Однополупериодная схема для испытания электросчётчиков на неконтролируемый отбор электроэнергии

Изобретение относится к области электротехники и электроизмерений и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии в целях ее хищения из энергетических электросетей. Однополупериодная схема для испытания электросчетчиков на неконтролируемый отбор электроэнергии содержит мостовую схему из двух параллельно подключенных к сети цепей из последовательно соединенных накопительного конденсатора и тиристора заряда и тиристора разряда в диагонали мостовой схемы, а также блок управления включением зарядных и разрядного тиристоров. Блок управления включает делитель напряжения на резисторах, компаратор, выход которого через дифференцирующую RC-цепь и транзисторный усилитель с трансформаторным выходом включен к управляющему электроду тиристора разряда. Выход компаратора подключен также к последовательно связанным инвертору, транзисторному усилителю с трансформаторным выходом с двумя раздельными вторичными обмотками, подключенными к управляющим электродам тиристоров заряда. В контур разряда накопительных конденсаторов С включены параллельно соединенные низкоомный дроссель с индуктивностью L и конденсатор С_СВ, удовлетворяющие следующим условиям: L=1/8π²f²С и также С_СВ=1/8π²f²L_Н, где f - частота электросети, L_Н - индуктивность катушки напряжения испытуемого индукционного электросчетчика, и при этом выполняется неравенство С>>С_CB. Для обеспечения разряда накопительных конденсаторов в момент достижения максимума амплитуды положительной полуволны сетевого напряжения формирование импульса открытия тиристора разряда обеспечивается регулируемым зарядом калиброванного конденсатора, шунтированного резистором, от накопительного конденсатора, расположенного в нулевой цепи сети и включением его к управляющему транзистору цепи формирования импульса открытия тиристора разряда через динистор. Технический результат - повышение эффективности работы и исключение звучания (дребезга) электросчетчика при работе заявляемого устройства. Использование заявляемого устройства позволит разработчикам электросчетчиков нового поколения избежать неконтролируемого расхода электроэнергии и большого экономического ущерба для энергоснабжающих организаций страны. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и электроизмерений и может быть использовано для оценки пригодности вновь разрабатываемых электросчетчиков от неконтролируемого отбора электроэнергии в целях ее хищения из энергетических электросетей.

Известны различные способы и устройства для неконтролируемого отбора электроэнергии. Одним из самых распространенных способов хищения электроэнергии преимущественно в сельской местности, поселках городского типа и в садоводческих товариществах является так называемый «переброс фазы» на вводах к электросчетчикам индивидуальных владельцев с использованием скрытого заземляющего устройства. Для борьбы с таким способом хищения предложено использовать пломбирование соединения фазных проводников ответвления от ВЛ-0,4 кВ и ввода к электросчетчику, осуществляемое у трубостойки индивидуального строения [1, 2].

Однако известны различные более изощренные способы хищения электроэнергии с использованием различных электронных схем, включаемых потребителем уже после правильно подключенного к сети и опломбированного прибора учета, что практически исключает возможность установления факта хищения проверяющими службами энергосбыта. При этом единственным вариантом противодействия хищению электроэнергии остается разработка принципиально новых приборов ее учета, не чувствительных к действию подобных электронных схем хищения. Такие схемы [3-14 и 16-21] 1 должны стать настольным инструментом разработчиков приборов учета электроэнергии, чтобы в будущем преградить пути хищения электроэнергии и сэкономить огромные средства

Ущерб от действий "энерговоров" в масштабах страны исчисляется миллиардами рублей, которые утекают из карманов уже не государственного РАО ЕЭС, а вполне конкретных акционеров сетевых и сбытовых компаний. Но и рядовых потребителей, исправно платящих по счетчику, такая тенденция вряд ли может обрадовать: сбои в электроснабжении, выходящие из строя электроприборы, а также лишние киловатт-часы, неожиданно предъявленные к оплате - все это может свидетельствовать о том, что где-то рядом появился "энерговампир". Например, только в Московской объединенной электросетевой компании (МОЭСК) энергетики за минувший год выявили бездоговорное потребление более 185 млн. кВт*ч на сумму более 602,5 млн. руб. При этом с учетом ранее выявленных нарушений за год с "энерговоров" было взыскано 615,4 млн. руб. В первом полугодии 2015 года сотрудники сетевой компании обнаружили недостачу уже более 107 млн. кВт*ч на сумму 423 млн. руб., что, конечно, может свидетельствовать о возросшей активности не только (и не столько) воров, но и самих энергетиков.

