Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №7

Как воруют электричество[223]

Устройство предназначено для отмотки показаний индукционных электросчетчиков без изменения их схем включения. Применительно к электронным и электронно-механическим счетчикам, в конструкцию которых заложена неспособность к обратному отсчету показаний, устройство позволяет полностью остановить учет до мощности потребления в несколько кВт. При указанных на схемах элементах устройство рассчитано на номинальное напряжение сети 220 В и мощность отмотки 2 кВт. Применение других элементов позволяет соответственно увеличить мощность.

Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и счетчик начинает считать в обратную сторону. Вся электропроводка остается нетронутой. Заземление не нужно.

Теоретические основы

Работа устройства основана на том, что датчики тока электросчетчиков, в том числе и электронных, содержат входной индукционный преобразователь, имеющий низкую чувствительность к токам высокой частоты. Этот факт позволяет внести значительную отрицательную погрешность в учет, если потребление осуществлять импульсами высокой частоты. Другая особенность — счетчик является реле направления мощности, т. е если с помощью какого-либо источника (например дизель-генератора) питать саму электрическую сеть, то счетчик вращается в обратную сторону.

Перечисленные факторы позволяют создать имитатор генератора. Основным элементом такого устройства является конденсатор соответствующей емкости. Конденсатор в течение четверти периода сетевого напряжения заражают от сети импульсами высокой частоты. При определенном значении частоты (зависит от характеристик входного преобразователя счетчика), счетчик учитывает только четверть от фактически потребленной энергии. Во вторую четверть периода конденсатор разряжают обратно в сеть напрямую, без высокочастотной коммутации. Счетчик учитывает всю энергию, питающую сеть. Фактически энергия заряда и разряда конденсатора одинакова, но полностью учитывается только вторая, создавая имитацию генератора, питающего сеть. Счетчик при этом считает в обратную сторону со скоростью, пропорциональной разности в единицу времени энергии разряда и учтенной энергии заряда. Электронный счетчик будет полностью остановлен и позволит безучетно потреблять энергию, не более значения энергии разряда. Если мощность потребителя окажется большей, то счетчик будет вычитать из нее мощность устройства.

Фактически устройство приводит к циркуляции реактивной мощности в двух направлениях через счетчик, в одном из которых осуществляется полный учет, а в другом — частичный.

Принципиальная схема устройства

Устройство состоит из четырех модулей, принципиальные схемы которых приведены на рис. 1–4.

Интегратор (рис. 1) предназначен для выделения из сетевого напряжения сигналов, синхронизирующих работу других модулей. Это прямоугольные импульсы уровня ТТЛ на выходах С1 и С2.

Рис. 1. Интегратор

Фронт сигнала С1 совпадает с началом положительной полуволны сетевого напряжения, а спад — с началом отрицательной полуволны. Фронт сигнала С2 совпадает с началом положительной полуволны интеграла сетевого напряжения, а спад — с началом отрицательной полуволны. Таким образом, сигналы С1 и С2 представляют собой прямоугольные импульсы, синхронизированные сетью и смещенные по фазе относительно друг друга на угол φ/2.

Сигнал, соответствующий напряжению сети, снимается с резистивного делителя R1.1, R1.3, ограничивается до уровня 5 В с помощью резистора R1.5 и стабилитрона D1.2, затем через узел гальванической развязки на оптроне OС1.1 подается на другие модули. Аналогично формируется сигнал, соответствующий интегралу напряжения сети. Процесс интегрирования обеспечивается процессами заряда и разряда конденсатора C1.1.

Система управления (рис. 2) служит для формирования сигналов управления мощными ключевыми транзисторами рекуператора (рис. 3).

Рис. 2. Система управления

Рис. 3. Рекуператор

Алгоритм управления синхронизирован сигналами С1 и С2, получаемыми с интегратора. Для обеспечения импульсного процесса протекания энергопотребления устройством служит задающий генератор на логических элементах DD2.3.4 и DD2.3.5. Он формирует импульсы частотой 2 кГц амплитудой 5 В. Частота сигнала на выходе генератора и скважность импульсов определяются параметрами времязадающих цепей C2.1-R2.1 и C2.2-R2.2. Эти параметры могут подбираться при настройке для обеспечения наибольшей погрешности учета электроэнергии, потребляемой устройством.

Логический блок системы на основе анализа сигналов С1 и С2 формирует сигналы U1-U4, каждый из которых управляет соответствующим плечом рекуператора. В необходимые моменты времени логический блок модулирует соответствующий выходной сигнал сигналом задающего генератора, обеспечивая высокочастотное энергопотребление.

Рекуператор (рис. 3) представляет собой два одинаковых канала, каждый из которых обеспечивает подключение к электрической сети отдельного накопительного конденсатора С3.1 или С3.2. Канал управления конденсатором С3.1 состоит из мощных транзисторов Т3.2, Т3.6, выпрямительных диодов D3.1, D3.3, усилительных каскадов на транзисторах Т3.1, Т3.3 и узлов гальванической развязки от электросети на оптронах ОС3.1, ОС3.3. Канал управления конденсатором С3.2 построен аналогично. За счет алгоритма работы системы управления обеспечивается работа конденсатора С3.1 на положительной полуволне сетевого напряжения, а С3.2 — на отрицательной.

Блок питания (рис. 4) построен по классической схеме.

