автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Разработка и исследование электронного счетчика электрической энергии

(

-

На правах рукописи

ЗИ ДОН ЕН

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО

Специальность 05. 11. 05 - Приборы и методы измерения электрических и магнитных величин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре Информационно-измерительной техники Московского энергетического института(технического университета).

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор МАЛИНОВСКИЙ В.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Сергеев В.Г.

кандидат технических наук,

Ведущее предприятие - СП " АЕБ Б5Й метроника ".

Защита диссертации состоится "Л2' " " 1995 г. в /У часов на заседании диссертационного совета К-053.16.10 Московского энергетического института по адресу: 111250, г.Москва, Красноказарменная ул., 14. корп.^Я ауд^С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского энергетического института!технического университета).

Автореферат разослан /•£• 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного сове Е.А.ЕСРОДКИН

к.т.н., доцект

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность теш. Счетчики электрической энергия широко применяются для учета расхода энергии. До недавнего времени конструкции счетчиков строились на базе индукционного измерительного механизма. Такие счетчики обладают высокой надежностью и большим сроком службы, ко имеют и существенные недостатки среди которых - низкая точность измерения энергии и трудность автоматизации процесса учета энергии. Поэтому приборостроительные предприятия многих стран приступили к разработке и освоению серийного производства ноеого типа счетчиков на мпкроэлектронной элементной базе - счетчиков электрической энергии электронных (СЭЗЗ). Последние отличаются тем, что имеют более высокую точность измерения энергии и позволяют автоматизировать процесс сбора и обработки измерительной информации.

Среди различных по назначению групп счетчиков наиболее распространенной является группа бытогых СЭЭЭ. которые предназначены для применения в бытоБых условиях и относятся к приборам выпускающимся промышленностью большими сериями. Вместе с тем, в технической литературе содержится мало сведений о принципах построения и особенностях конструкции таких приборов.

Поэтому разработка новых конструкций бытоьых СЭЭЭ на микроэлектронной элементной базе является актуальной научной задачей.

Цель диссертационной работы: разработка научно-обоснованных рекомендаций принципов построения бытовых СЭЭЭ и его важнейших функциональных узлов.Разработка и исследование макетного образца прибора.

Задачи научного исследования:

- обзор и критический анализ принципов построения СЭЭЭ с целью обоснованного выбора структурной схемы для счетчика бытового назначения;

- разработка, теоретическое и экспериментальное исследование важнейших функциональных узлов счетчика, влияющих на его метрологичес-

кие характеристики с целью выработки рекомендаций по их конструированию;

- создание макетного образца прибора и исследование его метрологических характеристик.

Основные методы исследования. При решении поставленной задачи использовались: методы теории линейных электрических цепей, методы метрологии, математической аппарат теории общих дифференциальных уравнений и теории вероятностей.

Научная новизна работы:

- научно обоснован метод построения л структурная схема бытового СЭЭЗ.

- разработаны теоретический и экспериментальный методы исследования преобразователей тока нагрузки счетчика в пропорциональное значение напряжения, построенных на основе ферромагнитного сердечника;

- разработаны теоретический и экспериментальный методы исследования перемножителя двух напряжений, построенного на базе коммутационного и широтно-импульсного преобразователей.

Достоверность результатов работы: Подтверждается результатами экспериментальных исследований как отдельных функциональных узлов СЭЭЗ, так и разработанного в соответствии с полученными в работе рекомендациями макета прибора.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработаны методы расчета параметров важнейших узлое СЭЭЭ и методы их экспериментального исследования;

- разработана конструкция СЭЭЭ бытового назначения отвечающего требованиям стандарта ГОСТ 26035-83.

На защиту выносятся тезисы-.

