專利名稱：多功能單相防竊電罰電電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬一種多功能單相防竊電、罰電電能表。
目前，我國每年被竊電量在15億千瓦時以上，給國家財產(chǎn)造成很大的損失?，F(xiàn)有的電能表如專利91204453.5防竊電節(jié)能型單相電度表，專利92200992.9多功能防竊電電度表，防竊電功能不夠強，靈敏度不夠高，抗干擾性不夠高，沒有罰電功能，沒有過電壓保護及過感應(yīng)雷電壓保護功能。
本實用新型的目的在于提供一種可防止竊賊用多種方式竊電并有罰電功能和過電壓保護功能的單相防竊電罰電電能表。
本實用新型是直接接入式防竊電、罰電單相交流有功電能表，在表內(nèi)設(shè)有防竊電電路、罰電電路，過電壓保護及過感應(yīng)雷電壓保護電路，計度器為雙向計度器。電源相線和中性線穿過零序電流互感器ZCT，零序電流互感器的次級連集成塊IC的①腳、②腳，IC的⑦腳通過C6、BG，R6、R5連接晶閘管SCR，永磁步進微型直流電動機M，電動機M通過離合齒輪帶動雙向計度器進行罰電。防竊電、罰電電路的電源是由220V交流電源通過電阻R8，電容C10，橋式整流電路D5～D8、電容C9，穩(wěn)壓二極管Dw組成的降壓整流穩(wěn)壓電路。Ru為壓敏電阻，并接在220V電源進線端作過電壓保護及過感應(yīng)雷電壓保護器，在電壓線圈及電流線圈間有聯(lián)接片B，電壓線圈輸入端(2)及電流線圈輸出端(3)間并接防竊電路R9、D9、D10，當脫開聯(lián)接片B時，電壓線圈仍能正常供電并通過竊電信號，使竊電機構(gòu)工作。
本實用新型的防竊電路能防止各種形式的竊電，R9、D9、D10封裝在一個塑料殼內(nèi)，可避免裝配時的零亂現(xiàn)象，提高工效，提高絕緣性能，同時，將所有應(yīng)在線路板的輸出線及電能表罰電機構(gòu)需要輸入線路的輸入線，采用XH型壓接式連接器，這樣可改善裝配工藝，裝配流程，裝配工效，起著美觀，整體劃一的作用，比焊接工藝簡單，可以防止竊電者用任何方式竊電，同時可罰電，有過電壓保護功能，過感應(yīng)雷電壓保護功能。靈敏度高，抗干擾性強。


圖1為本實用新型線路圖；圖2為本實用新型防竊電罰電路板圖。
如圖1所示，在正常用電情況下，穿過零序電流互感器ZCT電源相線I1和以負載回到電源的中性線I2大小相等，而方向相反，即矢量和為零(I1＋I2＝0)，故零序電流互感器的鐵芯中沒有磁通(φ1＋φ2＝0)，防竊電裝置及罰電裝置機構(gòu)不工作，電能表正常計量。當竊電者進行竊電行為時，設(shè)竊電電流I0，I1＋I2不等于零，即I1＋I2＝I0，這樣在零序電流互感鐵芯中產(chǎn)生了和I0相對應(yīng)的磁通量φ0，即φ1＋φ2＝φ0，由于磁通量的產(chǎn)生，零序電流互感器的次級就有感應(yīng)電壓(即竊電信號)產(chǎn)生，此信號電壓輸入IC①腳②腳的基準電壓相比較，當竊電信號超過基準電壓時，使通過IC內(nèi)差動放大，比較及鎖存電路，從⑦腳輸出高電平，經(jīng)C6耦合至三極管BG，這時BG由原來截止翻轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，竊電信號經(jīng)延時電阻R6觸發(fā)電阻R5，觸發(fā)晶閘管SCR導(dǎo)通，永磁步進微型直流電動機M得電轉(zhuǎn)動，帶動離合齒輪，使雙向計度器限向(正方向)作間歇式運轉(zhuǎn)，至使雙向計度器計量明顯增加，達到懲罰竊電者的目的，在這同時，并接在步進電機M兩端的發(fā)光二極管LED發(fā)光，作罰電警告指示。由于此時，C5由R6對其充電，C5的正極處于高電位，而BG集電極處于低電位，這時BG由原來導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，因此SCR關(guān)斷。