Рис. 4. Блок питания

Необходимость применения трех каналов питания продиктована особенностью связи каскадов рекуператора с электрической сетью. При этом общим проводом можно лишь условно считать отрицательный полюс 5-вольтового выхода. Он не должен заземляться или иметь связь с проводами сети. Главным требованием к блоку питания является возможность обеспечить ток до 3 А на выходах 16 В. Это необходимо для ввода мощных ключевых транзисторов в режим насыщения в открытом состоянии. В противном случае на них будет рассеиваться большая мощность, и они выйдут из строя.

Детали и конструкция

Микросхемы могут применяться любые: 155, 133, 156 и других серий. Не рекомендуется применение микросхем на основе МОП — структур, так как они более подвержены влиянию наводок от работы мощных ключевых каскадов.

Ключевые транзисторы рекуператора обязательно устанавливаются на радиаторах. Лучше для каждого транзистора использовать отдельный радиатор площадью не менее 100 см². Из соображений безопасности не следует использовать металлический корпус устройства в качестве радиатора для транзисторов.

Для всех высоковольтных конденсаторов на схеме обозначено их номинальное напряжение. Конденсаторы на более низкое напряжение применять нельзя. Конденсатор C1.1 может быть только неполярным. В этом узле применение электролитического конденсатора не допускается. Схема рекуператора специально составлена для использования в качестве СЗ.1 и С3.2 дешевых электролитических конденсаторов, но надежнее и долговечнее всё-таки применение неполярных конденсаторов.

Резисторы: R1.1 — R1.4 типа MЛT-2; R3.17 — R3.22 проволочные мощностью не менее 10 Вт; остальные резисторы типа MЛT-0.25.

Трансформатор Тr1 — любой маломощный с двумя раздельными вторичными обмотками на 12 В и одной на 5 В. Главное требование — обеспечить при номинальном напряжении 12 В ток каждой вторичной обмотки не менее 3 А.

Все модули устройства следует смонтировать на отдельных платах для облегчения последующей настройки. Устройство в целом собирают в каком-либо корпусе. Очень удобно (особенно в целях конспирации) использовать для этого корпус от бытового стабилизатора напряжения, которые в недалеком прошлом широко использовались для питания ламповых телевизоров.

Наладка

Низковольтный блок питания проверяют отдельно от других модулей. Он должен обеспечивать ток не менее 3 А на выходах 16 В, а также 5 В для питания системы управления.

Затем налаживают генератор, отключив силовую часть схемы от электросети. Генератор должен формировать импульсы амплитудой 5 В и частотой около 2 кГц. Скважность импульсов приблизительно 1/1. При необходимости для этого подбирают конденсаторы С2.1, С2.2 или резисторы R2.1, R2.2. Логический блок системы управления при условии правильного монтажа наладки не требует. Желательно только убедиться с помощью осциллографа, что на выходах U1-U4 есть сигналы прямоугольной формы.

Интегратор проверяют двулучевым осциллографом. Для этого общий провод осциллографа соединяют с нулевым проводом электросети (N), провод первого канала подсоединяют к точке соединения резисторов Rl. 1 и R1.3, а провод второго канала — к точке соединения R1.2 и R1.4. На экране должны быть видны две синусоиды частотой 50 Гц и амплитудой около 150 В каждая, смещенные между собой по оси времени на угол φ/2. Далее проверяют наличие сигналов на выходах С1 и С2. Для этого общий провод осциллографа соединяют с точкой GND устройства. Сигналы должны иметь правильную прямоугольную форму, частоту также 50 Гц, амплитуду около 5 В и также должны быть смещены между собой на угол П/2 по оси времени. Если фазосмещение сигналов отличается от φ/2, то его корректируют подбирая конденсатор C1.1.

Настройка ключевых элементов рекуператора заключается в установке тока базы транзисторов Т3.2, Т3.4, Т3.6, ТЗ. 8 на уровне не менее 1.5–2 А. Это необходимо для насыщения этих транзисторов в открытом состоянии. Для настройки рекомендуется отключить рекуператор от системы управления (выходы U1-U4), и при настройке каждого каскада подавать напряжение +5 В на соответствующий вход рекуператора U1-U4 непосредственно с блока питания. Ток базы устанавливают поочередно для каждого каскада, подбирая сопротивление резисторов R3.19-R3.22 соответственно. Для этого может потребоваться еще подбор R3.4, R3.8, R3.12, R3.16 для соответствующего каскада. После отключения напряжения на входе ток базы ключевого транзистора должен уменьшаться почти до нуля (несколько мкА). Такая настройка обеспечивает наиболее благоприятный тепловой режим работы мощных ключевых транзисторов.

После настройки всех модулей восстанавливают все соединения в схеме и проверяют работы схемы в сборе. Первое включение рекомендуется выполнить с уменьшенными значениями емкости конденсаторов С3.1, С3.2 приблизительно до 1 мкФ. Конденсаторы лучше использовать неполярные. После включения устройства дайте ему поработать несколько минут, обращая особое внимание на температурный режим ключевых транзисторов. Если все в порядке — можете устанавливать электролитические конденсаторы. Увеличивать емкость конденсаторов до номинального значения рекомендуется в несколько этапов, каждый раз проверяя температурный режим.

Мощность отмотки непосредственно зависит от емкости конденсаторов С3.1 и С3.2. Для увеличения мощности нужны конденсаторы большей емкости. Предельное значение емкости определяется величиной импульсного тока заряда. О его величине можно судить, подключая осциллограф параллельно резисторам R3.17 и R3.18. Для транзисторов КТ848А он не должен превышать 20 А. Если требуется еще большая мощность отмотки, придется использовать более мощные транзисторы, а также диоды D3.1-D3.4.