при разработке СЭЭЭ бытового назначения:

- наиболее целесообразна структура прибора содержащая: преобразователь тока нагрузки счетчика в пропорциональное напряжение на основе трансформаторного преобразователя; перемножитель напряжения на

основе амплитудно-широтно-импульсной модуляции; интегрирующий преобразователь в виде преобразователя напряжения в частоту с последующим счетом числа выходных импульсов;

- в качестве преобразователя тока нагрузки в напряжение следует рекомендовать преобразователь на основе ферромагнитного сердечника марки фаммет, такой преобразователь при малых габаритах обеспечивает достаточно высокой уровень выходного напряжения, имеет линейную функцию преобразования и обладает малыми погрешностями;

- операцию перемножения двух напряжений в бытовых СЭЭЭ следует выполнять на основе коммутационного и широтно-импульсного преобразователей, такой преобразователь обладает простотой конструкции при достаточно высокой точности перемножения двух величин.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на XI международной конференции " Информационные средства и технологии " в 1994 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Содержит 120 страниц машинописного текста, 42 рисунков и 9 таблиц. В приложение вынесены результаты экспериментальных исследований в виде таблиц и графиков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, сформулированы основные положения, выносимые на га-дат/ .

В первой главе дан обзор современного состояния в области производства электронных счетчиков электрической знергии(СЗЭЭ). Показано, что СЭЗЭ относятся к перспективному быстро развивающемуся виду средств измерений, разработкой их конструкций и серийным выпуском заняты многие предприятия и фирмы в России и за её пределами.

На рис.1 представлена обобщенная схема СЭЭЭ. Методы преобразо-

вания сигналов СЭЭЭ зависят от назначениясчетчиков. Среди преобразователей тока нагрузки счетчика в пропорциональное напряжение наиболее часто применяются трансформаторные преобразователи. Они обладают простотой конструкции, обеспечивают требуемые метрологические характеристики и отличаются малой потребляемой мощностью. Шунт, как преобразователь тока в напряжение применяется реже.- Его недостатком являются низкий коэффициент преобразования и большая потребляемая мощность при максимальных значениях тока нагрузки.

Операция перемножения сигналов в счетчиках низких и средних классов точности(2.О - 0.5) чаще всего реализуется методом двойной модуляции - амплитудной и широтно-импульсной (АШИМ). Этот метод характеризуется простотой технической реализации и высокой точностью перемножения входных величин. Поэтому он получил применение в большинстве конструкций выпускаемых серийно СЭЭЭ промышленностью многих стран.

Применение АЦП и ЦАП для перемножения сигналов в счетчиках возможно. Их применение позволяет существенно сократить число элементов в приборе, повысить его надежность. Однако стоимость такого преобразователя существенно выше предыдущего (AllMM), поэтому его использование в бытовых СЭЭЭ Еряд ли целесообразно по экономическим соображениям.

Конструкции СЭЭЭ с МП отличаются повышенной точностью, развитыми сервисными возможностями и высокой стоимостью. Применение таких конструкций в счетчиках класса 2.0 Еряд ли целесообразно.

Выше изложенное позволяет сделать еыеод: для создания СЭЭЭ средних классов точности предпочтительно использовать АШИМ метод перемножения сигналов, а преобразование тока в напряжение выполнять на основе трансформаторного преобразователя. Исследований точности такого рода преобразователей и рекомендаций по их реализации в технической литературе недостаточно для принятия обоснованных решений. Эти задачи являются основными в данном исследовании.

Вторая глава посвящена исследованию преобразователя тока нагрузки счетчика в пропорциональное значение напряжения. Исходя из общих технических требований к СЭЗЭ, установленных ГОСТ 26035-83, определены границы допустимых значений токовой и угловой составляющих погрешности преобразователя для счетчика заданного класса точности. Теоретически и экспериментально исследованы преобразователи ток-напряжение на основе ферромагнитного сердечника. Получено выражение для коэффициента преобразования преобразователя и на его основе найдены выражения для токовой и угловой составляющих погрешности преобразователя. Анализ полученных выражений позволил сформулировать ряд важных практических рекомендаций по ЕЫбору конструкций преобразователя. Установлено, что модуль и составляющие погрешности коэффициента преобразования зависят от магнитного сопротивления сердечника, числа витков вторичной обмотки , сопротивления вторичной цепи и частоты протекающего тока. Показано, что при разработке таких преобразователей необходимо решить оптимизационную задачу выбора материала и размеров магнитного сердечника, числа витков вторичной обмотки и диаметр её провода, сопротивления вторичной цепи. Подробно исследовано влияние на погрешность преобразователя комплексного магнитного сопротивления сердечника и показано, что эффективным методом снижения погрешностей преобразователя является Еыбор материала сердечника с малым магнитным сопротивлением и малыми потерями на перемагничива-ние. Рекомендовано использовать для указанных целей новые магнито-мягкие материалы с высоким значением магнитной проницаемости типа аморфное железо и файмет.

