專利名稱：多功能電爐控制使用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型提供一種改進的多功能節(jié)能限電自動控制開關(guān)，其特征是限制私燒電爐及禁用的大功率用電器使用。和保證供電區(qū)電器在高電壓或低電壓供電時得到保護，適用于嚴(yán)禁使用電爐等大功率用電器的非生產(chǎn)供電區(qū)，如集體宿舍、家屬區(qū)等。
現(xiàn)有的節(jié)能限電產(chǎn)品，是以最大分配功率指標(biāo)為量度，當(dāng)供電區(qū)使用的總功率超過分配指標(biāo)時，限電器動作切斷電源，迫使用戶減少用電，達到節(jié)電目的。上述節(jié)電器能有效的控制用電高峰時嚴(yán)禁使用大功率用電器，但在非用電高峰時仍會出現(xiàn)使用電爐等大功率禁用電器，而由于供電區(qū)總負(fù)荷并未超過分配指標(biāo)而不能限制，因此節(jié)能效果不佳。本實用新型提供一種新的產(chǎn)品，它不僅有上述功能，而且在任何時候都能限制大功率用電器的使用，限制大功率用電器的瓦數(shù)任意可調(diào)。也就是說，無論在任何時候，當(dāng)用戶使用了超過單位規(guī)定的最高瓦數(shù)的用電器時，本控制器都能迅速切斷電源，停止供電，直到用戶將禁用電器撤去后，才能恢復(fù)正常供電，同時當(dāng)供電區(qū)需要使用超過規(guī)定瓦數(shù)的電器時，可調(diào)整為連續(xù)供電或連續(xù)斷電，可取代保險或閘刀。
附圖
一為本控制器的原理框圖。
本實用新型由電流電壓傳感器、信號交直變換濾波跟蹤器、最高限額比較器、浮點計算與浮點保持器、浮點比較器、可斷比較分析電路、欠壓、過壓比較器、繼電器電路、指標(biāo)裝定器、直流電源等組成。
其簡要工作原理是從電流電壓傳感器輸出的電壓信號，經(jīng)交直變換濾波跟蹤后，分三路一路到最高限額比較器，，當(dāng)使用總功率超過最高限額時，最高限額比較器輸出高電平，通過可斷分析電路，分析非瞬時后，控制繼電器動作切斷電源；當(dāng)沒有超過最高限額時，能連續(xù)供電；二路，經(jīng)由浮點計算器后與第三路分別送到浮點比較器的正負(fù)兩端，當(dāng)用戶使用超過規(guī)定瓦數(shù)的用電器時，浮點比較器輸出高電平，經(jīng)可斷分析判斷，非小功率感容性用電器后，再控制繼電器動作切斷電源，延時一段時間后，供電判斷用戶是否將禁用電器撤去，如果撤去，則恢復(fù)用電，否則繼續(xù)斷電，迫使用戶撤去禁用電器，從而達到節(jié)電目的。同時當(dāng)供電線路出線高電壓或欠電壓時，欠壓過壓比較器輸出高電平通過繼電器切斷電源從而保護供電區(qū)家用電器不受損壞。
為保證整個控制器安全可靠工作，又采用一些其它必要的保護電路。
附圖二為本控制器的電路圖。
其工作原理是從電流電壓傳感器輸出的與供電區(qū)使用負(fù)荷成比例的信號電壓，經(jīng)全橋整流，R1、R2、C1、C2濾波后送到由A1組成的電壓跟隨器，從電壓跟隨器輸出的信號電壓分三路一路送到最高限額比較器B1的負(fù)輸入端，當(dāng)其電位高于正輸入端電位時，則B1比較器輸出高電平，經(jīng)D1對C7充電，當(dāng)C7兩端電位上升到一定程度后，電壓跟隨器A4輸出使得J1吸合，斷開雙數(shù)觸點接通單數(shù)觸點，單數(shù)觸點接通，使得J2工作，斷開供電區(qū)電源，從而達到最高限制的目的，斷電后，B1輸出為低電平，但由于二極管特性，C7兩端電荷經(jīng)R14放電，當(dāng)A3輸出電壓逐漸下降到小于繼電器J1釋放電壓時，J1恢復(fù)雙數(shù)接通，單數(shù)斷開，又使J2恢復(fù)，整個電路又恢復(fù)供電。當(dāng)總負(fù)載仍然最于最高限制瓦數(shù)，則B1再次出現(xiàn)高電平，控制器再次動作，切斷電源，直到用戶減少負(fù)載，才能恢復(fù)正常供電。調(diào)整裝定電阻R17可改變不同的最高限制功率。