Не рекомендуется использовать слишком большую мощность отмотки. Как правило, 1–2 кВт вполне достаточно. Если устройство работает совместно с другими потребителями, счетчик при этом вычитает из их мощности мощность устройства, но электропроводка будет загружена реактивной мощностью. Это нужно учитывать, чтобы не вывести из строя электропроводку.

Устройство предназначено для питания бытовых потребителей переменным током. Номинальное напряжение 220 В, мощность потребления 1 кВт. Применение других элементов позволяет использовать устройство для питания более мощных потребителей.

Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и от него питается нагрузка. Вся электропроводка остается нетронутой. Заземление не нужно. Счетчик при этом учитывает примерно четверть потребленной электроэнергии.

Теоретические основы

Работа устройства основана на том, что нагрузка питается не непосредственно от сети переменного тока, а от конденсатора, заряд которого соответствует синусоиде сетевого напряжения, но сам процесс заряда происходит импульсами высокой частоты. Ток, потребляемый устройством из электрической сети, представляет собой импульсы высокой частоты. Счетчики электроэнергии, в том числе электронные, содержат входной индукционный преобразователь, который имеет низкую чувствительность к токам высокой частоты. Поэтому энергопотребление в виде импульсов учитывается счетчиком с большой отрицательной погрешностью.

Принципиальная схема устройства

Схема устройства приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема.

Основными элементами являются силовой выпрямитель Вг1, конденсатор С1 и транзисторный ключ Т1. Конденсатор С1 включен последовательно в цепь питания выпрямителя Вr1, поэтому в моменты времени, когда Вr1 нагружен на открытый транзистор Т1, заряжается до мгновенной величины сетевого напряжения, соответствующей данному моменту времени.

Заряд производится импульсами с частотой 2 кГц. Напряжение на С1, а также на подключенной параллельно ему нагрузке по форме близко к синусоидальному с действующим значением 220 В. Для ограничения импульсного тока через транзистор Т1 во время заряда конденсатора, служит резистор R6, включенный последовательно с ключевым каскадом.

На логических элементах DD1, DD2 собран задающий генератор. Он формирует импульсы частотой 2 кГц амплитудой 5 В. Частота сигнала на выходе генератора и скважность импульсов определяются параметрами времязадающих цепей C2-R7 и С3-R8. Эти параметры могут подбираться при настройке для обеспечения наибольшей погрешности учета электроэнергии. На транзисторах Т2 и Т3 построен формирователь импульсов, предназначенный для управления мощным ключевым транзистором Т1. Формирователь рассчитан таким образом, чтобы Т1 в открытом состоянии входил в режим насыщения и за счет этого на нем рассеивалась меньшая мощность. Естественно, Т1 также должен полностью закрываться.

Трансформатор Тг1, выпрямитель Вr2 и следующие за ними элементы представляют собой источник питания низковольтной части схемы. Этот источник обеспечивает питанием 36 В формирователь импульсов и 5 В для питания микросхемы генератора.

Детали устройства

Микросхема: DD1, DD2 — K155ЛA3.

Диоды: Вr1 — Д232А; Вr2 — Д242Б; D1 — Д226Б.

Стабилитрон: D2 — КС156А.

Транзисторы: Т1 — КТ848А, Т2 — КТ815В, ТЗ — КТ315. Т1 и Т2 устанавливаются на радиаторе площадью не менее 150 см². Транзисторы устанавливаются на изолирующих прокладках.

Конденсаторы электролитические: С4 — 1000 мкФ х 50В; С5 — 1000 мкФ х 16В;

Конденсаторы высокочастотные: С1 — 1мкФх400В; С2, С3 — 0.1 мкФ (низковольтные).

Резисторы: R1, R2 — 27 кОм; R3 — 56 Ом; R4 — 3 кОм; R5 -22 кОм; R6 — 10 Ом; R7, R8 — 1.5 кОм; R9 — 560 Ом. Резисторы R3, R6 — проволочные мощностью не менее 10 Вт, R9 — типа МЛТ-2, остальные резисторы — MЛT-0.25.

Трансформатор Тr1 — любой маломощный 220/36 В.

Наладка

Вначале проверяют отдельно от схемы низковольтный блок питания. Он должен обеспечивать ток не менее 2 А на выходе 36 В, а также 5 В для питания маломощного генератора.

Затем налаживают генератор, отключив силовую часть схемы от электросети. Генератор должен формировать импульсы амплитудой 5 В и частотой около 2 кГц. Скважность импульсов приблизительно 1/1. При необходимости для этого подбирают конденсаторы С2, СЗ или резисторы R7, R8.

Формирователь импульсов на транзисторах Т2 и Т3, если правильно собран, обычно наладки не требует. Но желательно убедиться, что он способен обеспечить импульсный ток базы транзистора Т1 на уровне 1.5–2 А. Если такое значение тока не обеспечить, транзистор Т1 не будет в открытом состоянии входить в режим насыщения и сгорит за несколько секунд. Для проверки этого режима можно при отключенной силовой части схемы и отключенной базе транзистора Т1, вместо резистора R1 включить шунт сопротивлением в несколько Ом. Импульсное напряжение на шунте при включенном генераторе регистрируют осциллографом и пересчитывают на значение тока. При необходимости подбирают сопротивления резисторов R2, R3 и R4.