Одним из эффективных способов построения приборов учета, защищенных от неконтролируемого отбора электроэнергии с помощью электронных схем, включаемых потребителем после электросчетчика, является учет только одного типа полуволн переменного тока (например, только положительных) при соответствующей корректировке показаний на табло расхода электроэнергии. При этом в измерительном элементе, например, в датчике Холла, ток протекает только в одном направлении благодаря использованию последовательно включенного с токовой цепью датчика диода [15], что исключает возможность хищения электроэнергии таким электронным устройством, представленным в заявляемом техническом решении. Его разработка предназначена именно для использования разработчиками приборов учета электроэнергии нового типа.

В качестве известного аналога (прототипа) заявляемому устройству может быть взято техническое решение [19] на устройство для проверки электросчетчиков, выполненное по мостовой схеме с блоком управления, отличающееся тем, что силовые транзисторы мостовой схемы заменены на тиристоры, включаемые импульсами, привязанными по времени к началу положительной полуволны сетевого напряжения и автоматически запираемые к концу первой четверти каждого периода сетевого напряжения, после чего открывается тиристор в диагонали мостовой схемы импульсом, задержанным по времени на величину, равную или несколько большую четверти периода сетевого напряжения относительно начала положительных полупериодов сетевого напряжения; при этом импульсы запуска тиристоров заряда накопительных конденсаторов формируются в блоке управления из последовательно соединенных первого компаратора, первого инвертора, первой дифференцирующей цепи и первого и второго импульсных усилителей с двумя трансформаторными выходами, а импульсы запуска тиристора диагональной цепи мостовой схемы формируются в блоке управления из последовательно связанных фазосдвигающей цепи на величину сдвига фазы переменного сетевого напряжения Δϕ≥π/2, второго компаратора, второго инвертора и третьего импульсного усилителя с трансформаторным выходом.

Данное аналоговое техническое решение является сравнительно сложным, что является его недостатком.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является устройство по патенту РФ того же автора [22] - однополупериодная схема для испытания электросчетчиков на неконтролируемый отбор электроэнергии, содержащая мостовую схему из двух параллельно подключенных к сети цепей из последовательно соединенных накопительного конденсатора и тиристора заряда и тиристора разряда в диагонали мостовой схемы, при этом накопительные конденсаторы подключены непосредственно к проводникам сети - фазному и нулевому, а также блок управления включением зарядных и разрядного тиристоров, отличающаяся тем, что блок управления включает подключенный к фазному проводнику сети делитель напряжения на резисторах компаратор, выход которого через дифференцирующую RC-цепь и транзисторный усилитель с трансформаторным выходом включен к управляющему электроду тиристора разряда, кроме того, выход компаратора также включен к последовательно связанным инвертору, транзисторному усилителю с трансформаторным выходом с двумя раздельными вторичными обмотками, подключенными к управляющим электродам тиристоров заряда, причем в цепях управляющих электродов всех трех тиристоров использованы последовательно соединенные диоды и ограничивающие токи управления резисторы, а последовательно с анодами тиристоров заряда могут быть дополнительно включены силовые диоды.

Недостатком данного устройства-прототипа является весьма короткий импульс тока разряда накопительных конденсаторов, что приводит к снижению темпа отмотки в электросчетчике, а также приводит к резкому звучанию его на частоте сети от действия весьма мощных импульсов обратного тока, протекающего в токовой катушке счетчика.

Эти недостатки известного технического решения устранены в заявляемой схеме.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и исключение звучания (дребезга) электросчетчика при работе заявляемого устройства.