IC的工作電流靠C5的儲能來供給，當C5的電壓低于IC的工作電壓時，IC停止工作，M失電，罰電機構(gòu)也停止工作。如果此時，竊電信號繼續(xù)輸入時，BG導(dǎo)通，集電極恢復(fù)為高電位，電流經(jīng)R6向C8充電，當電壓達到可觸發(fā)SCR時，經(jīng)R5觸發(fā)SCR導(dǎo)通，M又得電，罰電機構(gòu)又工作，這樣循環(huán)持續(xù)下去，罰電機構(gòu)形成間歇式步進狀態(tài)罰電。從零序電流互感器檢測出竊電信號到罰電機構(gòu)工作整個過程一般在0.1S之內(nèi)完成，其竊電動作電流在12～20mA之間，ZCT是檢拾竊電電流的感應(yīng)式零序電流互感器，它的作用是將竊電電流信號變換成回路的電壓信號，用外徑φ17.5mm，內(nèi)徑φ14.2mm，厚度0.03坡漠合金薄片迭成厚10mm的園環(huán)，作互感器鐵芯，園環(huán)外套一個由聚酰胺6樹脂注塑成的外套環(huán)，并在其上面繞上次級線圈，用0.095高強度聚脂漆包線繞制，匝數(shù)為260±0.59匝，匝間不應(yīng)有短路。M為永磁微型直流電動機，在ABS塑料支架上，裝在電能表雙向計度器附近，M帶動螺桿，齒輪傳動雙向計度器。M是竊電、罰電執(zhí)行機構(gòu)重要部件，其技術(shù)參數(shù)是額定電壓為直流9～12V，空載電流≤15mA，電樞直流電阻≥100Ω，在不應(yīng)有起動死點情況下起動電壓≤1.5V，電刷及換流器必須鍍銀，轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分，電樞用φ0.06mm高強度漆包線繞400～450匝。R1、R2、C1、C2、D1、D2組成濾波與平衡網(wǎng)絡(luò)，其中R1、R2、D1、D2等元件主要是對零序電流互感器的次級感應(yīng)電壓進行匹配和平衡，R1為觸發(fā)靈敏度控制電阻，阻值為100Ω，R2為輸入阻抗匹配電阻，阻值為330Ω，D1、D2是限幅和反向放電元件，選用玻璃封裝硅二極管，型號4148，C1C2主要用于濾除高頻干擾，選用高頻瓷介質(zhì)電容，容量為0.047，C3、C4為積分電容；目的在于濾除非竊電信號的較大干擾脈沖，電容量大小會影響動作時間及觸發(fā)靈敏度以及抗干擾性能，同樣應(yīng)選用高頻性好的瓷介電容，電容量為0.047uf～0.1uf，C5是在IC輸出端⑧腳Vcc與公共零線之間的電容，C5起延時和濾波作用，能吸收IC輸出端和一些干擾信號，保證工作穩(wěn)定可靠，選用方面也司樣選用高頻特性好的瓷介質(zhì)電容，電容量為0.047uf，C6為交連下級耦合電容，應(yīng)選用漏電流少，損耗小的滌綸電容或瓷介質(zhì)電容，電容量在0.033～0.1uf之間，R3為泄放電阻，作用為有效地防止微型電機誤動作，R5為觸發(fā)電阻，R6、C8組成延時電路，C8為鋁質(zhì)電解電容，D3為泄放二極管，防止晶閘管誤動作，D4LED是紅色發(fā)光二極管進行罰電警告指示，DW為穩(wěn)壓二極管。R8、C10組成RC降壓電路，由交流220V電源輸入經(jīng)其降壓，再由D5、D6、D7、D8組成橋式接流及C9濾波電容濾波。R8為功率較大的金屬膜電阻，C10選用無感聚脂薄膜電容，D5～D8選用塑封硅整流二極管，RU為壓敏電阻，具有瞬時通電容量大，電壓范圍寬，漏電流小反應(yīng)速度快等特點，當電網(wǎng)電壓正常時，它相當于一只小電容，起濾除電網(wǎng)雜波，消除瞬時電脈沖作用，并且用來吸收供電系統(tǒng)的浪涌電壓，感應(yīng)雷電壓及各種誤操作的過電壓(如相線與中性線錯接，相線與中性線搭接，或是中性線斷開使中性點嚴重偏移等)，并助于整個防竊電保護裝置穩(wěn)定工作。IC為KA2803，采用DID-8腳封裝，具有單片監(jiān)測功能，以直接驅(qū)動高靈敏度晶閘管SCR，①腳VR+為輸入基準電壓，由恒流源，溫度補償元件等所組成，為電路提供各種參考基準電壓，②腳IN-為觸發(fā)信號輸入端，由零序電流互感器ZCT次級提供觸發(fā)信號，③腳GND為接地端，④腳AD為差動前置放大器輸出，差動放大電路是由差分輸入完成竊電信號檢測，放大、單端輸出，具有很高的放大倍數(shù)。⑤腳S為輸入鎖定電路輸入端，經(jīng)差動放大后的竊電信號通過積分電路，再加到比較電路和設(shè)定的基準值進行比較，此時比較用的基準電壓比較高，與外加的干擾信號一般不會大于基準電壓值，所以不會發(fā)生誤動作。⑥腳NR為抗干擾吸收端，⑦腳Q為觸發(fā)保護輸出端，⑧腳Vcc為電源端。