Следующей стадией является проверка силовой части. Для этого восстанавливают все соединения в схеме. Конденсатор С1 временно отключают, а в качестве нагрузки используют потребитель малой мощности, например лампу накаливания мощностью до 100 Вт. При включении устройства в электрическую сеть действующее значение напряжения на нагрузке должно быть на уровне 100–130 В. Осциллограммы напряжения на нагрузке и на резисторе R6 должны показать, что питание её производится импульсами с частотой, задаваемой генератором. На нагрузке серия импульсов будет модулирована синусоидой сетевого напряжения, а на резисторе R6 — пульсирующим выпрямленным напряжением.

Если всё исправно, подключают конденсатор С1, только вначале емкость его принимают в несколько раз меньше номинальной (например 0,1 мкФ). Действующее напряжение на нагрузке заметно возрастает и при последующем увеличении емкости С1 достигает 220 В. При этом очень важно внимательно следить за температурой транзистора Т1. Если возникает повышенный нагрев при использовании маломощной нагрузки, это свидетельствует о том, что Т1 либо не входит в режим насыщения в открытом состоянии, либо полностью не закрывается. В этом случае следует вернуться к настройке формирователя импульсов. Эксперименты показывают, что при питании нагрузки мощностью 100 Вт без конденсатора Cl, транзистор Т1 в течение длительного времени не нагревается даже без радиатора.

В заключении подключается номинальная нагрузка и подбирается емкость С1 такая, чтобы обеспечить питание нагрузки напряжением 220 В. Емкость С1 следует подбирать осторожно, начиная с малых значений, так как увеличение емкости резко увеличивает импульсный ток через транзистор Т1. Об амплитуде импульсов тока через Т1 можно судить, подключив осциллограф параллельно резистору R6. Импульсный ток должен быть не более допустимого для выбранного транзистора (20 А для КТ848А). В случае необходимости его ограничивают, увеличивая сопротивление R6, но лучше остановиться на меньшем значении емкости С1.

При указанных деталях устройство рассчитано на нагрузку 1 кВт. Применяя другие элементы силового выпрямителя и транзисторный ключ соответствующей мощности, можно питать и более мощные потребители.

Обращаем Ваше внимание на то, что при отключенной нагрузке устройство потребляет из сети довольно большую мощность, которая учитывается счетчиком. Поэтому рекомендуется всегда нагружать устройство номинальной нагрузкой, а также отключать при снятии нагрузки

Другое устройство предназначено для питания бытовых потребителей, которые могут работать как на переменном, так и на постоянном токе. Это, например электроплиты, камины, водонагревательные устройства, освещение и т. п. Главное, чтобы в этих устройствах не было электродвигателей, трансформаторов и других элементов, рассчитанных на переменный ток.

Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и от него питается нагрузка. Вся электропроводка остается нетронутой.

Заземление не нужно. Счетчик при этом учитывает примерно четверть потребленной электроэнергии.

Теоретические основы

Работа устройства основана на том, что нагрузка питается не непосредственно от сети переменного тока, а от конденсатора, который постоянно заряжен. Естественно, питание нагрузки будет осуществляться постоянным током. Энергия, отданная конденсатором в нагрузку, восполняется через выпрямитель, но заряжается конденсатор не постоянным током, а прерывистым с высокой частотой. Счетчики электроэнергии, в том числе электронные, содержат входной индукционный преобразователь, который имеет низкую чувствительность к токам высокой частоты. Поэтому энергопотребление в виде импульсов учитывается счетчиком с большой отрицательной погрешностью.

Принципиальная схема устройства

Схема устройства приведена на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема.

Основными элементами являются силовой выпрямитель Вr1, конденсатор С1 и транзисторный ключ Т1. Конденсатор С1 заряжается от выпрямителя Вr1 через ключ Т1 импульсами с частотой 2 кГц. Напряжение на С1, а также на подключенной параллельно ему нагрузке близко к постоянному. Для ограничения импульсного тока через транзистор Т1 служит резистор R6, включенный последовательно с выпрямителем.

На логических элементах DD1, DD2 собран задающий генератор. Он формирует импульсы частотой 2 кГц амплитудой 5 В. Частота сигнала на выходе генератора и скважность импульсов определяются параметрами времязадающих цепей C2-R7 и С3 — R8. Эти параметры могут подбираться при настройке для обеспечения наибольшей погрешности учета электроэнергии. На транзисторах Т2 и Т3 построен формирователь импульсов, предназначенный для управления мощным ключевым транзистором Т1. Формирователь рассчитан таким образом, чтобы Т1 в открытом состоянии входил в режим насыщения и за счет этого на нем рассеивалась меньшая мощность. Естественно, Т1 также должен полностью закрываться.

Трансформатор Тг1, выпрямитель В32 и следующие за ними элементы представляют собой источник питания низковольтной части схемы. Этот источник обеспечивает питанием 36 В формирователь импульсов и 5 В для питания микросхемы генератора.

Детали устройства

Микросхема: DD1, DD2 — K155ЛA3.

Диоды: Вr1 — Д232А; Вг2 — Д242Б; D1 — Д226Б.

Стабилитрон: D2 — КС156А.

Транзисторы: Т1 — КТ848А, Т2 — КТ815В, ТЗ — КТ315. Т1 и Т2 устанавливаются на радиаторе площадью не менее 150 см². Транзисторы устанавливаются на изолирующих прокладках.

Конденсаторы электролитические: С1- 10 мкФ х 400В; С4 — 1000 мкФ х 50В; С5 — 1000 мкФ х 16В;

Конденсаторы высокочастотные: С2, С3 — 0,1 мкФ.

Резисторы: R1, R2 — 27 кОм; R3 — 56 Ом; R4 — 3 кОм; R5 -22 кОм; R6 — 10 Ом; R7, R8 — 1.5 кОм; R9 — 560 Ом. Резисторы R3, R6 — проволочные мощностью не менее 10 Вт, R9 — типа MЛT-2, остальные резисторы — MЛT-0.25.

