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Vorrichtung zum Abwickeln der Ablesungen von Stromzählern



1. Schematisches Diagramm



Das Gerät dient zum Zurückspulen der Messwerte von Induktionszählern, ohne deren Schaltkreise zu ändern. Bei elektronischen und elektronisch-mechanischen Zählern, deren Konstruktion die Messwerte nicht herunterzählen kann, können Sie mit dem Gerät die Messung bis zur Blindleistung des Generators vollständig stoppen. Mit den im Diagramm angegebenen Elementen ist das Gerät für eine Nennspannung von 220 V und eine Wicklungsleistung von ca. 2 kW ausgelegt. Die Verwendung anderer Elemente ermöglicht eine entsprechende Leistungssteigerung. Ein nach dem vorgeschlagenen Schema zusammengesetztes Gerät wird einfach in den Auslass eingesetzt, und der Zähler beginnt in entgegengesetzter Richtung zu zählen. Die gesamte Verkabelung bleibt intakt. Eine Erdung ist nicht erforderlich.

Prinzipschaltbild des Gerätes

Das Schaltbild ist in Abb. 1 dargestellt. Die Hauptelemente der Vorrichtung sind ein Integrator, der eine Widerstandsbrücke R1-R4 und ein Kondensator C1 ist, ein Impulsformer (Zenerdioden D1, D2 und Widerstände R5, R6), ein logischer Knoten (Elemente DD1.1, DD2.1, DD2.2), ein Takt (DD2.3, DD2.4), Verstärker (T1, T2), Endstufe (C2, T3, Br1) und die Stromversorgung am Transformator Tr1. Der Integrator ist dafür ausgelegt, Signale von der Netzspannung zu trennen, die den Betrieb des logischen Knotens synchronisieren. Dies sind Rechteckimpulse mit TTL-Pegel an den Eingängen 1 und 2 des DD1.1-Elements. Die Vorderseite des Signals am Eingang 1 von DD1.1 fällt mit dem Beginn der positiven Halbwelle der Netzspannung und der Abnahme mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Die Vorderseite des Signals am Eingang 2 von DD1.1 fällt mit dem Beginn der positiven Halbwelle des Netzspannungsintegrals zusammen, und der Abfall fällt mit dem Beginn der negativen Halbwelle zusammen. Somit sind diese Signale Rechteckimpulse, die durch das Netzwerk synchronisiert und relativ zueinander um einen Winkel p / 2 phasenverschoben sind. Das der Netzspannung entsprechende Signal wird über einen Widerstand R5 und eine Zenerdiode D2 dem auf 5 V begrenzten Widerstandsteiler R1, R3 entnommen und dann über eine galvanische Trennung am Optokoppler OS1 einem logischen Knoten zugeführt. Ebenso wird ein Signal erzeugt, das dem Integral der Netzspannung entspricht. Der Integrationsprozess wird durch die Prozesse des Ladens und Entladens des Kondensators C1 bereitgestellt. Der logische Knoten dient zur Erzeugung von Steuersignalen mit einem leistungsfähigen Tastentransistor T3 der Endstufe. Der Steueralgorithmus wird durch die Integratorausgangssignale synchronisiert. Basierend auf der Analyse dieser Signale wird am Ausgang 4 des DD2.2-Elements ein Steuersignal für die Ausgangsstufe gebildet. Zu erforderlichen Zeiten moduliert der logische Knoten das Ausgangssignal mit einem Signal vom Master-Oszillator und liefert so einen Hochfrequenz-Stromverbrauch. Um einen gepulsten Ladevorgang des Speicherkondensators C2 zu gewährleisten, wird ein auf den Logikelementen DD2.3 und DD2.4 basierender Masteroszillator verwendet. Sie erzeugt Impulse mit einer Frequenz von 2 kHz und einer Amplitude von 5 V. Die Frequenz des Signals am Generatorausgang und das Tastverhältnis der Impulse werden durch die Parameter der Zeitgeberschaltungen C3-R20 und C4-R21 bestimmt. Diese Parameter können während der Konfiguration ausgewählt werden, um den größten Fehler bei der Berechnung des vom Gerät verbrauchten Stroms zu gewährleisten. Das Steuersignal der Ausgangsstufe wird durch galvanische Trennung am Optokoppler OS3 dem Eingang eines zweistufigen Verstärkers an den Transistoren T1 und T2 zugeführt. Der Hauptzweck dieses Verstärkers besteht darin, die Ausgangsstufe mit dem Sättigungsmodus des Transistors T3 vollständig zu öffnen und zu durch den logischen Knoten bestimmten Zeitpunkten sicher zu sperren. Nur durch Sättigung und vollständiges Schließen kann der T3-Transistor unter den rauen Betriebsbedingungen der Ausgangsstufe arbeiten. Wenn Sie das T3 nicht zuverlässig und in kürzester Zeit vollständig öffnen und schließen, tritt eine Überhitzung von mehreren Sekunden auf. Das Netzteil ist nach dem klassischen Schema aufgebaut. Die Notwendigkeit, zwei Leistungskanäle zu verwenden, wird durch die Funktion des Endstufenmodus vorgegeben. Ein sicheres Öffnen von T3 ist nur bei einer Versorgungsspannung von mindestens 12 V möglich, und für die Versorgung der Mikrokreise ist eine stabilisierte Spannung von 5 V erforderlich. In diesem Fall kann der Minuspol des 5-Volt-Ausgangs nur bedingt als gemeinsame Leitung betrachtet werden. Es darf nicht geerdet oder an Netzkabel angeschlossen werden. Die Hauptanforderung an die Stromversorgung ist die Fähigkeit, einen Strom von bis zu 2 A am Ausgang von 36 V bereitzustellen. Dies ist erforderlich, um einen leistungsfähigen Schlüsseltransistor der Ausgangsstufe im geöffneten Zustand in den Sättigungsmodus zu versetzen. Andernfalls wird eine große Leistung abgeführt und es fällt aus.