Указанные цели достигаются в заявляемой однополупериодной схеме для испытания электросчетчиков на неконтролируемый отбор электроэнергии, содержащей мостовую схему из двух параллельно подключенных к сети цепей из последовательно соединенных накопительного конденсатора и тиристора заряда и тиристора разряда в диагонали мостовой схемы, при этом накопительные конденсаторы подключены непосредственно к проводникам сети - фазному и нулевому, а также блок управления включением зарядных и разрядного тиристоров, при этом блок управления включает подключенный к фазному проводнику сети делитель напряжения на резисторах компаратор, выход которого через дифференцирующую RC-цепь и транзисторный усилитель с трансформаторным выходом включен к управляющему электроду тиристора разряда, кроме того, выход компаратора также включен к последовательно связанным инвертору, транзисторному усилителю с трансформаторным выходом с двумя раздельными вторичными обмотками, подключенными к управляющим электродам тиристоров заряда, причем в цепях управляющих электродов всех трех тиристоров использованы последовательно соединенные диоды и ограничивающие токи управления резисторы, а последовательно с анодами тиристоров заряда могут быть дополнительно включены силовые диоды, отличающейся тем, что в контур разряда накопительных конденсаторов С включены параллельно соединенные низкоомный дроссель с индуктивностью L и конденсатор С_СВ, удовлетворяющие условиям L=1/8π²f²C и С_СВ=1/8π²f²L_Н, где f - частота электросети, L_H - индуктивность катушки напряжения испытуемого индукционного электросчетчика, и при этом выполняется неравенство С>>С_CB, кроме того, для обеспечения разряда накопительных конденсаторов в момент достижения максимума амплитуды положительной полуволны сетевого напряжения формирование импульса открытия тиристора разряда обеспечивается регулируемым зарядом калиброванного конденсатора, шунтированного резистором, от накопительного конденсатора, расположенного в нулевой цепи сети и включением его к управляющему транзистору цепи формирования импульса открытия тиристора разряда через динистор.

Достижение целей изобретения объясняется растяжением импульса разрядного тока в течение второй четверти периода сетевого напряжения благодаря включению в разрядной цепи низкоомного дросселя, настроенного в резонанс с конденсатором такого контура С/2 на двойной частоте сети, а также благодаря использованию конденсатора С_CB, обеспечивающего резонанс с катушкой напряжения индукционного электросчетчика с индуктивностью L_H также на двойной частоте сети 2f. Это обеспечивает существенно большее интегральное произведение разрядного тока на напряжение, действующего к катушке напряжения электросчетчика, чем такое же интегральное произведение зарядного тока на напряжение сети в первой четверти каждого периода сетевого напряжения. При этом важно обеспечить весьма малое омическое сопротивление дросселя - существенно меньшее сопротивления линии электропередачи к электросчетчику, что достигается его намоткой проводником с достаточно большим поперечным сечением и применением магнитопровода дросселя из стальных пластин с большим поперечным сечением.

Принципиальная схема заявляемого устройства изображена на рис. 1, графики электрических сигналов в различных участках схемы даны на рис. 2.

Схема устройства (рис. 1) включает следующие элементы:

1 - трансформатор управления тиристорами заряда с двумя раздельными вторичными обмотками (начало обмоток обозначено точечным прямоугольником), сердечник из Ст-3,

2 - диод в цепи управления первого тиристора заряда,

3 - ограничивающий резистор в цепи управления первого тиристора заряда,

4 - первый тиристор заряда мостовой схемы,

4.1 - первый дополнительный силовой диод (применение не обязательное),

5 - первый накопительный конденсатор емкостью С,

6 - диод в цепи управления второго тиристора заряда,

7 - ограничивающий резистор в цепи второго тиристора заряда,

8 - второй тиристор заряда мостовой схемы,

8.1 - второй дополнительный силовой диод (применение не обязательное),

9 - второй накопительный конденсатор емкостью С,

10 - импульсный трансформатор управления тиристором разряда, сердечник - феррит,

11 - диод в цепи управления тиристора разряда,

12 - ограничивающий резистор в цепи управления тиристора разряда,

13 - тиристор разряда,

14- компаратор на микросхеме,

15 - подстраиваемый резистор компаратора в его инвертирующей входной цепи,

16 - силовой резистор делителя напряжения сети, подключенный к ее фазе,

17 - буферный инвертор на микросхеме, например, схеме 4И-Не,

18 - составной транзистор в цепи управления тиристорами заряда,

19 - калибровочный конденсатор накопительной RC-цепи формирования импульса запуска тиристора разряда,

20 - шунтирующий резистор накопительной RC-цепи из калибровочного конденсатора 19 и резисторов его заряда 25 и 27 от накопительного конденсатора 5,

21 - транзистор формирования импульса управления тиристором разряда 13,

22 - вторичный источник питания блока управления тиристорами заряда и разряда,

23 - низкоомный дроссель с индуктивностью L,

24 - конденсатор С_CB, включенный параллельно дросселю 23, при этом С_CB>>С,

25 - резистор заряда калибровочного конденсатора 19,

26 - динистор, передающий заряд калибровочного конденсатора 19 к переходу база-эмиттер транзистора 21 в требуемый момент формирования импульса управления тиристором разряда 13,

27 - переменный резистор подстройки момента формирования импульса цепи управления тиристором разряда 13.