Трансформатор Тr1 — любой маломощный 220/36 В.

Наладка

Вначале проверяют отдельно от схемы низковольтный блок питания. Он должен обеспечивать ток не менее 2 А на выходе 36 В, а также 5 В для питания маломощного генератора.

Затем налаживают генератор, отключив силовую часть схемы от электросети (для этого можно временно отсоединить резистор R6). Генератор должен формировать импульсы амплитудой 5 В и частотой около 2 кГц. Скважность импульсов приблизительно 1/1. При необходимости для этого подбирают конденсаторы С2, С3 или резисторы R7, R8.

Формирователь импульсов на транзисторах Т2 и ТЗ, если правильно собран, обычно наладки не требует. Но желательно убедиться, что он способен обеспечить импульсный ток базы транзистора Т1 на уровне 1.5–2 А. Если такое значение тока не обеспечить, транзистор Т1 не будет в открытом состоянии входить в режим насыщения и сгорит за несколько секунд. Для проверки этого режима можно при отключенной силовой части схемы и отключенной базе транзистора Т1, вместо резистора R1 включить шунт сопротивлением в несколько Ом. Импульсное напряжение на шунте при включенном генераторе регистрируют осциллографом и пересчитывают на значение тока. При необходимости подбирают сопротивления резисторов R2, R3 и R4.

Следующей стадией является проверка силовой части. Для этого восстанавливают все соединения в схеме. Конденсатор С1 временно отключают, а в качестве нагрузки используют потребитель малой мощности, например лампу накаливания мощностью до 100 Вт. При включении устройства в электрическую сеть действующее значение напряжения на нагрузке должно быть на уровне 100–130 В. Осциллограммы напряжения на нагрузке и на резисторе R6 должны показать, что питание её производится импульсами с частотой, задаваемой генератором.

Если всё исправно, подключают конденсатор С1, только вначале емкость его принимают в несколько раз меньше номинальной (например 0?1 мкФ). Действующее напряжение на нагрузке заметно возрастает и при последующем увеличении емкости С1 достигает 310 В. При этом очень важно внимательно следить за температурой транзистора Т1. Если возникает повышенный нагрев при использовании маломощной нагрузки, это свидетельствует о том, что Т1 либо не входит в режим насыщения в открытом состоянии, либо полностью не закрывается. В этом случае следует вернуться к настройке формирователя импульсов. Эксперименты показывают, что при питании нагрузки мощностью 100 Вт без конденсатора С1, транзистор Т1 в течение длительного времени не нагревается даже без радиатора.

В заключении подключается номинальная нагрузка и подбирается емкость С1 такая, чтобы обеспечить питание нагрузки постоянным напряжением 220 В. Емкость С1 следует подбирать осторожно, начиная с малых значений, так как увеличение емкости приводит к увеличению выходного напряжения (до 310 В, что может вывести из строя нагрузку), а также резко увеличивает импульсный ток через транзистор Т1. Об амплитуде импульсов тока через Т1 можно судить, подключив осциллограф параллельно резистору R6. Импульсный ток должен быть не более допустимого для выбранного транзистора (20 А для КТ848А). В случае необходимости его ограничивают, увеличивая сопротивление R6, но лучше остановиться на меньшем значении емкости С1.

При указанных деталях устройство рассчитано на нагрузку 1 кВт. Применяя другие элементы силового выпрямителя и транзисторный ключ соответствующей мощности, можно питать и более мощные потребители.

Обращаем Ваше внимание на то, что при изменении нагрузки, напряжение на ней также будет существенно изменяться. Поэтому устройство целесообразно настроить и использовать постоянно с одним и тем же потребителем. Этот недостаток в определенных случаях может оказаться достоинством. Например, изменяя емкость С1 можно в широких пределах регулировать мощность нагревательных приборов.

Вся система электропроводки остается нетронутой. Устройство, собранное по следующей схеме, просто вставляется в розетку, и счетчик начинает вращаться в обратную сторону. Заземление также не требуется.

Теория и принцип работы схемы: В первую четверть периода сетевого напряжения энергия потребляется из сети то есть, заряжается конденсатор С1, но заряжается через транзисторные ключи А и D которые управляется высокочастотными импульсами то есть энергия на зарядку потребляется импульсами повышенной частоты. Известно, что счетчики в т. ч. электронные, т. к. они содержит индукционный датчик тока с магнитопроводом имеющим ограниченную проводимости по частоте, так и индукционные, т. к. содержат кроме магнитной еще и механическую часть измерительной системы, имеют очень большую отрицательную погрешность при протекание вч тока. Остается во вторую четверть периода, разрядить конденсатор в сеть без всяких импульсов, через те же ключи. Аналогично второй полупериод через другое плечо ключей С и В.

Итак, к примеру: Потребили 2 кВт, счетчик учел 0,5 Вт, отдали в идеале 2 кВт, счетчик учел -2 кВт. Результат периода — индукционный счетчик крутится назад со скоростью -1,5 кВт, а электронный стоит до 1,5 кВт.

Рис. 1. Диаграмма сигналов.

Назначение элементов схемы:

VD1-4, DA-1 на Рис. 2. питание микросхемы.

VD5,6, R5,6,7 на Рис. 2. формирователь импульсов синхронно сети 50 Гц.

VD2, R5 на Рис. 3. выпрямитель, питание модуля.

