ИСТОЧНИК ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для использования в установках для поверки счетчиков электрической энергии.
В настоящее время известны источники испытательных сигналов, используемые в установках для поверки и калибровки счетчиков электрической энергии, например, в установке для поверки счетчиков электрической энергии ЦУ6804М [1] и в полезной модели [2].
В аналоге [1] источник испытательных сигналов (ИИС) содержит следующие узлы: источник питания, состоящий из преобразователя с устройством гальванической развязки, предварительный усилитель, который связан с усилителем мощности канала тока (УМТ) и усилителем мощности канала напряжения (УМН); контроллер, управляющий работой узлов ИИС, блок фильтров и блок трансформаторов, содержащий выходные зажимы и цепи формирования сигналов отрицательной обратной связи напряжения (ЦОСН) и тока (ЦОСТ).
Ближайшим из аналогов - прототипом, является источник испытательных сигналов [2], включающий источник питания, в который входят корректор и преобразователь, с блоками управления в каждом; УМТ и УМН, с блоками управления в каждом, контроллер, предварительный усилитель, блок фильтров и блок трансформаторов.
Недостатками аналога и прототипа является то, что сигналы для ЦОСН снимают непосредственно с выходных зажимов. Это приводит к тому, что из-за ненулевого сопротивления проводников, которыми в составе установки поверяемые счетчики подключаются к ИИС, при протекании по ним тока, потребляемого этими счетчиками от канала напряжения, на этих проводниках падает часть напряжения. Это приводит к неравенству выходного напряжения ИИС и напряжения, приложенного к поверяемым счетчикам. Относительная разность между этими напряжениями может достигать величины от десятых долей процентов до единиц процентов, в
зависимости от потребляемой от ИИС мощности и от протяженности цепи напряжения, между ИИС и счетчиками. Это в большинстве установок является недопустимым, т.к. приводит или к несоответствию фактического режима поверки заданному, или, в случае, если эталонный счетчик подключается к выходным зажимам ИИС, к погрешности установки.
Целью заявляемого устройства является создание ИИС, позволяющего обеспечить практическое равенство заданного напряжения и напряжения, приложенного к поверяемым счетчикам.
Общими признаками предлагаемой полезной модели с прототипом являются: наличие источника питания, в который входят корректор и преобразователь, с блоками управления в каждом; УМТ и УМН, с блоками управления в каждом, наличие контроллера, предварительного усилителя, блока фильтров и блока трансформаторов.
Отличительные признаки заключаются в том, что введены дополнительные входные зажимы, далее - входы внешней цепи отрицательной обратной связи канала напряжения. На этих входах с точек электрической цепи канала напряжения, расположенных вблизи поверяемых счетчиков, снимаются сигналы напряжения, являющиеся входными для ЦОСН. А также введен коммутатор, которым по сигналам управления контроллера осуществляется выбор точек съема сигналов для ЦОСН - с выхода ИИС или с поверяемых счетчиков.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемого устройства.
Питание из внешней сети поступает на источник питания 1, содержащий корректор 2, который связан с преобразователем 3 и с УМТ 4. Преобразователь 3, в свою очередь, соединен с УМН 5. УМТ 4 и УМН 5 связаны с блоком фильтров 6, который соединен с блоком трансформаторов 7, откуда сигналы поступают непосредственно на выходы 8 ИИС. Выходы 8, а также входы внешней цепи отрицательной обратной связи канала напряжения 9 соединены с коммутатором 10 цепей обратной связи канала напряжения. ЦОСТ формируется соединением блока трансформаторов 7 с предварительным усилителем 11. Корректор 2, преобразователь 3, УМТ 4 и
УМН 5, блок трансформаторов 7, а также коммутатор 10 управляются сигналами контроллера 12. Контроллер 12 соединен с предварительным усилителем 11, выход которого соединен с УМТ 4 и УМН 5. Коммутатор 10 посредством ЦОСН соединен с предварительным усилителем 11.
