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Vorrichtung zum Abwickeln von Zählerständen



Fig.1. Schaltplan



Das Gerät ist so konzipiert, dass es Anzeigen von Induktionszählern abwickelt, ohne die Schaltpläne zu ändern. Bei elektronischen und elektronisch-mechanischen Zählern, deren Aufbau auf der Unfähigkeit zum Countdown beruht, können Sie mit dem Gerät die Abrechnung der Blindleistung des Generators vollständig einstellen. Mit den im Diagramm angegebenen Elementen ist das Gerät für eine Nennspannung von 220 V und eine Abwickelleistung von ca. 2 kW ausgelegt. Durch die Verwendung anderer Elemente können Sie die Leistung entsprechend erhöhen. Die nach dem vorgeschlagenen Schema zusammengebaute Vorrichtung wird einfach in den Auslass eingesetzt, und der Zähler beginnt in die entgegengesetzte Richtung zu zählen. Alle Verkabelungen bleiben erhalten. Eine Erdung ist nicht erforderlich.

Schematische Darstellung des Gerätes

Das schematische Diagramm ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Hauptelemente der Vorrichtung sind der Integrator, bei dem es sich um eine Widerstandsbrücke R1-R4 und einen Kondensator C1 handelt, einen Impulsformer (Zenerdioden D1, D2 und Widerstände R5, R6), einen Logikknoten (Elemente DD1.1, DD2.1, DD2.2) und einen Taktgenerator (DD2.3, DD2.4) einen Verstärker (T1, T2), eine Ausgangsstufe (C2, T3, Br1) und eine Stromversorgungseinheit am Transformator Tr1. Der Integrator isoliert Signale von der Netzspannung, die den Betrieb des logischen Knotens synchronisieren. Dies sind Rechteckimpulse des TTL-Pegels an den Eingängen 1 und 2 des Elements DD1.1. Die Vorderseite des Signals am Eingang 1 von DD1.1 stimmt mit dem Beginn der positiven Halbwelle der Netzspannung und dem Zerfall - mit dem Beginn der negativen Halbwelle überein. Die Vorderseite des Signals am Eingang 2 von DD1.1 stimmt mit dem Beginn der positiven Halbwelle des Integrals der Netzspannung überein, und der Zerfall fällt mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Somit sind diese Signale Rechteckimpulse, die durch das Netzwerk synchronisiert und um den Winkel p / 2 in der Phase zueinander verschoben sind. Das der Netzspannung entsprechende Signal wird vom Widerstandsteiler R1, R3 entfernt und mit Hilfe des Widerstands R5 und der Zenerdiode D2 auf den Pegel von 5 V begrenzt, dann über die galvanische Entkopplung des Optron OC1 zum logischen Knoten. Ebenso wird ein Signal erzeugt, das dem Integral der Netzspannung entspricht. Der Integrationsprozess wird durch die Ladungs- und Entladungsprozesse des Kondensators C1 bereitgestellt. Der logische Knoten wird verwendet, um Steuersignale für einen leistungsstarken Schlüsseltransistor T3 der Ausgangsstufe zu erzeugen. Der Steueralgorithmus wird durch die Integratorausgangssignale synchronisiert. Basierend auf der Analyse dieser Signale wird am Ausgang 4 des Elements DD2.2 ein Signal zur Steuerung der Ausgangsstufe erzeugt. Zu den erforderlichen Zeitpunkten moduliert der logische Knoten das Ausgangssignal des Masteroszillatorsignals, wodurch ein hochfrequenter Energieverbrauch bereitgestellt wird. Um den Impulsvorgang des Ladens sicherzustellen, dient der Speicherkondensator C2 als Hauptoszillator auf den Logikelementen DD2.3 und DD2.4. Sie bildet Impulse mit einer Frequenz von 2 kHz und einer Amplitude von 5 V. Die Frequenz des Signals am Ausgang des Generators und das Tastverhältnis der Impulse werden durch die Parameter der Zeitketten C3-R20 und C4-R21 bestimmt. Diese Parameter können während der Einstellung ausgewählt werden, um den größten Fehler bei der Messung des vom Gerät verbrauchten Stroms zu gewährleisten. Das Ausgangskaskadensteuersignal durch galvanische Trennung am Optokoppler OS3 wird dem Eingang eines zweistufigen Verstärkers der Transistoren T1 und T2 zugeführt. Der Hauptzweck dieses Verstärkers ist die vollständige Öffnung mit Eingabe in den Sättigungsmodus des T3-Transistors der Ausgangsstufe und seine zuverlässige Verriegelung zu den vom Logikknoten bestimmten Zeitpunkten. Nur die Einführung von Sättigung und vollständiger Schließung ermöglicht es dem T3, unter schwierigen Bedingungen der Ausgangsstufe zu arbeiten. Wenn Sie das zuverlässige vollständige Öffnen und Schließen des T3 nicht gewährleisten, kann der T3 für die minimale Zeit nicht innerhalb weniger Sekunden überhitzt werden. Die Stromversorgung ist nach dem klassischen Schema aufgebaut. Die Verwendung von zwei Leistungskanälen wird durch die Funktion des Endstufenmodus bestimmt. Es ist möglich, ein zuverlässiges Öffnen von T3 nur bei einer Versorgungsspannung von mindestens 12 V sicherzustellen, und für die Stromversorgung der Chips ist eine stabile Spannung von 5 V erforderlich. In diesem Fall kann der gemeinsame Draht nur bedingt als negativer Pol des 5-Volt-Ausgangs betrachtet werden. Es darf nicht geerdet oder an die Netzwerkkabel angeschlossen werden. Die Hauptanforderung an die Stromversorgung ist die Möglichkeit, am Ausgang von 36 V einen Strom von bis zu 2 A bereitzustellen. Dies ist erforderlich, um im geöffneten Zustand einen leistungsstarken Schlüsseltransistor der Ausgangsstufe in den Sättigungsmodus zu schalten. Andernfalls wird mehr Energie abgebaut und es fällt aus.