VD3, С1 на Рис. 3. стабилизатор.

VT1 на Рис 3 ключевой элемент.

Частота импульсов f = 1,0…3,0 kHz.

VHS 3–4 выход формирователя импульсов.

Рис. 2. Общая схема

_{(www.pozitron.ru)}

Детали: VD1-4 — диодная сборка КЦ 402Б; VD5, VD6 — Д226. Или аналоги 1N4007 С1 — 20…40мкф х 400 в (можно использовать как электролит так и не электролит); С2, С3 — 47мкф 12в; C4-22pF.

DA1 — 78L05 или КРЕН5А (5 в) или LM7805.

VT1, VT2-KT315.

R1, R2, R3,R4 — 1,1 kom; R5 — 1 kom. Все 0,5 ватт; ТР-р I — 220 в, III — 7 в, II — 12 в. маломощный Кварц — 4 MHz.

Модули А, В, С, D идентичные и собираются по следующей схеме:

_{(www.pozitron.ru)}

Детали: VD1-fl243, VD2 — Д226; VD3-KC156A.

С1-20мкф. 12в

DAI — PC120 (оптрон).

VT1- KT809 (400 в, З А) на радиаторе (для всех вместе 100x150x50мм) VT2 — КТ315 R1 — 10 ком, 1 Вт

R2 — 5.1 Ом (многоваттное примерно 10 ватт),

R3, R4, - 30 ком; R5 — 20 ком, R6 — 1, 1 ком. 0,5ватт

Остальные сопротивления 1 Вт.

Микросхема D1 является простым микроконтроллером, который работает по программе, записываемой в ее память (в соответствие с графиком включения ключей Рис. 1) Программирование осуществляется через разъем XI.

Прошивка настроена на импульсы 2кГц и скважность 50\50.

Эти параметры можно менять перед компиляцией.

Для программирования скопируйте в блокнот и сохраните с расширением

HEX

Прошивка:

Исходник:

При отсутствие программатора, или контроллера, схему управления можно собрать по другим принципам, в том числе на логических элементах. У нас пока нет таких схем, заходите должно как нибудь появиться.

Мощность отмотки, при С1 = 20 мкф равна примерно 1 Квт. Увеличивая емкость увеличивается и мощность но нужны другие транзисторы VT1. Не забудьте про предохранители.

При настройке лучше использовать С1 = 5 мкф, не электролит.

Описание: Как известно энергия, учитываемая счетчиком, определяется по формуле интеграл по времени U∙I∙cos f. В этом способе изменяем величину U напряжение на обмотке или датчике счетчика. Для этого необходимо отключить нулевой провод от счетчика. Это достигается переламыванием жилы провода, не снимая изоляции. Для того чтобы предотвратить контакт концов жилы можно растянуть изоляцию и через шприц залить в место разрыва клей, герметик… По перемычке синего цвета нормальный ноль подключается к квартире. Так иногда делают электрики при поломке пакетного переключателя, на учет это не влияет. затем в нулевой провод идущий от счетчика к нулевой колодке надо врезать сопротивление 3…15 кОм (зависит от желания, на сколько "снизить" учет и от сопротивления обмотки напряжения счетчика. Мощность сопротивления достаточна 1…3 Вт, надежный контакт тоже не требуется. Врезку можно сделать, разрезав провод, прикрутить сопротивление, все согнуть и хорошо замотать изолентой, чтобы было похоже на обычную скрутку, также хорошо убрать ее с глаз. Изменяя величину сопротивления можно менять погрешность счетчика от 0 до -100 %. Погрешность счетчика в 99.9 % при проверках не проверяется. Двух полюсный индикатор будет показывать, что ноль есть.

Данный способ пригоден абсолютно к любым однофазным счетчикам. Но конечно нужен доступ к проводам, да и определенные навыки надо иметь. В общем, минусов, хватает.

Синим цветом указанны изменения. Данный способ оставляет огромное место для творчества.

Для ЗФ. счетчиков:

Способ основан на следующем принципе:

Обмотки напряжения в трехфазном счетчике активной энергии (в электронных конструкция другая но принцип тот же) включены в звезду, если отключить нейтраль от центра звезды в центре все равно будет результирующий ноль, а если в ее центральную точку подать одну из фаз (на рис. 2 Фазу С) то разница напряжений на концах катушки этой фазы будет равна нулю, а т. к. энергия, учитываемая счетчиком равна интегралу по времени произведения величин тока и напряжения (напряжение = 0) и энергия в этой фазе будет = 0.

Ну а ток же, можно пропускать через измерительный элемент этой фазы любой величины счетчик не будет его учитывать.

Переламываем жилу и далее следим чтоб она не соединилась (изоляция остается целой) провода идущего от нулевой клеммы к счетчику или изолируем в болтовом соединение как на рис 4.

Устанавливаем в щит однополюсный автомат Q желательно на ток не более 1 А и подключаем его как показано на рис. 2. Провод от счетчика до автомата Q лучше как-то спрятать или замаскировать. От автомата Q отводится провод к которому подключается обычная розетка (желательно подальше от щита).

Теперь если автомат Q выключен или включен, но в розетку не чего не включено, счетчик будет работать как раньше, (нормально).