Рассмотрена возможность использования активного преобразователя ток-напряжение, содержащего ферромагнитный сердечник, охваченный глубокой обратной связью, в цепи которой содержатся операционный усилитель. Показано, что такие преобразователи отличаются большей сложностью. В них труднее организовать парафазныи выходной сигнал, необходимый для работы последующего перемножающего устройства. Позто-

му такие преобразователи возможно рекомендовать к применению только при использовании феромагнитных сердечников невысокого качества.

На основании полученных еыводов и рекомендаций был разработан и изготовлен ряд конструкций преобразователей ток-напряжение. Для их эксплуатационного исследования была создана специальная установка, позволяющая измерять значения коэффициента преобразования преобразователя и составляющих его погрешности. Установка основана на принципе сличения еыходных сигналов испытуемого и образцового преобразователей. В качестве последнего использовалась образцовая катушка сопротивления тока Р321 с номинальным сопротивлением 0.001 Ом, класса точности 0.01 и максимально-допустимой мощностью рассеивания 3 Вт. Входной ток преобразователя формируется иг сетевого напряжения посредством автотрансформатора и понижающего трансформатора с вторичной обмоткой, рассчитанной на ток до 50 А. Значение тока измеряется с помощью многопредельного трансформатора тока типа И54 класса точности 0.2 и амперметра электромагнитной системы типа Э-514 класса точности 0.5. Анализ метрологических характеристик измерительной установки показан ,что с ее помощью можно измерять отклонение модуля действительного значения коэффициента преобразования от номинального значения с погрешностью менее 0.211 ,а фазовый угол выходного напряжения преобразователя относительно его входного тока в пределах -2° - О - +2° с погрешностью менее 7 угловых минут.

Посредством измерительной установки были экспериментально исследованы метрологические характеристики преобразователей ток-напряжение на основе сердечников,выполненных из различных ферромагнитных материалов: трансформаторной стали, феррита и аморфного железа и файмета. Снимались зависимости токовой и угловой составляющих погрешности преобразователя от входного тока и сопротивления нагрузки вторичной цепи. Причем значения входного тока брались от 0.1 до 50 А, что соответствует требованиям стандарта ГОСТ 26035-83, а сопротивление нагрузки изменялось в предела от 100 до 500 Ом. Амплитудное

Рис.1 Обобщенная схема счетчика электрической энергии.

иДка

СНГ) = И.

Ши

О

и

1 I

А

с*

и,

Рис. 2 Схема трансформаторного преобразователя с четырьмя ключами.

I» к.

-И

Рис.3 Преобразователь напряжения в скважность импульсов: а, приципиальная схема, б, временная диаграмма.

значение выходного напряжения не превышаю 6В, что ограничивалось возможностями преобразования сигнала последующим преобразователем. Результаты экспериментов показали, что только преобразователи на основе аморфного железа и файмета полностью удовлетворяют требованиям к их метрологическим характеристикам со стороны СЗЗЭ, что подтверждает выводы теоретической части исследования.

В третьей главе рассматриваются устройства перемножения напряжений. На основе обзора и анализа известных методов перемножения напряжений сделан вывод о том, что в схемах СЭЗЭ чаще всего применяются методы перемножения на основе АШИМ; определенной интерес представляют также перемножители на основе умножающего ЦАП и АЦП. .Исследование перемножителей напряжений на основе этих двух методов и является основной темой третьей главы работы.