Введение новых связей и узлов позволило исключить влияние сопротивления проводников протяженной цепи напряжения установок на величину напряжения, подаваемого на поверяемые счетчики. Режим работы, при котором сигналы отрицательной обратной связи канала напряжения снимаются с выходов 8 ИИС, используется при работе с непротяженной цепью напряжения установки.
Работа предлагаемого устройства.
При включении питания ИИС корректор 2 и преобразователь 3 по командам контроллера 12 обеспечивают питание всех узлов ИИС. При необходимости работы с протяженной цепью напряжения, контроллером 12 выход коммутатора 10 подключают к входам внешней цепи отрицательной обратной связи канала напряжения 9. При получении внешнего управляющего сигнала, с помощью контроллера 12, выдавая соответствующие сигналы на блоки управления корректора 2, преобразователя 3, УМТ 4 и УМН 5, разрешают их работу. Одновременно контроллером 12 выдают полезные сигналы, которые необходимо усилить, на предварительный усилитель 11. Предварительный усилитель 11 их усиливает, сравнивает с сигналами отрицательной обратной связи канала напряжения, полученными с выхода коммутатора 10, и с сигналами отрицательной обратной связи канала тока, полученными с блока трансформаторов 7, и передает их на УМН 5 и УМТ 4. В УМН 5 и УМТ 4 сигналы усиливаются по мощности и через блок фильтров 6 подаются на блок трансформаторов 7, откуда поступают на выходы 8 ИИС. На входы 9 должны быть поданы непосредственно с места подключения поверяемых счетчиков сигналы напряжения для формирования цепи внешней отрицательной обратной связи канала напряжения.
Пример реализации полезной модели может быть следующим:
Корректор 2 может быть реализован на микросхеме L4981A фирмы ST Microelectronics, диоде STD12S60 фирмы ST Microelectronics и дросселе 100 мкГн.
Преобразователь 3 может быть выполнен на микросхеме L4981A фирмы ST Microelectronics, диоде STD12S60 фирмы ST Microelectronics, дросселе 100 мкГн и микросхеме UC3875 фирмы Texas Instruments.
УМТ 4 и УМН 5 могут быть выполнены по схеме полного моста на транзисторах IRFPS37N50A фирмы International Rectifier и дросселях 820 мкГн.
Модули управления в корректоре 2 и преобразователе 3 и модули управления в УМТ 4 и УМН 5 реализованы на микросхемах МС33363А фирмы MOTOROLA, IX6R11S3 фирмы YXIS, оптоизоляторе LTV817B фирмы Lite On.
Блок фильтров 6 может быть изготовлен с применением дросселей на основе магнитомягких сплавов и конденсаторов К15-5.
Блок трансформаторов 7 может быть изготовлен на типовых реле и трансформаторах.
В качестве выходных зажимов 8 и входных зажимов 9 могут быть использованы, например, клеммы PKI 10A ф. Hirschmann.
Коммутатор 10 может быть выполнен на основе реле RM-84 ф. Relpol.
Предварительный усилитель 11 может быть выполнен на микросхемах AD711JR и AD744JR Analog Devices.
Контроллер 12 выполнен на микросхемах TMS320F2808PZA и MSP430F149IPM фирмы Texas Instruments.
Введение новых связей позволило, при применении ИИС в составе установок с протяженной цепью напряжения, обеспечить равенство заданных и фактических напряжений канала напряжения и исключить погрешность измерения мощности, приложенной к поверяемым счетчикам, вызванную падением напряжения на протяженных цепях напряжения.
Используемые источники информации:
1. Руководство по эксплуатации ИНЕС. 411724002РЭ, руководство по эксплуатации п.1.4.4. ТУ 4222-040-46146329-2003. Установка для поверки счетчиков электрической энергии ЦУ6804М, ОАО «Концерн Энергомера», г.Ставрополь, Россия, www.energomera.ru
2. Патент на полезную модель РФ №59838, МПК G01R 31/00, пр. 03.08.2006. Источник испытательных сигналов.