第二路送到浮點比較器的負(fù)輸入端；第三路經(jīng)J1雙數(shù)觸點，R3、C5延時后送到由A2組成的電壓跟隨器，則由電壓跟隨器輸出C5兩端電壓，此電壓送到浮點加法器A3，A3的另一輸入為最大限制瓦數(shù)裝定電路的輸出，因此從A3的輸出為裝定電阻R15中間點與C5兩端電壓之和。A3的輸出作為浮點比較器的正輸入。當(dāng)供電區(qū)，沒有新增負(fù)荷時，A3的輸出為A1輸出與R15中間點電位之和，因此浮點比較器的正入端電位大于負(fù)輸入端電位，其差為R15中間點電位當(dāng)用戶突然增加一個負(fù)載時，則從電流電壓互感器輸出的電壓有一個突增。因此A1的輸出猛增，其增量與新加負(fù)載功率相對應(yīng)。若所加負(fù)載功率小于規(guī)定瓦數(shù)時，A1輸出猛增后仍小于A3輸出，因此，浮點比較器仍然輸出低電平，當(dāng)新加負(fù)載超過規(guī)定瓦數(shù)時，A1的輸出猛增，將大于A3輸出，使得浮點比較器B2輸出為高電平。經(jīng)D2對C7充電，經(jīng)延時t1秒排除非小于規(guī)定瓦數(shù)容感性負(fù)載后，J1、J2相繼接通。斷開供電區(qū)電源，J1接通后，由J1控制的從A1輸出到R3的電路斷開，則由C5組成的記憶電容將保持?jǐn)嚯娗肮╇妳^(qū)未加禁用電器前的使用總功率，通過A2輸出經(jīng)A3加到浮點比較器B2的正輸入端以保證禁用電器撤去后恢復(fù)供電時，所有使用電器能一次接通并不斷電；但為防止斷電后部分合理使用電器撤去后讓出較大功率，使得禁用電器在沒有撤去時，又能恢復(fù)供電，特在C5兩端并聯(lián)R4大電阻使C5兩端電位適當(dāng)下降，下降幅度以小于R15中間點電位，使得A3的輸出在第二次恢復(fù)供電時略大于斷電前未加禁用電器時A1的輸出，從而保證禁用電器撤去后立即恢復(fù)供電。但當(dāng)禁用電器未撤去時，恢復(fù)供電后由于A1輸出大于A3輸出因此B2將再輸出為高電平，經(jīng)分析后再次斷電，直到用戶將禁用電器撤去后，才能自動恢復(fù)供電。通過改變R15中間點的位置則可限制不同瓦數(shù)的電器。
由于我國供電緊張，經(jīng)常停電，停電后C5兩端電壓將降到零，為保證再一次供電時，由于供電區(qū)許多電器處于接通位置，來電瞬間造成很大的起動電流，在來電瞬間也相當(dāng)于增加一個禁用的大電器，而且當(dāng)供電區(qū)較大時，這個起動功率往往大于規(guī)定最高限制瓦數(shù)，造成無法供電，為保證第一突然來電時整個供電區(qū)所有處于接通位置的電器起動，特加浮點起動補償電路。補償電路由R16、C4組成，其補償原理是當(dāng)突然來電時，控制器電源電壓將猛增至規(guī)定值U，此時電壓通過R16的上端(接電源上端)，C4、R15下端(接地端)形成充電電路，而在R15的中間點形成突然來電時的高電位，改變R16的阻值，可改變R15中間點的起動電位。R16的裝定通過對供電區(qū)可能處于接通位置用電器的功率估算。
本實用新型可以制成三相控制，其原理相同，只是可根據(jù)三相供電區(qū)每相供電范圍的不同，實施不同的裝定。當(dāng)三相供電區(qū)每相負(fù)載區(qū)范圍要求一致時，除采用同一電源外，其裝定器可采用一個，其它控制電路相同。當(dāng)某相出現(xiàn)超功率用電或使用禁用電器時，控制器動作切斷該相供電區(qū)供電，直到該相區(qū)恢復(fù)正常使用為止。
本控制器的欠壓、過壓保護功能是這樣完成的，當(dāng)供電線路出現(xiàn)高壓時，電源變壓器輸出電壓上升，此時由B3組成的過壓比較器負(fù)輸入端輸入電壓上升并超過R19與R20中間點的電位時，B3輸出高電平經(jīng)R22、D3對C5充電，使得J1、J2斷開切斷電源，當(dāng)供電線路出現(xiàn)低壓時，此時由B4組成的欠壓保護器正輸入端電位下降至低于R19與R20中間點的電位時，B4輸出高電平，通過J1、J2切斷電源，從而達到保護供電區(qū)家用電器的目的。
本控制器的工作狀態(tài)可通過K1的位置不同來確定，當(dāng)K1處于F點高電位時，供電區(qū)處于停止供電狀態(tài)，控制器相當(dāng)干閘刀開關(guān)。當(dāng)K1位于E點時，由于E點電位為零，因此本控制器將不能使J1、J2動作，因而處于連續(xù)供電狀態(tài)。當(dāng)K1位于D點時，本控制器處于限制保護工作狀態(tài)。