Перемножитель напряжений на основе АШИМ реализуется при использовании двух устройств: коммутирующего преобразователя и преобразователя напряжения в пропорциональное значение скважности импульсов.

Коммутирующий преобразователь с трансформатором может быть реализован в деух возможных вариантах - с двумя и четырьмя ключами. На основе исследования метрологических характеристик обеих вариантов исполнения преобразователей в работе сделан еывод о том, что преобразователь с двумя ключами обладает более просто схемой, но содержит большее число источников погрешностей по сравнению с преобразователем на четырех ключах. Поэтому в конструкциях СЭЭЭ предпочтительнее применение коммутирующих преобразователей с четырьмя ключами (рис.2). В схеме последовательно замыкаются либо ключи К1,Кз, либо К2.К4. Показано, что Еыходное напряжение преобразователя имеет вид:

" 12

Цвых = -41,

Т

где: ^-входное напряжение; 11 и 12 -время замкнутого состояния ключей Ка.Кз и К2.К4 соответственно; Т^Чг -период преобразования.

Анализ погрешностей, вносимых остаточными параметрами ключей, показал, что эти составляющее погрешности весьма малы. Такое положение объясняется малым выходным сопротивлением трансформаторного преобразователя и позволяет использовать в качестве ключей переключателя дешевые элементы 561 серии, в частности типа 551КП1.

Преобразователи напряжения в скважность импульсов (ПНСИ), применяемые в СЭЭЭ, строятся на основе генераторов с линейно изменяющимся напряжением и сравнивающих устройств. В работе проведен анализ возможных принципов построения ПНСИ и показано, что возможны 4 варианта реализации таких преобразователей: с постоянным или переменным периодом преобразования, с входным током или напряжением. Анализ указанных вариантов позволил сделать вывод о том, что в схемах СЭЭЭ целесообразно использовать преобразователи с входным током и переменным периодом преобразования. Такой преобразователь обладает простотой схемной реализации и малым уровнем погрешностей преобразования входного сигнала. Принципиальная схема преобразователя и временная диаграмма его работы показана на рис.3. В результате анализа схемы получено уравнение преобразования преобразователя и выражение для погрешностей, обусловленных неидеальностью операционных усилителей и других элементов схемы. Исследование погрешностей преобразователя проводилось методами наихудшего случая и статистического суммирования. Исследована зависимость периода выходного напряжения от входного тока преобразователя. Экспериментальное исследование разработанного ПНСИ проводилось путем использования образцового обратного преобразователя скважности импульсов в напряжение. Причем оба преобразователя включались последовательно. На вход испытуемого преобразователя подавалось постоянное напряжение, которое измерялось цифровым вольтметром типа В7-23, затем тем же вольтметром измерялось выходное напряжение преобразователя. Результаты эксперимента показали, что в широком диапазоне входных напряжений от 0.05 до б В относительная погрешность преобразования лежит в пределах ±0.052, что для счетчи-

ков класса точности 2.0 вполне допустимо.

Исследование умножителя напряжения на основе ЦАП и АЦП (рис.4) показало, что ЦАП в схеме умножителя должен работать в режиме четы-рехквандрантного умножения (входной код должен быть двоичным и смещенным) , а количество разрядов в АЦП и ЦАП при их применении в СЭЗЭ класса точности 2.0 должно быть не менее 10. Этим требованиям удовлетворяют серийно выпускаемые микросхемы ЦАП-572ПА1 и АЩМ108ПВ1. Исследование источников погрешностей таких преобразователей показало, что интегральная и дифференциальная нелинейности преобразователей, которые лежат на уровне 0.1-0.2%, не вносят заметной погрешности в результат перемножения для СЭЭЭ класса точности 2.0. Мультипликативная погрешность ЦАП является стабильной величиной и ее значение может быть скомпенсировано на этапе калибровки прибора. Однако, действие напряжений смещения и еходных токов операционных усилителей в схеме ЦАП оказывает заметное влияние на точность результата перем-'ножения двух величин. На рис.5 показана схема перемножителя с учетом этих неидеальностей усилителей. Показано, что выходное напряжение перемножителя, обусловленное действием э.д.с. смещений Ei.Eg и входных токов I-i»l2 операционных усилителей Ai и А?, является эддитиеной составляющей погрешности перемножителя и имеет вид:

Rnc /?з R-з /?з ишх = El И + -)*— + l*Roc - + Ег(1 + — ) + /вх2*/?з;

Ru /?2 KillKfc

где Rqc - сопротивление обратной связи (внутренний элемент микросхемы ЦАП:

Ru - выходное сопротивление резистивной матрицы ЦАП, изменяющееся в зависимости от входного кода Nu-

Учитывая соотношение между резисторами R{,R2 и /?з (/?1=/?з=2*/?2), а также то, что отношение Roc/Rm лежит в диапазоне 0...1, можно упростить выражение для выходного напряжения:

UBUX= 4*£i + £*/ВХ1*/?ос + 8*е2 + 'вх2**з;

Принимая во внимание реальные значения остаточных параметров операционных усилителей приходим к вьшоду о необходимости выбирать для преобразователя прецизионные операционные усилители с малыми э.д.с. смещения и входными токами и предусмотреть схему регулировки аддитивной погрешности преобразователя.

Разброс параметров резисторов и £3 влияет на мультипликативную составляющую погрешности преобразователя. Применение в схеме прецизионных резисторов типа С2-29В с допуском +0.05Х дает наихудшее значение мультипликативной составляющей погрешности менее ±0.2Х, а ее начальное значение может быть скомпенсировано при калибровке преобразователя .

Таким образом, анализ основных источников погрешностей перёмно-жителя на основе ЦАП-АЦП показывает, что такого рода устройства по метрологическим характеристикам полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к перемножителю СЗЗЭ класса точности 2.0. Применение ЦАП и АЦП сокращает число элементов в схеме счетчика и повышает его надежность. Единственным, но существенным ограничением в использовании такого перемножителя в схемах бытовых счетчиков является его высокая стоимость, обусловленная применением схем большой степени интеграции. Однако, это ограничение может быть быстро преодолено по мере совершенствования технологии производства ЦАП и АЦП.

Четвертая глава диссертации содержит сведения об исследовании и разработке преобразователя напряжения в частоту (ПНЧ) и макета СЗЗЭ. Показано, что в схемах СЗЗЭ требования к ПНЧ имеют ряд особенностей. Среди этих требований - низкий уровень помех, аддитивных к входному сигналу, низкий уровень мощности потребляемой от источника питания, однополярность входного сигнала и непрерывный режим работы.

Требование низкого уровня помех, аддитивных к входному сигналу обусловлено требованием малого уровня погрешности счетчика электрической энергии в широком диапазоне токов нагрузки (ГОСТ 26035-83). Показано, что применительно к счетчикам класса точности 2.0 и с уче-

и1

и2

и=ки1иа

Рис.4 Перемножитель напряжения на основе ЦАП и АЦП.

I

Ни'

ио ЦАП

№

вых;уу

Рис.5 Эквивалентная схема перемножителя на основе АЦП-ЦАП.

Рис.6 Принципиальная схема ПНЧ.

том реальных значений выходного напряжения перемножающего устройства, уровень аддитивных помех ПНЧ не должен превышать 580 мкВ.

Низкий уровень мощности, потребляемой от источника питания, обусловлен общим требованием со стороны ГОСТ 26035-83 к мощности, потребляемой счетчиком из цепи питания, на уровне < 4 В*А.

Требование однополярности входного сигнала позволяет упростить схему ПНЧ за счет упрощения его звена импульсной обратной связи.

Требование непрерывного режима работы усложняет процесс коррекции погрешностей, аддитивных к входному сигналу, т.к. не позволяет выделить для этих целей отдельного интервала времени.