Details und Aufbau

Chips können beliebig verwendet werden: 155, 133, 156 und andere Serien. Die Verwendung von MOS-basierten Mikroschaltkreisen wird nicht empfohlen, da sie durch den Betrieb einer leistungsstarken Schlüsselstufe störanfälliger sind. Der Schlüsseltransistor T3 muss mit einer Fläche von mindestens 200 cm2 am Kühler installiert werden. Für den Transistor T2 wird ein Kühler mit einer Fläche von mindestens 50 cm2 verwendet. Aus Sicherheitsgründen sollte das Metallgehäuse des Geräts nicht als Heizkörper verwendet werden. Der Speicherkondensator C2 kann nur unpolar sein. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators ist nicht zulässig. Der Kondensator muss für eine Spannung von mindestens 400 V ausgelegt sein. Widerstände: R1 - R4, R15 Typ MLT-2; R18, R19 - Drahtleistung nicht weniger als 10 W; andere Widerstände wie MLT-0,25. Tr1-Transformator - jede Leistung von etwa 100 W mit zwei separaten Sekundärwicklungen. Die Spannung der Wicklung 2 sollte 24 - 26 betragen. Die Spannung der Wicklung 3 sollte 4 - 5 V betragen. Die Hauptanforderung besteht darin, dass die Wicklung 2 für einen Strom von 2 - 3 A ausgelegt sein muss. Die Wicklung 3 hat eine geringe Leistung, der Stromverbrauch davon beträgt nicht mehr als 50 mA. Das Gerät als Ganzes wird auf jeden Fall gesammelt. Es ist sehr praktisch (insbesondere im Hinblick auf eine Verschwörung), den Fall von einem Haushaltsspannungsregler zu verwenden, der in der jüngeren Vergangenheit häufig für den Betrieb von Lampenfernsehgeräten verwendet wurde.