Если же включить автомат Q, а потом включить в ту розетку, какой ни будь электроприбор, к примеру, приемник, лампу накаливания или просто перемычку (далее прибор) (прибор работать не будут) счетчик перестанет учитывать любую нагрузку в фазе, к которой подключена эта розетка в нашем случае фаза С. Теперь вы можете на эту фазу (у нас автомат Q2) навесить всю однофазную нагрузку дома базы… Трехфазная нагрузка же будет учитываться счетчиком, как и раньше, полностью т. к. напряжение на других лучах звезды (не в сети) повысится на корень из трех. В случае проверки даже если вы не выключите автомат Q или прибор из розетки работник Энергосбыта перед проверкой выключит автомат Q. Так как этот способ практически не кому не известен даже в Энергосбыте[224], в случае появления аномалий ни кто не чего не поймет. Ну а если прибор выключен, то и придраться к схеме не возможно.

Возможно, у вас счетчик подключен не по правилам, а именно так:

Тогда делаем так (принцип один и тот же):

Провода «на счетчик» и «на автомат Q» должны быть соединены между собой, но изолированы от болта и других проводов для этого надо применить диэлектрические текстолитовые шайбы. Возможно в вашем щите (особенно современных ЕВРО) можно проще реализовать этот узел.

Если нулевой провод вводного кабеля приходит сразу на счетчик (без нулевой клеммы) смело перекусывайте его и устанавливайте в разрез клемму, именно такую схему предписывают правила.

Теперь, если есть необходимость остановить или даже отмотать счетчик необходимо в любую розетку после счетчика подключить трехфазный трансформатор (380/…), его вторичные обмотки не задействуются.

Первичные подключаются следующим образом (стандартное подключение в «звезду»):

В нашем случае фаза «С» уже безучетна. Обмотку трансформатора, которая будет подключаться на эту фазу необходимо доработать. То есть добавить определенное количество витков.

Теперь подробнее о количестве витков: т. к. их количество сильно зависит от мощности тр-ра его типа их желательно подобрать методом проб. Цель: напряжение на обмотке С (при включение тр-ра на две фазы А и В) должно быть в пределах 380 + 3..20 в. с отводами через 2..3 вольта. Обычно всего 30..100 витков. Желательно все это проверить экспериментально последовательным включением и замером напряжения. Сечение провода надо взять не меньше чем тот, которым намотаны первичные обмотки.

Настройка: Переключением отводов от тр-ра необходимо добиться максимальной обратной скорости счетчика или торможения (для электронных), но при этом надо следить, чтобы тр-р не перегревался (50..60 градусов). Собственно мощность отмотки-остановки прямо зависит от мощности исходного трансформатора.

При отключение фазы С, тр-р работает в холостом режиме.

Для ступенчатого переключения можно использовать пакетный переключатель, а можно один раз настроить.

Дополнение.

Существует еще ряд способов для 3ф учета:

Если нет пломб на клеммной крышке, можно поменять местами провода на выводах 1 и 3, 4 и 6, 7 и 9 что будет снижать учет соответственно на 60, -30, -100 %. Если учет косвенный, можно менять местами провода на трансформаторах тока фаз А, В, С аналогично. На прямом учете можно отвинчивать перемычки на клеммной коробке между 1 и 2, 4 и 5, 7 и 8. Экономия 30, 60, 100 %.

Можно вывести один или несколько трансформаторов из строя. забить тонкий гвоздь (потом вынуть) в незаметное место трансформатора, что нарушит целостность его измерительной обмотки. Экономия 30 % с одного сломанного транса. Аналогично можно переломать жилу измерительных проводов идущих от трансформаторов.

Электронные счетчики обычно довольно просто выводятся из строя электрошокером, кратковременным включением очень большой нагрузки, обработкой паром на морозе, впрыскиванием внутрь не большого количества кислоты.

Если есть возможность доступа в сам счетчик, можно устанавливать перемычки внутри между клеммами 1 и 3, 4 и 6, 7 и 9. Экономия зависит от сечения перемычек (шунта). Можно также шунтировать трансформаторы тока.

Однофазный учет.

Основой данного способа является возможность пользоваться электроэнергией без учетного при неправильным подключение счетчика.

То есть, если на первую клемму счетчика приходит фаза необходимо исправить это. Для этого надо выключить выключатель и поменять местами отходящие провода. Внешне это будет абсолютно незаметно. Если у вас частный дом при необходимости вы можете поменять местами провода на вводе в дом или на опоре. Возможно, это придется делать под напряжением или отключать воздушную линию. Данное действие не противозаконно счетчик будет продолжат работать нормально, более того возможно при строительстве эта ошибка уже допущена (50 / 50). Это надо проверить в первую очередь, поднеся индикатор напряжения к первой (крайней левой) клемме счетчика. Если на крышке клеммной коробки счетчика отсутствует пломба энергоснабжающий организации то проще всего поменять провода местами (клеммы 1 и 3) там.

Часть схемы электрических соединений щитка (поменять местами 11 и 12, 13 и 14).

После того как вы убедились, что фаза приходит на третью клемму, а ноль на первую, в случае если у вас в квартире установлены евророзетки (с заземлением по настоящему).

Если нет, делаете розетку с заземлением, заземляющий контакт можно подключить к трубе центрального отопления, корпусу электрощита или лому забитому в землю для частных домов.

Возможно, вам повезет и для отматывания счетчика будет достаточно взять провод один его конец воткнуть в нулевую клемму любой розетки, а другой прикрутить к батарее, работоспособность зависит от разницы потенциалов нуля в сети и батареи (просевший ноль).

Иначе приступаем к изготовлению тр-ра. Для этого надо приобрести трансформатор. Мощность должна быть 200–500 Вт (она указывается на панели, иногда в киловаттах или киловольт амперах к примеру 0,5 kVA. Подойдут тр-ры от старых ламповых тв или др. Но лучше всего тр-ры типа ОСМ1 (используются в электрике) и выглядят так:

Напряжение первичное 220 в. Вторичное не имеет значения.