Схема ПНЧ, разработанная с учетом всех указанных требований, показана на рис.6. Схема содержит: интегрирующий преобразователь на основе ОУ типа 140УД17; компаратор К;- логическую схему (ЛС), вырабатывающую по сигналу компаратора импульсы длительностью t0, последнее задается кварцевым генератором и отличается высокой стабильностью; переключатель П; источник опорного напряжения U0 и два резистора Ri и R2. Под действием входного напряжения конденсатор интегратора заряжается током 1х. Выходное напряжение интегратора растет и, достигнув порогового уровня компаратора, вызывает его срабатывание. Выходной сигнал компаратора через логическую схему вырабатывает импульс длительностью t0, которой переключает П в позицию 1. При этом на вход интегратора подается импульс, снимающий заряд с конденсатора С. Далее процесс повторяется. Уравнение преобразования преобразователя

имеет вид: 1?2

fx =-Ux = K*UX

Rl*U0*t0

где lfx- входное напряжение.

fx- частота входного сигнала преобразователя, К *- коэффициент преобразования преобразователя.

Относительная погрешность коэффициента преобразования имеет вид: бк = ÖR2 - SRi - 5U0 - 6t0.

Выбрав в качестве резисторов Р-1 и К-2 резисторы типа С2-29В с допуском 0.02Х, в качестве источника и0 - стабилитрон типа КС405А со стабильностью и0 на уровне 0.1%, обеспечив стабильность ^ кварцевым генератором, можно обеспечить высокую стабильность коэффициента преобразования преобразователя. Остаточные параметры компаратора , э.д.с. смещения и входной ток в уравнение преобразования не входят и на стабильностью коэффициента преобразования влияния не оказывают, переключатель П выполнен на микросхеме 561ЛА5. Его остаточные сопротивления влияют лишь на мультипликативную составляющую погрешности преобразования, требования к которой не яеляются жесткими. Составляющие погрешности преобразования от э.д.с. смещения и входного тока операционного усилителя могут быть снижены до требуемого уровня путем выбора типа операционного усилителя с малыми остаточными параметрами, например, типа 140УД17А.

По результатам проьеденных исследований был разработан и собран макет СЭЗЭ. Счетчик рассчитан на номинальное напряжение 220 В, частотой 50 Гц, номинальный ток 10 А, максимальный ток 50 А. Класс точности счетчика 2.0. Преобразователь тока в напряжение выполнен на ферромагнитном сердечнике (ТТ) в соответствии с рекомендациями, изложенными во второй главе работы. ПНЧ выполнен на основе ОУ типа 140УД17. Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме со смещенным нулевым уровнем и обеспечивает для питания схем напряжения -9.1 В; -6.2 В; +6.2 В; +9.1 В. В схеме предусмотрен поверочный выход счетчика, которой используется при поверке счетчика, и выходы для дистанционной передачи результатов измерения энергии. Макет счетчика выполнен в стандартном корпусе бытового электронного счетчика электрической энергии.

Экспериментальное исследование макета счетчика проводилось с целью определения линейности функции преобразования и погрешности измерения энергии путем измерения периода сигнала на поверочном выходе счетчика и сравнения его с показаниями образцового прибора -

ваттметра, подключенного к нагрузке через трансформатор тока.

Угол сдвига фазы между напряжением и током устанавливался с помощью специальной схемы фазовращателя и контролировался по показаниям прибора измерителя cos ф. Ток через нагрузку контролировался с помощью амперметра, напряжение на нагрузке - вольтметра.

Определение самохода и порога чувствительности определялось измерением периода сигнала на поверочном выходе счетчика.

Потребляемая мощность измерялась методом двух приборов.

Экспериментально снятые графики основной погрешности макета счетчика при различных углах сдвига фазы между током и напряжением нагрузки( tp=-60° - 0 - +60°) представлены на рис.7. Там же пунктиром обозначены границы допустимых значений осноеной погрешности счетчика. Как видно из графики основная погрешность счетчика укладывается в пределах граничных значений с хорошим запасом.

