PL207004B1 - Układ do zabezpieczania liczników energii elektrycznej przed zewnętrznym polem magnetycznym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do zabezpieczania liczników energii elektrycznej przed zewnętrznym zmiennym lub stałym polem magnetycznym, stosowany do ochrony urządzeń pomiarowych, przed niepożądanym wpływem tych pól, na ich wskazania.

Znane i stosowane zabezpieczenia liczników energii elektrycznej koncentrują się na zabezpieczeniu przed możliwością ingerencji mechanicznej przez osoby niepowołane w postaci osłon, uszczelek itp. Wraz z pojawieniem się na rynku magnesów neodymowych, wokół których indukcja pola może osiągać znaczne wartości, pojawiła się potrzeba zabezpieczenia liczników energii przed zewnętrznym polem magnetycznym. Wysoka wartość indukcji magnetycznej wokół magnesów neodymowych sprawia, że pole występujące wokół tych ciał ferromagnetycznych wpływa na zaniżenie wartości wskazywanych przez urządzenia pomiarowe, energii elektrycznej, między innymi poprzez wpływ pola magnetycznego na cewkę prądową i napięciową licznika lub poprzez zamknięcie pola magnetycznego przez tarczę licznika powodując spowolnienie jej biegu. W tej sytuacji pojawiła się potrzeba zabezpieczenia liczników energii elektrycznej jedno i trzy fazowych przed ingerencją zewnętrznym polem magnetycznym, powodującym zaniżenie wskazań tych liczników.

Znany jest z patentu brytyjskiego nr GB 2391948 sposób zabezpieczania liczników energii elektrycznej polegający na wykrywaniu pola magnetycznego z zastosowaniem czujników składających się z cewek nawinię tych na ferrytowym rdzeniu, który nasyca się, gdy wystąpi natężenie pola przekraczające wartość progową. Opisane w patencie amerykańskim nr US 5.910,774 sposób pomiaru gradientu, oparty o zasadę działania podobną jak w magnetometrze, służy do mierzenia natężenia oraz gradientu oddziałującego na licznik pola magnetycznego. Znany z innego opisu patentowego nr US 5.086292 układ wykrywania fałszowania wskazań miernika energii elektrycznej, dostarcza nie tylko informacje o zaistnieniu zewnętrznego pola magnetycznego, ale także dane do estymowania rzeczywistego zużycia energii elektrycznej. Urządzenie zawiera czujnik pola magnetycznego i wykrywa nadmierną różnicę między zużyciem mierzonym przez miernik, a jego przybliżoną wartością rzeczywistą. Rozwiązanie opisane w innym patencie amerykańskim, nr US 4,707.679 polega na zastosowaniu czujnika z magneto-przełącznikiem posiadającym możliwość wykrywania silnych pól magnetycznych. Urządzenie to nadaje się do monitorowania występowania zewnętrznych pól magnetycznych, a ponadto umożliwia zapis w pamięci i transmisję danych. Innym rozwiązaniem znanym z opisu patentowego nr GB 2 347 225 jest urządzenie wyposażone w czujnik przewodu obejściowego, czujnik pola elektromagnetycznego, układ pomiaru prądu obciążenia oraz kartę transmisji danych pozwalająca na przesyłanie informacji do dostawcy energii. Znane jest również z opisu wzoru użytkowego nr DE 20313083 czujnik do zabezpieczania liczników energii elektrycznej w postaci nakładki, umożliwiającej wizualizację i dokumentowanie oddziaływań polem magnetycznym. Czujnik wykonany jest z folii na bazie elastomerów, w której znajdują się cząsteczki magnesu sta łego mogące tworzyć zadany wzór, który pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego ulega zniekształceniu, wizualizując w ten sposób jego ingerencję .

Układ do zabezpieczenia liczników energii elektrycznej przed zewnętrznym polem magnetycznym, zawierający co najmniej jeden czujnik magnetyczny, ma łącznik elektromagnetyczny, którego zwierne lub rozwierne styki wpięte są w obwód doprowadzający energię do licznika oraz w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego, przy czym obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego zawiera, co najmniej jeden zwierany czujnik pola magnetycznego albo rozwierany czujnik pola magnetycznego. Ponadto styki czujnika pola magnetycznego włączone są pomiędzy pierwszy zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego i przewód neutralny, a drugi zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego połączony jest z przewodem fazowym, zaś wyjście łącznika elektromagnetycznego włączone jest pomiędzy przewód fazowy i przewód neutralny licznika.