Разбираем сердечник, вынимаем катушку, сматываем вторичную обмотку (она намотана поверх первичной) берем медный провод сечением 1,5–2,5 мм2 обмоточный эмалированный, но можно и проволочный типа ПВ-1х2,5. и наматываем его на каркас вместо вторички, поверх первички, виток к витку как можно плотнее т. к. размер каркаса ограничен.

Теперь подробнее о количестве витков: т. к. их количество сильно зависит от мощности тр-ра его типа и сопротивления заземления их желательно подобрать методом проб. Цель: напряжение на вторичке (при нормальном включение тр-ра в сеть) должно быть в пределах 3..15 в. с отводами через 2 вольта. Обычно всего 30…100 витков. Желательно все это проверить экспериментально последовательным включением и замером напряжения на вторичной обмотке. Не забудьте собирать сердечник перед включением!

Для ступенчатого переключения можно использовать пакетный переключатель, а можно один раз настроить см. ниже.

Теперь о схеме включения тр-ра.

Настройка: Переключением отводов от тр-ра необходимо добиться максимальной скорости счетчика, но при этом надо следить, чтобы тр-р не перегревался (50 градусов).

Если счетчик не «вращается «назад поменяйте местами концы 1 и 2.

Частое заблуждение что подключение заземления к трубопроводам (кроме газа), опасно. Даже если подключить очень большую нагрузку потенциал не измениться т. к. трубопровод глухо заземлен и заземлен. Проверено многократно.

Есть еще одна схема отмотки однофазного счетчика с помощью транса.

Она выглядит так:

Как видно схема подключения транса другая.

Первичная обмотка остается старая (1-220 в), вторичная наматывается такая же, как и первая, но немного большим количеством витков провода (придется подбирать опытным путем +15…30 в).

Мощность сердечника необходимо брать такой, с какой скорость хотите отматывать счетчик, то есть больше чем в способе выше. Рекомендую около 1 кВт. Но зато в этой схеме значительно меньше токи и соответственно нагрузка на провода.

Трехфазный учет.

Для отмотки или остановки счетчика в трехфазной схеме используется другой принцип, схема и трансформатор.

Первичная обмотка трансформатора остается такая же (на 220 в). Вторичка мотается тем же проводом, что и первичка, но витков должно быть больше на 10…15 вольт.

Т.е. если просто включить этот транс на напряжение 220 в, то на вторичке должно быть 230..235 в

В принципе таким трансом можно отматывать и однофазный счетчик, не перекидывая местами фазу и ноль до счетчика, но нужно брать фазу до счетчика.

Включать такой транс необходимо на одноименную фазу. Можно использовать сразу три транса включенные в классическую звезду с нулем в центре.

Не забудьте в процессе настройки и эксплуатации подключить двухполюсный автоматический выключатель (ток 16…25 А.) Для защиты от коротких замыканий!

Включать в сеть вилку тр-ра необходимо только в соответствии со схемой, неправильное включение приведет к короткому замыканию!

Если счетчик находится на лестничной клетке, отматывать его можно только в ночное время!

Не забывайте что напряжение 220/380 В опасно для жизни, все действия необходимо проводить с особой аккуратностью и пониманием, используйте защитные средства!

Основой данного способа является возможность пользоваться электроэнергией без учетного при неправильным подключение счетчика.

То есть ели на первую клемму счетчика приходит фаза необходимо исправить это. Для этого надо выключить выключатель и поменять местами отходящие провода. Внешне это будет абсолютно незаметно. Если у вас частный дом при необходимости вы можете поменять местами провода на вводе в дом или на опоре. Возможно, это придется делать под напряжением или отключать воздушную линию.

Данное действие не противозаконно счетчик будет продолжат работать нормально, более того возможно при строительстве эта ошибка уже допущена (50/50). Это надо проверить в первую очередь, поднеся индикатор напряжения к первой (крайней левой) клемме счетчика. Если на крышке клеммной коробки счетчика отсутствует пломба энергоснабжающий организации, то проще всего поменять провода местами (клеммы 1 и 3) там.

Рис 1. Часть схемы электрических соединений щитка (поменять местами 11 и 12, 13 и 14).

Если в щите установлено УЗО его необходимо заменить на соответствующий автомат.

После того как вы убедились, что фаза приходит на третью клемму, а ноль на первую, в случае если у вас в квартире установлены евророзетки (с заземлением по настоящему).

Если нет, делаете розетку с заземлением, заземляющий контакт можно подключить к трубе центрального отопления, корпусу электрощита или лому забитому в землю для частных домов.

Затем покупаете удлинитель (с евророзетками) и проводите его "модификацию" то есть разбираете его корпус, отключите и изолируйте нулевой (обычно синий) провод, подключите перемычку между нулевыми клеммами и клеммами заземления. Включите ваш удлинитель в евророзетку (соблюдая полярность). Все, теперь вы можете включать в розетки удлинителя любые приборы счетчик не будет учитывать их мощность.

В случае опасности выключите удлинитель из розетки а приборы включите в нее, счетчик снова будет 'крутится'.

Частое заблуждение, что подключение заземления к трубопроводам (кроме газа), опасно. Даже если подключить очень большую нагрузку потенциал не измениться т. к. трубопровод глухо заземлен и заземлен. Проверено многократно.

Можно сделать безучетным не удлинитель, а саму розетку или вилку электроприбора. Данный способ пригоден и при использование электронных счетчиков.