На рис. 2 даны графики электрических сигналов:

А - период переменного напряжения сети,

В - прямоугольный импульс, формируемый на выходе буферного инвертора 17, и управляющий отпиранием тиристоров заряда 4 и 8, его заштрихованная часть является рабочей,

С - короткий импульс, формируемый RC-цепью 19, 25 и 27, управляющий тиристором разряда 13,

D - напряжение на накопительном конденсаторе С 5 и 9, его амплитуда равна U_O,

Е - суммарное напряжение на двух накопительных конденсаторах от их последовательного соединения (виртуальное). В момент включения тиристора разряда 13 оно равно 2 k U_O,

F - прямой ток заряда накопительных конденсаторов в первой четверти периода синусоидального напряжения сети и обратный ток разряда накопительных конденсаторов обратно в сеть через открытый тиристор разряда 13 в конце первой четверти положительного полупериода сети.

Рассмотрим действие заявляемой схемы.

Использование в качестве ключей в зарядных цепях накопительных конденсаторов 5 и 9 тиристоров заряда 4 и 8 мостовой схемы связано с рядом особенностей их работы. Так, тиристор открывается не только в момент воздействия на переход «управляющий электрод-катод» положительного напряжения не менее определенной величины (до нескольких Вольт), но также при обязательном наличии положительного напряжения на аноде не менее определенной величины (также нескольких Вольт) относительно его катода. Это означает, что тиристор автоматически закрывается даже при положительном потенциале на управляющем электроде, если на аноде тиристора напряжение нулевое или отрицательное, когда анодный ток меньше так называемого тока удержания. Это видно из графика D на рис.2: заряд конденсатора С следует изменению сетевого напряжения в положительном полупериоде до напряжения U_O, соответствующего амплитуде переменного напряжения сети, после чего заряд прекращается, и на накопительном конденсаторе напряжение сохраняется неизменным в каждой из двух зарядных цепей мостовой схемы на время до начала разряда накопительных конденсаторов 5 и 9 через дроссель 23 и тиристор разряда 13. Разряд начинается в начале второй четверти положительного полупериода сетевого напряжения, и имеет место задержка падения напряджения, приложенного к катушке напряжения индукционного электросчетчика, благодаря плавному току разряда применением в цепи разряда низкоомного дросселя 23.

Отметим, что график Е (рис. 2) отражает не истинное состояние удвоенного напряжения, указанного на графике D, поскольку накопительные конденсаторы 5 и 9 до включения тиристора разряда 13 не являются последовательно соединенными, и их соединение происходит лишь в момент открытия тиристора разряда 13 в конце первой четверти полупериода сетевого напряжения от действия положительного короткого импульса, указанного на графике С. Только тогда напряжение на катушке напряжения проверяемого электросчетчика (не указан на рис. 1) становится равным 2 k U_O, где k<1, а затем по мере разряда последовательно соединенных накопительных конденсаторов 5 и 9 обратно в сеть оно сравнительно медленно падает до нулевого значения или до какого-то малого значения, обусловленного действием переменного напряжения вблизи фазы, равной π.

Наличие остаточного напряжения на накопительных конденсаторах в конце их разряда, а также возможное различие этого остаточного напряжения на разных накопительных конденсаторах 5 и 9, обусловленное не точным равенством емкостей этих конденсаторов (из-за технологического разброса емкостей однотипных конденсаторов), приводит к тому, что включение тиристоров заряда 4 и 8 должно быть не при фазе ϕ=0 сетевого напряжения, а при фазе Δϕ (см. график А), если бы для такого включения использовался бы короткий положительный импульс. Однако незнание величин остаточного напряжения в накопительных конденсаторах 5 и 9 (к тому же еще и, возможно, различное) приводит к необходимости увеличения временного сдвига этого импульса относительно начальной фазы переменного напряжения ϕ=0 (на величину Δϕ, как это видно на графике А), то есть с некоторым гарантированным запасом для надежного включения тиристоров заряда 4 и 8. Однако это может привести к достаточно большим броскам токов заряда накопительных конденсаторов, как это следует из рис. 2 - на графиках D, Е и F., что может снизить надежность работы этих тиристоров.

