элемент и другие части счетчика, и основание, на котором размещены зажимы для внешних проводников с крышкой зажимов, выполнен разъемным, в котором одна часть, включающая измерительный элемент и кожух, конструктивно выполнена в виде съемного измерительного устройства, днище которого оснащено штыревыми контактами, другая часть - основание, на котором закреплены гнездовые контакты и соединения этих контактов с зажимами для внешних проводников, закрытые крышкой основания, имеющей отверстия для прохода штыревых контактов, при этом измерительное устройство имеет элементы крепления к основанию, не препятствующие снятию крышки зажимов, крышка зажимов имеет элементы крепления к основанию, не препятствующие снятию измерительного устройства.
Признаки полезной модели, совпадающие с признаками прототипа, следующие: счетчик электрической энергии содержит кожух, закрывающий измерительный элемент и другие части счетчика, и основание, на котором размещены зажимы для внешних проводников с крышкой зажимов.
Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога, следующие: счетчик выполнен разъемным, в котором одна часть, включающая измерительный элемент и кожух, конструктивно выполнена в виде съемного измерительного устройства, днище которого оснащено штыревыми контактами, другая часть - основание, на котором закреплены гнездовые контакты и соединения контактов с зажимами для внешних проводников, закрытые крышкой основания, имеющей отверстия для прохода штыревых контактов, при этом измерительное устройство имеет элементы крепления к основанию, не препятствующие снятию крышки зажимов, крышка зажимов имеет элементы крепления к основанию, не препятствующие снятию измерительного устройства.
Частные случаи выполнения полезной модели следующие: измерительное устройство и основание оснащены разъемом для присоединения вспомогательных цепей; на измерительном устройстве выполнены поверхности захвата, служащие для его расчленения с основанием; контакты измерительного устройства и основания имеют фиксирующие элементы, удерживающие их в требуемом положении; между измерительным устройством и основанием размещена распорная пружина.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где фигура 1 - пример выполнения однофазного счетчика с разъединенными измерительным устройством и основанием (вид с лицевой стороны счетчика); фигура 2 - схема того же счетчика с разъединенными измерительным устройством и основанием со снятыми крышкой зажимов и крышкой основания (вид с задней стороны счетчика); фигура 3 - основание счетчика со снятыми крышкой зажимов и крышкой основания.
Чертежи имеют следующие обозначения: измерительное устройство 1, основание 2, кожух 3, днище измерительного устройства 4, штыревые контакты 5, гнездовые контакты 6, зажимы для внешних проводников 7, крышка основания 8, крышка зажимов 9, элементы крепления измерительного устройства к основанию 10, элементы крепления крышки зажимов к основанию 11, поверхность захвата 12, разъем для присоединения вспомогательных цепей 13.
Осуществление полезной модели
Счетчик электрической энергии по заявляемому техническому решению содержит измерительное устройство 1 и основание 2. Измерительное устройство 1 включает в себя кожух 3, закрывающий измерительный элемент и другие части счетчика, размещенные на днище 4. Днище 4 измерительного устройства оснащено штыревыми контактами 5. На основании 2 закреплены гнездовые контакты 6, зажимы для внешних проводников 7, соединения между контактами 6 и зажимами 7, при этом контакты и соединения закрыты крышкой основания 8 с отверстиями для прохода штыревых контактов 5, а зажимы 7 закрыты крышкой зажимов 9. Зажимы 7 могут быть расположены на зажимной плате или непосредственно на основании.
Измерительное устройство 1 содержит элементы крепления 10 к основанию 2, не препятствующие снятию крышки зажимов 9. Крышка зажимов 9 имеет элементы крепления 11 к основанию 2, не препятствующие снятию измерительного устройства 1.
Измерительное устройство 1 и основание 2 могут быть оснащены разъемом 13 для присоединения вспомогательных цепей. Одна пара контактов разъема 13 может быть также использована как размыкающий контакт, срабатывающий при снятии измерительного устройства 1.
На измерительном устройстве 1 могут быть выполнены поверхности захвата 12, обеспечивающие удобство пользователя при отсоединении измерительного устройства от основания. На этих поверхностях могут быть выполнены выступы, препятствующие скольжению при демонтаже измерительного устройства.
Штыревые 5 и гнездовые 6 контакты могут иметь фиксирующие элементы, удерживающие их в требуемом положении. Эти фиксирующие элементы выполняют обычно как углубление (выемка) или отверстие в штыревом наконечнике, которое взаимодействует с выступающей частью гнездового наконечника и обеспечивает фиксацию (на чертежах не показаны).
Для уменьшения усилия при расчленении счетчика между измерительным устройством 1 и основанием 2 может быть размещена распорная пружина (на чертежах не показана).
Заявляемая полезная модель может быть реализована в условиях серийного производства при использовании имеющегося оборудования, современных материалов и технологий.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить безопасность и снизить трудоемкость монтажных работ при замене счетчика и обеспечивает следующие функциональные возможности:
- все характеристики и функции обычного счетчика электрической энергии;
- снятие измерительной части счетчика для поверки или ремонта без отсоединения внешних проводников;
- выполнение установленных требований безопасности при демонтаже измерительного устройства без снятия напряжения;
- возможность безопасного электроснабжения при снятом измерительном устройстве, если в гнезда основания установить перемычки с изолированным держателем.