Korzystnie w układzie pierwszy zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego jest włączony w przewód fazowy, przed łącznikiem elektromagnetycznym, a drugi zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego o stykach rozwiernych, jest połączony przez układ połączonych równolegle zwieranych czujników pola magnetycznego z przewodem neutralnym. Ponadto styki zwieranych czujników pola magnetycznego są zwierane polem magnetycznym, przy czym pierwszy styk wykonany jest z przewodnika z elementem z materiału ferromagnetycznego, a drugi styk z przewodnika.

W wariancie ukł adu pierwszy zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego o stykach zwiernych jest włączony w przewód fazowy, przed łącznikiem elektromagnetycznym, a drugi zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego jest połączony przez układ szeregowo połączonych

PL 207 004 B1 rozwieranych czujników pola magnetycznego z przewodem neutralnym. Ponadto styki rozwieranych czujników pola magnetycznego są rozwierane polem magnetycznym, przy czym pierwszy styk wykonany jest z przewodnika z elementem z materiału ferromagnetycznego, a drugi styk z przewodnika.

Korzystnie w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego włączony jest układ logiczny.

Styki łącznika elektromagnetycznego, korzystnie są pokryte warstwą metalu szlachetnego.

Układ przeznaczony jest do zabezpieczania liczników jedno i wielofazowych przed ingerencją z zewną trz stał ym lub zmiennym polem magnetycznym, mogą cym mieć wpł yw na wadliwe funkcjonowanie tych urządzeń. Rozwiązanie ma charakter uniwersalny i może być stosowane jako obwód zabezpieczający przy produkcji nowych liczników jak również jako samodzielny element w postaci dodatkowej nakładki na licznik. Układ zabezpieczania według wynalazku jest pewny i nadaje się do powszechnego stosowania. Zaletą wynalazku jest również to że w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego może być włączony układ elektryczny lub elektroniczny realizujący dodatkowe funkcje logiczne, takie jak sygnalizacja rozłączenia dopływu energii do licznika lub regulacja czasu odcięcia dopływu energii do licznika.

Zaletą jest również to, że styki łącznika elektromagnetycznego pokryte warstwą metalu szlachetnego, są odporne na utlenianie ich powierzchni, co zapewnienia ich przydatność w bardzo długich przedziałach czasowych.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ z obwodem sterowania łącznikiem elektromagnetycznym, w którym w obwód doprowadzający energię elektryczną do licznika, włączone są styki rozwierne łącznika elektromagnetycznego, a czujniki, są połączone równolegle, fig. 1a, uwidacznia stan czujnika, ze stykami rozwartymi, w obszarze zerowego natężenia zewnętrznego pola magnetycznego, a fig. 1b. uwidacznia stan czujnika, ze stykami zwartymi, pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, fig. 2 przedstawia układ z obwodem sterowania łącznikiem elektromagnetycznym, w którym w układ włączone są styki zwierne łącznika elektromagnetycznego, a czujniki są połączone szeregowo, fig. 2a. uwidacznia stan czujnika ze stykami rozwartymi pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, a fig. 2b, uwidacznia stan czujnika, ze stykami zwartymi w obszarze w którym nie występuje zewnętrzne pole magnetyczne, fig. 3 i fig. 4 przedstawiają układ z dodatkowymi układami realizującymi funkcje logiczne.

P r z y k ł a d I

Układ zabezpieczania liczników energii elektrycznej według wynalazku, wyposażony jest w łącznik elektromagnetyczny P, którego styki rozwierne wpięte są w obwód doprowadzający energię do licznika LE oraz w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego P. Obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego P zawiera, pięć rozwieranych czujników pola magnetycznego R, połączonych równolegle, przy czym cewka sterująca łącznika elektromagnetycznego P. połączona jest przed stykami łącznika elektromagnetycznego P z przewodem fazowym L, a drugi zacisk cewki sterującej łącznikiem elektromagnetycznym P połączony jest z przewodem neutralnym N przez układ równolegle połączonych rozwieranych czujników pola R. Czujniki R, składają się z obudowy, wykonanej z nie ferromagnetycznego materiału będącego jednocześnie izolatorem, mają przymocowane dwie nóżki D1, D2 wykonane z przewodnika. Do pierwszej z nóżek D1 podłączony jest styk C wykonany z miedzi. Do drugiej nóżki D2 podłączony jest styk F, wykonany również z miedzi, który zawiera element ferromagnetyczny z kobaltu.