С целью исключения указанных бросков зарядного тока при открытии тиристоров заряда в заявляемом техническом решении используют длинные прямоугольные импульсы управления (график В на рис. 2). При этом режим работы компаратора 14 подстраивается переменным резистором 15 так, что этот прямоугольный импульс начинается при фазе переменного напряжения сети ϕ=0, и бросок зарядного тока отсутствует при включении тиристорами заряда 4 и 8 даже в различные моменты времени, при которых их анодные напряжения достигают соответствующих положительных значений.

Эффективно работающая длительность таких прямоугольных импульсов, формируемых последовательно включенными к выходу компаратора 14 инвертора 17, транзисторного усилителя 18 с трансформаторным выходом (на трансформаторе 1 с первичной и двумя вторичными обмотками), на графике В (рис. 2) показана штриховкой и ограничена фазой ϕ=π/2 пока сетевое напряжение возрастает от нуля до амплитудного значения U_O. Остальная часть этого импульса в пределах от ϕ=π/2 до ϕ=π участия в работе тиристоров заряда не принимает в силу их автоматического запирания, о чем указывалось выше. Но такой импульс формировать гораздо проще, чем импульс длительностью в четверть периода, как это использовано в других известных устройствах [21] аналогичного назначения.

Компаратор 14 собран по известной схеме. Подстройка переменного напряжения, подаваемого на его инвертирующий вход, осуществляется переменным резистором 15, включенным последовательно с силовым (более мощным) резистором 16, связанным с фазным проводником сети. При этом на выходе компаратора возникают прямоугольные импульсы (типа меандра), с низким уровнем (почти нулевым) в диапазоне фаз сетевого рапряжения от 0 до π. Инвертирование этих импульсов в инверторной микросхеме 17 позволяет формировать положительный прямоугольный импульс в пределах положительного полупериода сетевого напряжения, который затем подается на вход транзисторного усилителя мощности, выполненном на составном транзисторе и работающим в режиме эмиттерного повторителя с низким выходным сопротивлением. Эмиттер этого транзистора 18 подключен к первичной обмотке трансформатора 1, шунтированной диодом во встречном включении для гашения экстратока. Вторичные обмотки трансформатора 1 находятся под разными потенциалами, поэтому выполнены изолированными друг от друга. Напряжения управления открыванием тиристоров заряда 4 и 8 положительной полярности подбираются применением соответствующих ограничивающих ток управления резисторов 3 и 7, а отрицательные составляющие гасятся диодами 2 и 6.

Поскольку при фазе ϕ=π/2 переменного напряжения сети напряжение на аноде тиристора разряда 13 всегда велико и положительно (около 2 k U_O), отпирание этого тиристора возможно коротким положительным импульсом (диаграмме 2.С), который формируется накоплением заряда в калибровочном конденсаторе 19 с заряжаемого накопительного конденсатора 5 через постоянный 25 и регулируемый 27 резисторы до некоторого напряжения открытия динистора 26, при котором открывается управляющий транзистор 21 и формируется данный импульс, после чего в оставшиеся три четверти периода сетевого напряжения калибровочный конденсатор может разряжаться шунтирующим его резистором 20. Подстройка момента формирования импульса запуска тиристора разряда 13 достигается с помощью переменного резистора 27.

Этот импульс усиливается таким же транзисторным усилителем на составном транзисторе 21, эмиттер которого включен к первичной обмотке ферритового трансформатора 10, шунтированной встречно включенным диодом для гашения экстратоков. Вторичная обмотка этого трансформатора включена к переходу «управляющий электрод-катод» тиристора разряда 13 через последовательно соединенные диод 11 и ограничивающий резистор 12.

Если заряд накопительных конденсаторов происходит в течение времени первой четверти периода сетевого напряжения от начальной фазы Δϕ до фазы π/2, как показано на графике F (рис. 2), то для снижения начального тока заряда (броска тока) следует использовать режим работы компаратора 14 с Δϕ→0 путем подстройки переменным резистором 15 (чтобы, ΔU→0, как это видно на графике А) переменного напряжения, подаваемого к инвертирующему входу компаратора. Ток разряда в течение длительности второй четверти положительного полупериода сначала возрастает действием дросселя 23, а затем спадает достаточно плавно спадает практически до нуля.