上述控制器為繼電控制。由于本發(fā)明J1采用雙組轉(zhuǎn)換繼電器，因此控制開關(guān)可采用雙向可控硅或接觸器等。
由于本控制器從傳感器中取得的信號很微弱，因此相同的控制板可控制不同功率的供電區(qū)，最大可達1000安培。
當(dāng)供電區(qū)出現(xiàn)短路時，本控制器能在瞬間切斷電源。
由于本發(fā)明全部采用集成電路，沒有一個三極管，因此具有體積小，可靠性高，功耗小的特點。體積、功耗、造價與現(xiàn)行采用機械式或微分法限電器相比降低3－4倍。而且又增加欠壓過壓保護功能，最大控制范圍無限制。
權(quán)利要求1.由電流電壓傳感器、交直變換濾波器、最高限額比較器、浮點計算與保持器、浮點比較器、可斷分析電路、欠壓過壓保護電路，指標(biāo)裝定器和電源電路組成的多功能電爐控制使用器其特征是a、其最高限額比較器的正輸入端電位連續(xù)可調(diào)，b、浮點比較器的正輸入端電位隨負(fù)載使用功率浮動，c、采用繼電器的遲滯特性，構(gòu)成斷電延時電路，d、采用的浮點補償連續(xù)可調(diào)，e、可斷分析電路能分離感容與存阻性負(fù)載，f、直流電源電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可變，g、過壓、欠壓指標(biāo)可變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由延時電阻R3與快速返回二極管D5構(gòu)成的并聯(lián)電路，其特征是當(dāng)A1輸出猛增時A2輸出延時增長，而當(dāng)A1輸出下降時A2輸出與之相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由J1控制的由A1輸出到C5及R4組成的放電回路，其特征是a、保持記憶斷電前未加禁用電器的負(fù)載功率，b、保證A3的輸出在第二次接通時略大于A1斷電前未加禁用電器的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由R15、R16、R17、組成的裝定電路，其特征是a、最高限額與限制單一電器瓦數(shù)連續(xù)可調(diào)，b、最大起動功率連續(xù)可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由D1、D2、D3、D4組成的反向斷開與C7組成的保持器，及R14組成的放電器回路，可保證A4輸出的下降率不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述裝置，其斷電間隔任意可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由R10或R11與C7組成的延時電路，其特征是能分離出小于規(guī)定瓦數(shù)的感容性負(fù)載與大于規(guī)定瓦數(shù)的純阻性負(fù)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由三個相同電路構(gòu)成的三相控制器，其特征是a、同一電源，b、同一限電指標(biāo)裝定器或不同一限電指標(biāo)裝定器均可。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其斷電開關(guān)適用于繼電器、可控硅、接觸器等。
專利摘要本實用新型提供一種全新的節(jié)能、限電、禁用大電器使用的多功能控制開關(guān)，其特征是限制與禁止私燒電爐及使用大功率電器。由于本控制器采用浮點比較與固定比較原理。因此具有控制供電區(qū)最高使用功率與使用單一電器最高瓦數(shù)任意可調(diào)。由于控制器全部采用集成電路，因此具有體積小，可靠性高，功耗小等特點，體積和造價與現(xiàn)行功率因數(shù)法相比降低70％，最大控制范圍無限等優(yōu)點。
文檔編號H02H3/10GK2063305SQ9020093
公開日1990年10月3日 申請日期1990年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月22日
發(fā)明者云永利, 李蘭英 申請人:云永利, 李蘭英