Teile und Konstruktion

Jede Mikroschaltung kann verwendet werden: 155, 133, 156 und andere Serien. Die Verwendung von auf MOS-Strukturen basierenden Mikroschaltungen wird nicht empfohlen, da diese anfälliger für Störungen durch den Betrieb einer leistungsfähigen Schlüsselstufe sind. Der Schlüsseltransistor T3 muss an einem Heizkörper mit einer Fläche von mindestens 200 cm2 installiert werden. Für den Transistor T2 wird ein Strahler 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 mindestens 400 V ausgelegt sein. Widerstände: R1 - R4, R15 Typ MLT-2; R18, R19 - Drahtleistung von mindestens 10 Watt; andere Widerstände vom Typ MLT-0.25. Transformator Tr1 - jede Leistung von ca. 100 Watt mit zwei getrennten Sekundärwicklungen. Die Spannung der Wicklung 2 sollte 24 - 26 V betragen, die Spannung der Wicklung 3 sollte 4 - 5 V betragen. Die Hauptanforderung ist, dass die Wicklung 2 für einen Strom von 2 - 3 A ausgelegt sein muss. Die Wicklung 3 hat eine geringe Leistung, die Stromaufnahme beträgt nicht mehr als 50 mA. Das gesamte Gerät ist in einer Art Gehäuse eingebaut. Es ist sehr praktisch (insbesondere für Verschwörungszwecke), ein Gehäuse aus einem Haushaltsspannungsstabilisator zu verwenden, der in der jüngeren Vergangenheit häufig zur Stromversorgung von Röhrenfernsehgeräten verwendet wurde.