當竊電者利用脫開電壓線圈與電流線圈聯(lián)接的聯(lián)接片(B)時，企圖使電能表電壓線圈失電計度器停止轉(zhuǎn)動而達到竊電的目的時，由于本防竊電電能表內(nèi)，電壓線圈電源輸入端2及電流線圈輸出端3之間并接一防竊電路R9、D9、D10，即使脫開聯(lián)接片“B”時，電壓線圈仍然能正常供電并通過竊電信號，使罰電機構(gòu)工作。而正常用電時，又不能通過電流，以免引起罰電機構(gòu)誤動作，R9應(yīng)取功率較大的電阻，一般取30Ω-50Ω之間，功率1W的金屬膜電阻，D9、D10選取1N4004塑封硅整流二極管，選用雙向計度器時，應(yīng)采用5位數(shù)大字輪，其中2向主動輪橫軸兩邊應(yīng)各延長6mm。
權(quán)利要求1.一種多功能單相防竊電罰電電能表，由防竊電裝置、罰電裝置機構(gòu)及交流有功電能表組成，其特征是有功電能表包括電源相線，中性線、零序電流互感器ZCT、電壓線圈、電流線圈、雙向計度器；防竊電電路包括連接勾B，二極管D9、D10、電阻R9，罰電電路包括零序電流互感器ZCT，集成塊IC、R1～R8、C1～C10、D1～D8，指示燈LED，穩(wěn)壓二極管DW，電動機M，三極管BG組成。電源相線和中性線穿過零序電流互感器ZCT，零序電流互感器次級連接集成塊IC的①腳、②腳、IC的⑦腳通過C6、BG、R6、R5連接晶閘管SCR，永磁步進微型直流電動機M，電動機M通過離合齒輪帶動雙向計度器進行罰電。防竊電、罰電電路的電源是由220V交流電源通過電阻R8，電容C10，橋式整流電路D5～D6，電容C9，穩(wěn)壓二極管DW組成的降壓整流穩(wěn)壓電路；RU為壓敏電阻，并接在220V電源進線端作過電壓保護及過感應(yīng)雷電壓保護器，在電壓線圈及電流線圈間有聯(lián)接片B，電壓線圈輸入端(2)及電流線圈輸出端(3)間并接防竊電路R9、D9、D10，當脫開聯(lián)接片B時，電壓線圈仍能正常供電并通過竊電信號，使竊電機構(gòu)工作；
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于防竊電路R9、D9、D10封裝在一個塑料殼中，線路板的輸出線端及電能表罰電機構(gòu)輸入線路板的輸入線端，裝在XH型壓接式連接器中；
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能單相防竊電、罰電電能表，其特征在于電動機M為永磁微型直流電動機，裝在ABS塑料支架上，在電能表雙向計度器旁邊，電動機帶動螺桿，齒輪傳動雙向計度器。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能單相防竊電、罰電電能表，其特征在于感應(yīng)式零序電流互感器由坡莫合金薄片疊成圓環(huán)，作互感器鐵芯，圓環(huán)外套一個由聚酰胺6樹脂注塑成型的外套環(huán)，并在其上面繞上次級線圈，用高強度聚脂漆包線繞制。
專利摘要一種多功能單相防竊電、罰電電能表，由防竊電裝置，罰電裝置機構(gòu)及交流有功電能表組成，防竊電電路包括連接勾B，二極管D
文檔編號G01R11/00GK2246806SQ9620120
公開日1997年2月5日 申請日期1996年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月5日
發(fā)明者周榮樞 申請人:湛江威霸電表廠