Проверка самохода проводилось при токе нагрузке равном нулю, а напряжение на нагрузке изменялось Uh= 154...264 В. При наблюдении в течение 1 час сигнал на поверочном выходе отсутствовал.

Определение порога чувствительности производилось при подаче на вход счетчика мощности, равной 0.005 от РНОм> при этом период сигнала на поверочном выходе Т=23.5 с, что соответствует относительной погрешности 5 = 5%. Полная мощность, потребляемая параллельной цепью счетчика: Р=3.7 В*А.

Таким образом, все результаты лаборатории;: испытаний макета счетчика показывают, что его характеристики удовлетворяют требованиям ГОСТ 26035-83 для электронных счетчиков класса 2.0.

РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТЫ.

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Среди известных методов построения СЗЗЗ для конструкций бы-

й.%

160-' 10» Ю1 10 =

Т , ( А)

Рис.7 График результатов испытания макета счетчика (<р=0) 15 10

5

3.%

о

-5 -10

-'го-. 10° Ю1 юг

I, СЛЗ

Рис.7 График результатов испытания макета счетчика (<р=+60)

товых счетчиков можно рекомендовать метод с использованием преобразователя ток - напряжение на основе ферромагнитного сердечника и перемножение сигналов посредством коммутационного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией. Указанные методы обеспечивают необходимые метрологические характеристики счетчика и, благодаря простоте технических решений, обладают низкой стоимостью при реализации.

2. Преобразователь ток-напряжение на основе нового ферромагнитного материала файмет обладает линейной функцией преобразования, высоким уровнем быходного напряжения и низким значением погрешностей. Такие преобразователи целесообразно применять в конструкциях электронных счетчиков электрической энергии бытового назначения.

3. Разработанная -установка для исследования характеристик преобразователей ток-напряжение позволяет проводить исследование функции преобразования преобразователя и его погрешностей с точностью достаточной для принятия решений об их использовании в конструкциях бытовых счетчиков.

4. Экспериментальное исследование преобразователей ток-напряжение с различными ферромагнитными материалами сердечников подтвердило преимущество преобразователя на основе материала файмет: высокая точность Функции преобразования, малые габариты преобразователя и низкая стоимость.

5. Среди известных схем перемножения двух сигналов для применения в конструкциях 6ытоеых счетчиков можно рекомендовать коммутирующие преобразователи с переменной скважностью управляющих импульсов, а преобразователь напряжения в скважность импульсов следуе; строить по схеме с входным током и переменным периодом следования выходных импульсов.

6. ПеремножителЬ напряжения на основе современных АЦП и ЦАП может применяться в конструкциях СЭЭЭ, однако в бытовых счетчиках применение такого преобразователя в настоящее время не целесообразно по экономическим причинам.

7. Основные положения и выводы диссертации были использованы при разработке макета СЭЗЭ, экспериментальное исследование которого

тикам счетчика электронного класса 2.0 согласно ГОСТ 26035-83.

Публикации по теме диссертационной работы:

1. Малиновский В.Н., Антипов Г.В., Зи Дон Ен. Методы построения электронных счетчиков электрической энергии // XI конференция "Информационные средства'и технологии", Тез. докл. - М.: МЭИ, 1994. -

С. 88-89.

2. Малиновский В.Н., Антипов Г.В., Зи Дон Ен. Преобразователь тока и напряжения промышленной частоты в Еыходное напряжение на основе фаимета // XI конференция "Информационные средства и технологии", Тез. докл. - М.: МЭИ, 1994.- С. 123-124.

3, Малиновский В.Н., Антипов Г.В., Зи Дон Ен. Счетчик электрической энергии на основе умножающего ЦАП и АЦП /7 XI конференция " Информационные средства и технологии ", Тез. докл. - М.: МЭИ, 1994. - С. 125.

подтвердило правильность принятых технических решений. Макет счетчика полностью отвечает всем требованиям к метрологическим характерно-