Anpassung

Seien Sie beim Einrichten der Schaltung vorsichtig! Denken Sie daran, dass nicht alle Niederspannungsteile des Stromkreises galvanisch vom Stromnetz getrennt sind! Es wird nicht empfohlen, das Metallgehäuse des Geräts als Strahler für den Ausgangstransistor zu verwenden. Der Einsatz von Sicherungen ist ein Muss! Der Speicherkondensator arbeitet im Extremmodus. Daher muss das Gerät vor dem Einschalten in einem stabilen Metallgehäuse aufbewahrt werden. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators (Oxidkondensators) 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 für die Stromversorgung des Steuerungssystems liefern. Der Integrator wird mit einem Zweistrahl-Oszilloskop überprüft. Hierzu wird der gemeinsame Draht des Oszilloskops mit dem neutralen Draht des Stromversorgungsnetzes (N) verbunden, der Draht des ersten Kanals wird mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R3 verbunden und der Draht des zweiten Kanals wird mit dem Verbindungspunkt von R2 und R4 verbunden. Auf dem Bildschirm sollten zwei Sinuswellen mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von jeweils etwa 150 V sichtbar sein, die entlang der Zeitachse um einen Winkel p / 2 voneinander versetzt sind. Überprüfen Sie anschließend das Vorhandensein von Signalen an den Ausgängen der Begrenzer, indem Sie ein Oszilloskop parallel zu den Zenerdioden D1 und D2 anschließen. Hierzu wird der gemeinsame Draht des Oszilloskops mit dem Punkt N des Netzwerks verbunden. Die Signale müssen eine regelmäßige Rechteckform, eine Frequenz von 50 Hz, eine Amplitude von etwa 5 V und einen Winkel p / 2 entlang der Zeitachse aufweisen. Das Ansteigen und Abfallen von Impulsen darf nicht länger als 1 ms dauern. Wenn die Phasenverschiebung der Signale von p / 2 abweicht, wird sie durch Auswahl des Kondensators C1 eingestellt. Die Steilheit der Front und die Abnahme der Impulse können durch Auswahl des Widerstands der Widerstände R5 und R6 geändert werden. Diese Widerstände müssen mindestens 8 kOhm betragen, sonst beeinträchtigen die Signalpegelbegrenzer die Qualität des Integrationsprozesses, was letztendlich zu einer Überlastung des Endstufentransistors führt. Anschließend wird der Generator eingestellt, indem der Leistungsteil des Stromkreises vom Netz getrennt wird. Der Generator sollte Impulse mit einer Amplitude von 5 V und einer Frequenz von ca. 2 kHz erzeugen. Das Tastverhältnis beträgt ungefähr 1/1. Gegebenenfalls werden hierfür Kondensatoren C3, C4 oder Widerstände R20, R21 gewählt. Der logische Knoten muss nicht eingerichtet werden, wenn er richtig installiert ist. Es ist nur ratsam, mit einem Oszilloskop zu überprüfen, ob an den Eingängen 1 und 2 des DD1.1-Elements periodische Rechtecksignale vorhanden sind, die entlang der Zeitachse um einen Winkel p / 2 zueinander versetzt sind. Am Ausgang 4 DD2.2 sollten alle 10 ms Impulspakete mit einer Frequenz von 2 kHz periodisch erzeugt werden, die Dauer jedes Pakets beträgt 5 ms.
Das Einstellen der Endstufe besteht darin, den Basisstrom des Transistors T3 auf einen Pegel von mindestens 1,5 - 2 A einzustellen. Dies ist erforderlich, um diesen Transistor im geöffneten Zustand zu sättigen. Für die Konfiguration wird empfohlen, die Ausgangsstufe mit dem Verstärker vom logischen Knoten zu trennen (den Widerstand R22 vom Ausgang des DD2.2-Elements trennen) und die Kaskade zu steuern, indem +5 V an den getrennten Kontakt des Widerstands R22 direkt von der Stromversorgung angelegt werden. Anstelle des Kondensators C1 wird vorübergehend die NA-Last in Form einer 100 W-Glühlampe eingeschaltet. Der Basisstrom T3 wird durch Auswahl des Widerstands des Widerstands R18 eingestellt. Dies erfordert möglicherweise die Auswahl eines R13- und eines R15-Verstärkers. Nach dem Zünden des OS3-Optokopplers sollte der Basisstrom des T3-Transistors auf nahezu Null (einige μA) abfallen. Diese Einstellung bietet die günstigste thermische Funktionsweise eines leistungsfähigen Tastentransistors der Endstufe.
Nach dem Einstellen aller Elemente werden alle Verbindungen im Stromkreis wiederhergestellt und die Funktion des Stromkreises überprüft. Es wird empfohlen, den ersten Einschluss mit einer reduzierten Kapazität des Kondensators C2 auf ungefähr 1 μF durchzuführen. Lassen Sie das Gerät nach dem Einschalten einige Minuten einwirken und achten Sie dabei besonders auf die Temperaturbedingungen des Tastentransistors. Wenn alles in Ordnung ist, können Sie die Kapazität des Kondensators C2 erhöhen. Es wird empfohlen, die Kapazität bei jeder Überprüfung des Temperaturbereichs in mehreren Schritten auf den Nennwert zu erhöhen. Die Wicklungsleistung hängt hauptsächlich von der Kapazität des Kondensators C2 ab. Um die Leistung zu erhöhen, wird ein größerer Kondensator benötigt. Der Grenzwert der Kapazität wird durch den Wert des gepulsten Ladestroms bestimmt. Sein Wert kann beurteilt werden, indem das Oszilloskop parallel zum Widerstand R19 geschaltet wird. Für KT848A-Transistoren sollte sie 20 A nicht überschreiten. Wenn Sie die Abwicklungsleistung erhöhen müssen, müssen Sie leistungsstärkere Transistoren sowie Br1-Dioden verwenden. Es ist jedoch besser, eine andere Schaltung mit einer Ausgangsstufe für vier Transistoren zu verwenden. Es wird nicht empfohlen, zu viel Abrollkraft zu verwenden. Typischerweise reicht 1 kW. Wenn das Gerät mit anderen Verbrauchern zusammenarbeitet, subtrahiert der Zähler die Leistung des Geräts von deren Leistung, die Verkabelung ist jedoch mit Blindleistung belastet. Dies muss beachtet werden, um die Verkabelung nicht zu beschädigen.