Anpassung

Seien Sie vorsichtig beim Einrichten der Schaltung! Beachten Sie, dass nicht der gesamte Niederspannungsbereich des Stromkreises vom elektrischen Netzwerk galvanisch getrennt ist! Es wird nicht empfohlen, das Metallgehäuse des Geräts als Kühler für den Ausgangstransistor zu verwenden. Die Verwendung von Sicherungen - ein Muss! Da der Speicherkondensator im Begrenzungsmodus arbeitet, muss er vor dem Einschalten des Geräts in einem festen Metallgehäuse untergebracht werden. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators (Oxid) ist nicht zulässig! Die Niederspannungsversorgung wird getrennt von anderen Modulen geprüft. Es muss einen Strom von mindestens 2 A am Ausgang von 36 V sowie 5 V zur Versorgung des Steuerungssystems bereitstellen. Der Integrator wird mit einem Zwei-Strahl-Oszilloskop überprüft. Zu diesem Zweck ist der gemeinsame Draht des Oszilloskops mit dem Neutralleiter des elektrischen Netzwerks (N) verbunden, der Draht des ersten Kanals ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R3 verbunden, und der Draht des zweiten Kanals ist mit dem Verbindungspunkt R2 und R4 verbunden. Zwei Sinuskurven mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von jeweils etwa 150 V, die entlang der Zeitachse um den Winkel p / 2 voneinander versetzt sind, sollten auf dem Bildschirm sichtbar sein. Überprüfen Sie als Nächstes auf Signale an den Ausgängen der Begrenzer, indem Sie das Oszilloskop parallel zu den Zenerdioden D1 und D2 anschließen. Dazu wird der gemeinsame Draht des Oszilloskops an den Punkt N des Netzwerks angeschlossen. Die Signale müssen eine regelmäßige rechteckige Form haben, eine Frequenz von 50 Hz, eine Amplitude von etwa 5 V, und sie müssen auch um einen Winkel p / 2 entlang der Zeitachse gegeneinander versetzt sein. Die Zunahme und Abnahme von Impulsen innerhalb von höchstens 1 ms ist zulässig. Wenn sich die Phasenverschiebung der Signale von p / 2 unterscheidet, wird sie durch Auswahl des Kondensators C1 eingestellt. Die Steilheit der Vorderseite und der Abfall der Impulse können durch Auswahl des Widerstands der Widerstände R5 und R6 geändert werden. Diese Widerstände müssen mindestens 8 kOhm betragen, da sonst die Signalpegelbegrenzer die Qualität des Integrationsprozesses beeinflussen, was letztendlich zu einer Überlastung des Endstufentransistors führt. Stellen Sie dann den Generator ein und trennen Sie den Leistungsteil des Stromkreises vom Stromnetz. Der Generator sollte Impulse mit einer Amplitude von 5 V und einer Frequenz von etwa 2 kHz erzeugen. Die Impulsdauer beträgt ca. 1/1. Wählen Sie dazu ggf. die Kondensatoren C3, C4 oder Widerstände R20, R21. Der logische Knoten muss nicht angepasst werden, sofern er korrekt installiert ist. Es ist nur wünschenswert, mit einem Oszilloskop zu überprüfen, dass an den Eingängen 1 und 2 des Elements DD1.1 periodische Signale von rechteckiger Form vorhanden sind, die entlang der Zeitachse um einen Winkel p / 2 gegeneinander verschoben sind. Am Ausgang 4 von DD2.2 sollten Impulse von 2 kHz periodisch alle 10 ms gebildet werden, wobei die Dauer jeder Charge 5 ms beträgt.
Durch Einstellen der Ausgangsstufe wird der Basisstrom des Transistors T3 auf einen Pegel von mindestens 1,5 -2 A eingestellt. Dies ist erforderlich, um diesen Transistor im offenen Zustand zu sättigen. Zur Abstimmung wird empfohlen, die Endstufe mit dem Verstärker vom Logikknoten zu trennen (den Widerstand R22 vom Ausgang des Elements DD2.2 zu trennen) und die Kaskade durch Anlegen von +5 V an den getrennten Kontakt des Widerstands R22 direkt von der Spannungsversorgung zu steuern. Anstelle des Kondensators C1 schließen zeitweise nA-Verbraucher in Form einer Glühlampe mit einer Leistung von 100 Watt ein. Der Basisstrom T3 wird eingestellt, indem der Widerstandswert des Widerstands R18 ausgewählt wird. Dies erfordert möglicherweise eine weitere Auswahl des Verstärkers R13 und R15. Nach dem Zünden des Optokopplers OS3 sollte der Basisstrom des Transistors T3 auf nahezu Null (einige µA) abnehmen. Diese Einstellung bietet die günstigste thermische Betriebsart eines leistungsstarken Schlüsseltransistors der Ausgangsstufe.
Stellen Sie nach dem Einstellen aller Elemente alle Verbindungen im Stromkreis wieder her und überprüfen Sie die Funktionsweise der Schaltungsbaugruppe. Die erste Einbeziehung wird empfohlen, um mit einem verringerten Kapazitätswert des Kondensators C2 auf ungefähr 1 Mikrofarad zu arbeiten. Lassen Sie das Gerät nach dem Einschalten einige Minuten lang arbeiten und achten Sie dabei besonders auf die Temperaturbedingungen des Schlüsseltransistors. Wenn alles in Ordnung ist, können Sie die Kapazität des Kondensators C2 erhöhen. Es wird empfohlen, die Kapazität in mehreren Schritten auf den Nennwert zu erhöhen, wobei die Temperaturbedingungen jeweils überprüft werden. Die Abwickelleistung hängt hauptsächlich von der Kapazität des Kondensators C2 ab. Um die Leistung zu erhöhen, benötigen Sie einen größeren Kondensator. Der Grenzwert der Kapazität wird durch die Höhe des gepulsten Ladestroms bestimmt. Sein Wert kann durch Anschließen eines Oszilloskops parallel zum Widerstand R19 beurteilt werden. Für die Transistoren KT848A sollte der Wert 20 A nicht überschreiten. Wenn Sie die Abrollleistung erhöhen möchten, müssen Sie leistungsstärkere Transistoren sowie Br1-Dioden verwenden. Es ist jedoch besser, eine andere Schaltung mit einer Ausgangsstufe an vier Transistoren zu verwenden. Es wird nicht empfohlen, zu viel Abrollkraft zu verwenden. In der Regel reicht 1 kW. Wenn das Gerät mit anderen Verbrauchern zusammenarbeitet, zieht das Messgerät die Stromversorgung des Geräts von der Stromversorgung ab, die Verdrahtung wird jedoch mit Blindleistung belastet. Dies muss berücksichtigt werden, um die elektrische Verdrahtung nicht zu beschädigen.