При использовании в схеме низкоомного дросселя и соединительных проводников подключения схемы к электросчетчику (показаны на рис. 1 толстыми линиями) и присоединений накопительных конденсаторов 5 и 9 с тиристором разряда 13 можно полагать, что количество электричества, расходуемое на заряд двух параллельно включенных к сети накопительных конденсаторов, практически равно количеству электричества, возвращаемого обратно в сеть в течение второй четверти полупериода сетевого напряжения, но с гораздо большим напряжением в катушке напряжения индукционного электросчетчика в разрядном импульсе. Иначе говоря, можно записать возникающее неравенство:

где u(t) и i(t) - текущие значения напряжения сети и тока заряда двух накопительных конденсаторов в пределах первой четверти периода, r_СЕТИ - сопротивление передающей сети до электросчетчика (ВЛ-0,4 кВ) с учетом проводников ввода, G(t) - сложная функция распределения, определяемая жкспериментально. При изготовлении дросселя 23 с сопротивлением порядка 0,01 Ом и менее при r_СЕТИ≥0,3 Ом значение безразмерного коэффициента к можно принять равным k≈0,95. Будем полагать, что g=1,5. Сопротивление сети (до электросчетчика) легко находится из выражения:

где U_XX - напряжение холостого хода (без нагрузки) на выходе электросчетчика, U_H - напряжение на выходе электросчетчика при включении известной нагрузки после него с мощностью Р_H. Например, при U_XX=226 В и U_H=224 В при нагрузке Р_H=1 кВт получаем сопротивление ВЛ-0,4 кВ и ввода до счетчика r_СЕТИ=0,452 Ом.

Интеграл в левой части уравнения (1) есть энергия, сосредоточенная в двух накопительных конденсаторах с финальным напряжением U_O и емкостью каждого из конденсаторов С. Эта энергия определяется известным соотношением При этом потребляемая при заряде мощность Р_ЗАР=W/Т, где Т - период сетевого напряжения (в России принято Т=20 мс для сети с частотой f=50 Гц).

Поскольку существующие электросчетчики учитывают расход электроэнергии на основе перемножения текущего значения тока на напряжение с интегрированием результата такого перемножения за произвольное время наблюдения (отсчета), то на основе анализа, выполненного на компьютере по программе MathCad, можно показать, что расчетная таким прибором учета мощность разряда Р_РАЗР=gР_ЗАР, где g>1, например, можно получить g≈1,5. Это связано с тем, что начальное напряжение на катушке напряжения счетчика почти вдвое больше амплитуды переменного напряжения сети, хотя количество электричества, втекающего и вытекающего обратно через счетчик за период практически одинаково (вытекающее чуть меньше втекающего за каждый период).