P r z y k ł a d II

Układ wyposażony jest w łącznik elektromagnetyczny P, którego styki zwierne wpięte są w obwód doprowadzający energię do licznika LE oraz w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego P. Obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego P zawiera, pięć zwieranych czujników pola magnetycznego Z, połączonych szeregowo, przy czym cewka sterująca łącznika elektromagnetycznego P, połączona jest przed stykami łącznika elektromagnetycznego P z przewodem fazowym L, a drugi zacisk cewki sterującej łącznikiem elektromagnetycznym P połączony jest z przewodem neutralnym N przez układ szeregowo połączonych czujników zwieranych Z. Czujniki Z, w obudowie, wykonanej z nie ferromagnetycznego materiału bę dą cego jednocześ nie izolatorem, mają przymocowane dwie nóżki D1, D2 wykonane z przewodnika. Do pierwszej z nóżek D1 podłączony jest styk C wykonany z miedzi. Do drugiej nóżki D2 z miedzi, podłączony jest styk F z miedzi, zawierający element z żelaza.

P r z y k ł a d III

Układ jak w przykładzie I, z tą różnicą, że styki łącznika elektromagnetycznego P są pokryte warstwą złota.

PL 207 004 B1

P r z y k ł a d IV

Układ jak w przykładzie I z tą różnicą, że w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego włączony jest układ logiczny S regulujący rozłączenie dopływu energii do licznika na określony czas.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do zabezpieczenia liczników energii elektrycznej przed zewnętrznym polem magnetycznym, wyposażony w czujnik pola magnetycznego, znamienny tym, że ma łącznik elektromagnetyczny (P), którego zwierne lub rozwierne styki wpięte są w obwód doprowadzający energię do licznika (LE) oraz w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego (P), przy czym obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego (P) zawiera, co najmniej jeden zwierany czujnik pola magnetycznego (R) albo rozwierany czujnik pola magnetycznego (Z), a styki czujnika pola magnetycznego (R, Z) włączone są pomiędzy pierwszy zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego (P) i przewód neutralny (N), zaś drugi zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego (P) połączony jest z przewodem fazowym (L), ponadto wyjście łącznika elektromagnetycznego (P) włączone jest pomiędzy przewód fazowy (L) i przewód neutralny (N) licznika (LE), przy czym co najmniej dwa zwierane czujniki pola magnetycznego (R) połączone są równolegle, a co najmniej dwa rozwierane czujniki pola magnetycznego (Z) połączone są szeregowo.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w obwód sterowania łącznika elektromagnetycznego (P) włączony jest układ logiczny (S).
3. 3. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że styki łącznika elektromagnetycznego (P) są pokryte warstwą metalu szlachetnego.
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego (P) o stykach rozwiernych, jest włączony w przewód fazowy (L), przed łącznikiem elektromagnetycznym (P), a drugi zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego (P) jest połączony przez układ równolegle połączonych zwieranych czujników pola magnetycznego (R) z przewodem neutralnym (N).
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że styki zwieranych czujników pola magnetycznego (R) są zwierane polem magnetycznym, przy czym pierwszy styk (F) wykonany jest z przewodnika z elementem z materiał u ferromagnetycznego, a drugi styk (C) z przewodnika.
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego (P) o stykach zwiernych jest włączony w przewód fazowy (L), przed łącznikiem elektromagnetycznym (P), a drugi zacisk cewki sterującej łącznika elektromagnetycznego (P) jest połączony przez układ szeregowo połączonych rozwieranych czujników pola magnetycznego (Z) z przewodem neutralnym (N).
7. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że styki rozwieranych czujników pola magnetycznego (R) są rozwierane polem magnetycznym, przy czym pierwszy styk (F) wykonany jest z przewodnika z elementem z materiału ferromagnetycznego, a drugi styk (C) z przewodnika.