Рассмотрим пример выполнения схемы. Пусть используются импульсные конденсаторы типа К75-17 с емкостью С=200 мкФ с рабочим напряжением 1000 В (четыре банки по 50 мкФ, включенные параллельно). Тогда при U_O=300 В энергия заряда двух таких конденсаторов будет W=18 Дж, а мощность Р_ЗАP=900 Вт. Тогда при g=1,5 получим показываемую счетчиком мощность Р_РАЗР=1350 Вт, что соответствует мощности неконтролируемого отбора энергии - мощности отмотки, например, в индукционных счетчиках типа СО-2М с вращающимся диском без стопора обратного хода, равную Р_ОТМ=Р_РАЗР-Р_ЗАР=450 Вт. В качестве компаратора можно использовать микросхему типа К521СА3А. Буферный инвертор можно выполнять на микросхемах серии КМОП типа К561ЛА8, а еще лучше на микросхеме К561ЛН1, допускающей большие токи логических нулей и единиц. Транзисторы 18 и 21 можно взять типа КТ827Б. Трансформатор 1 на железном сердечнике подойдет типа ТН30 с использованием его всех низковольтных обмоток, а ферритовый трансформатор 10 следует изготовить на тороидальном сердечнике К40×25×11 марки М200НМ-1 с двумя изолированными обмотками проводом ПЭВ-2 0,5 мм по 100 витков каждая. Силовые диоды 4.1 и 8.1 можно использовать типа Д231А, тиристоры заряда 4 и 8 типа КУ202Н на импульсный ток до 30 А (средний постоянный ток до 10 А) на обратное напряжение 400 В, запускаемые от напряжения на управляющем электроде около 5 В при токе 0,2 А. Тиристор разряда 13 следует взять, например, типа Т-160 или лавинный типа ТЛ-150 с управляющим напряжением около 2,5 В при токе управления 0,2 А. Диоды, шунтирующие первичные обмотки трансформаторов 1 и 10, можно взять типа Д220Б, а диоды в цепях управляющих электродов тиристоров 4, 8 и 13 должны допускать токи до 0,5 А при низком обратном напряжении. Постоянную времени RC-цепи 19, 25 и 27 можно задать равной 5 мс при R=50 кОм и С=0,1 мкФ. При этом можно так подобрать шунтирующий резистор 20, что к концу первой четверти полупериода сетевого напряжения напряжение на калибровочном конденсаторе 19 достигнет величины отпирающего напряжения динистора 26, и будет сформирован импульс управления тиристором разряда 13. В качестве динистора 26 можно взять динистор типа КН102А с напряжением отпирания 20 В, что вполне отвечает схеме его включения с транзистором 21 в режиме эмиттерного повторителя. При этом в первичной обмотке трансформатора 10 амплитуда импульса составит около 18 В. Силовой резистор 16 типа МЛТ-2 с сопротивлением 51 кОм, а переменный резистор 15 можно взять с сопротивлением 2,7 кОм. Источник питания 22 выполнен по стандартной схеме с напряжением в пределах +12…15 Вольт. При указанных величинах накопительных конденсаторов С=200 мкФ резонанс на второй гармонике сети достигается при индуктивности дросселя 23 L=25,3 мГн. Такую индуктивность можно выполнить, используя медный проводник с диаметром 2 мм и длиной 2 м при соответствующем железном сердечнике. Тогда сопротивление дросселя будет равно r_ДР=0,01 Ом. Конденсатор С_CB выбирают по результатам измерения индуктивности обмотки напряжения электросчетчика. Так, при индуктивности этой обмотки в 1 Гн емкость 24 С_CB=2,5 мкФ<<С=200 мкФ.

Важно отметить, что использование заявляемого устройства позволит разработчикам электросчетчиков нового поколения избежать неконтролируемого расхода электроэнергии недобросовестными потребителями. Для них и разработано данное устройство. Это съэкономит стране весьма ощутимые потери по оплате электроэнергии.

Литература

1. Меньших О.Ф., Способ борьбы с хищениями электроэнергии, Патент РФ №2208795 опубл. в №20 от 20.07.2003;

2. Меньших О.Ф., Способ борьбы с хищениями электроэнергии (способ Меньших), Патент РФ №2308726, опубл. в №29 от 20.10.07;

3. Меньших О.Ф., Устройство для проверки чувствительности электронного электросчетчика с двумя токовыми цепями с активной нагрузкой и реактивной компенсацией, Патент РФ №2338217, опубл. в №31 от 10.11.2008;

4. Меньших О.Ф., Устройство проверки электросчетчиков активной энергии, Патент РФ №2456623, опубл. в №20 от 20.07.2012;

5. Меньших О.Ф., Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2474825, опубл. в №4 от 10.02.2013;

6. Меньших О.Ф., Устройство для проверки чувствительности трехфазных цифровых приборов учета электроэнергии, Патент РФ №2474833, опубл. в №4 от 10.02.2013;

7. Меньших О.Ф., Устройство для проверки чувствительности индукционных приборов учета электроэнергии к частотной модуляции рабочего тока, Патент РФ №2474826, опубл. в №4 от 10.02.13;

8. Меньших О.Ф., Схема контроля чувствительности трехфазных электронных приборов учета электроэнергии, Патент РФ №2474834, опубл. в №4 от 10.02.2013;

9. Меньших О.Ф., Мостовое устройство для проверки электросчетчиков активной энергии индукционного типа, Патент РФ №2522706, опубл. в №20 от 20.07.2014;

10. Меньших О.Ф., Устройство для контроля электросчетчиков, Патент РФ №2521782, опубл. в №19 от 10.07.2014;

11. Меньших О.Ф., Устройство для исследования работы индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2523109, опубл. в №20 от 20.07.2014.

12. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных приборов учета электроэнергии, Патент РФ №2521307, опубл. в №18 от 27.06.14;

13. Меньших О.Ф., Прибор для поверки электросчетчиков, Патент РФ №2568936, опубл. в №32 от 20.11.2015;

14. Меньших О.Ф., Устройство проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2532861, опубл. в №31 от 10.11.2014;

15. Меньших О.Ф., Устройство учета электроэнергии, Патент №2521767, опубл. в №19 от 10.07.2014;

16. Меньших О.Ф., Устройство для проверки правильности учета электроэнергии индукционными электросчетчиками, Патент РФ №2552541, опубл. в №16 от 20.09.2015;

17. Меньших О.Ф., Устройство для проверки индукционных электросчетчиков, Патент РФ №2564689, опубл. в №28 от 10.10.2015;

18. Меньших О.Ф., Устройство для поверки электросчетчиков, Патент РФ №2572165, опубл. в №36 от 27.12.2015;

19. Меньших О.Ф., Устройство для проверки электросчетчиков, Патент РФ №2577551, опубл. в №8 от 20.03.2016 (цитированный аналог);

20. Меньших О.Ф., Схема управления тиристором мостового устройства оценки электросчетчиков, Патент РФ №2579520, опубл. в №10 от 10.04.2016;

21. Меньших О.Ф., Устройство управления симисторами мостовой схемы для проверки учета электроэнергии индукционными электросчетчиками, Патент РФ №2582881, опубл. в №12 от 27.04.2016;

22. Меньших О.Ф., Однополупериодная схема для испытания электросчетчиков на неконтролируемый отбор электроэнергии, Патент РФ №2620192, опубл. в №15 от 24.05. 2017 (прототип).

Данные патентного поиска

RU 2523109 С1, 20.07.2014 RU 2521307 С1, 27.06.2014 US 7692421 В2, 06.04.2010

RU 2355089 С2, 10.05.2009 RU 2338217 С1, 10.11.2008 RU 2190859 С2, 10.10.2002

RU 2181894 С1, 27.04.2002 US 6362745 В1, 26.03.2002 RU 2178892 С2, 27.01.2002

ЕР 1065508 А2, 03.01.2001 RU 8170009 U1, 16.10.1998 RU 2079201 С1, 10.05.1997

RU 2030100 С1, 27.02.1995 SU 1781628 А1, 15.12.1992 SU 1780022 А1, 07.12.1992 SU 1422199 А1, 07.09.1988

Однополупериодная схема для испытания электросчетчиков на неконтролируемый отбор электроэнергии, содержащая мостовую схему из двух параллельно подключенных к сети цепей из последовательно соединенных накопительного конденсатора и тиристора заряда и тиристора разряда в диагонали мостовой схемы, при этом накопительные конденсаторы подключены непосредственно к проводникам сети - фазному и нулевому, а также блок управления включением зарядных и разрядного тиристоров, при этом блок управления включает подключенный к фазному проводнику сети делитель напряжения на резисторах, компаратор, выход которого через дифференцирующую RC-цепь и транзисторный усилитель с трансформаторным выходом включен к управляющему электроду тиристора разряда, кроме того, выход компаратора также включен к последовательно связанным инвертору, транзисторному усилителю с трансформаторным выходом с двумя раздельными вторичными обмотками, подключенными к управляющим электродам тиристоров заряда, причем в цепях управляющих электродов всех трех тиристоров использованы последовательно соединенные диоды и ограничивающие токи управления резисторы, а последовательно с анодами тиристоров заряда могут быть дополнительно включены силовые диоды, отличающейся тем, что в контур разряда накопительных конденсаторов С включены параллельно соединенные низкоомный дроссель с индуктивностью L и конденсатор C_CB, удовлетворяющие условиям L=1/8π²f²C и также C_CB=1/8π²f²L_H, где f - частота электросети, L_H - индуктивность катушки напряжения испытуемого индукционного электросчетчика, и при этом выполняется неравенство С>>C_CB, кроме того, для обеспечения разряда накопительных конденсаторов в момент достижения максимума амплитуды положительной полуволны сетевого напряжения формирование импульса открытия тиристора разряда обеспечивается регулируемым зарядом калиброванного конденсатора, шунтированного резистором, от накопительного конденсатора, расположенного в нулевой цепи сети и включением его к управляющему транзистору цепи формирования импульса открытия тиристора разряда через динистор.