專利名稱：電力節(jié)能保安器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供電、用電的電力節(jié)能與保安裝置。
隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，家庭、工廠的用電急劇增加，伴隨著因?yàn)檫`章用電而造成人身傷亡、火災(zāi)、財產(chǎn)損失等事件頻頻發(fā)生。同時，供電部門也因?yàn)橛脩舻拇罅窟`章用電傷透腦筋，不少用戶隱瞞用電容量，小報裝大使用，潛伏著事故苗頭。目前，許多空調(diào)器用戶都不向供電部門交納空調(diào)費(fèi)，就擅自使用，使得電力部門大量應(yīng)收資金流失。而且，電網(wǎng)中負(fù)荷很不均勻，用電高峰和低谷差異太大，使得電力部門難以合理安排用電負(fù)荷。雖然國家在開發(fā)電力資源上不斷大量投資，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需要，應(yīng)提倡并制約用戶們節(jié)約電力資源?，F(xiàn)在，市場上供應(yīng)的家庭、工廠用的觸電保護(hù)器，只能對觸電、漏電起到切斷電源的保護(hù)作用，但它遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決上述諸多的用電難題，滿足不了新形勢下伴隨供電、用電帶來的種種新要求。
本實(shí)用新型的目的在于針對上述問題，設(shè)計(jì)出一種電力節(jié)能保安裝置，以使供電部門可以方便地進(jìn)行電力資源的科學(xué)管理與合理分配，和使用戶自覺地遵章用電。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為它包括電源降壓整流穩(wěn)壓電路、取樣電路、比較判斷電路、執(zhí)行電路，并且它帶有操作面板。取樣電路由取樣電流互感器、整流濾波穩(wěn)壓電路組成，取樣電路取得的取樣電壓輸入比較判斷電路。
比較判斷電路由比較器電路和Rc充放電電路等組成，比較器電路可以是1個，也可以是2個或2個以上的組合，當(dāng)2個或2個以上的比較器電路組合時，后一級比較器的輸入端連接在前一級比較器輸出信號充放電的電器上。比較判斷電路對送來的取樣電壓經(jīng)比較判斷后，產(chǎn)生相應(yīng)電信號送到執(zhí)行電路。執(zhí)行電路中包括啟動鍵、繼電器和單向可控硅電路，啟動鍵和單向可控硅電路串聯(lián)在一起，接收來自比較判斷電路的電信號。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能制約用戶的違章用電，養(yǎng)成遵章用電、節(jié)能用電的好習(xí)慣。當(dāng)用戶需要增加電容量，如增設(shè)空調(diào)器等時，會如實(shí)地向電力部門申報，申請安裝或調(diào)整，用電節(jié)能效果好。如一旦用電超過額定容量時，本裝置會立刻動作，切斷負(fù)荷與電源的通路，起到保安作用，而且會先切斷次要的電路，如電取暖器電路，然后再切斷重要的電路，如照明電路，便于人們及時采取應(yīng)急措施，避免事故尤其是人身傷亡與財產(chǎn)損失重大事故的發(fā)生。同時，能使供電部門方便地進(jìn)行電力資源的科學(xué)管理與合理分配，對本裝置的安裝、調(diào)試及電路啟動也很方便。


圖1 本實(shí)用新型電路方框圖圖2 帶三個比較器的取樣電路和比較判斷電路原理圖圖3 帶五個比較器的取樣電路和比較判斷電路原理圖圖4 12V繼電器控制式執(zhí)行電路原理圖圖5 12V繼電器和電源接觸器連動控制式執(zhí)行電路原理圖圖6 雙向晶閘管控制的執(zhí)行電路原理圖圖7 電源變壓器降壓整流穩(wěn)壓電路示意圖圖8 本實(shí)用新型面板(帶三個比較器)示意圖圖9 本實(shí)用新型面板(帶五個比較器)示意圖
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，由取樣電路(1)取得的取樣電壓輸給比較判斷電路(2)，比較判斷電路(2)將得到的取樣電壓經(jīng)比較判斷后，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號輸送給執(zhí)行電路(3)，電源降壓整流穩(wěn)壓電路(4)將交流電變?yōu)榈蛪旱闹绷麟姾蠊┙o比較判斷電路(2)和執(zhí)行電路(3)使用。
如見圖2所示，取樣電路(1)包括有插座照明取樣電路以及空調(diào)器取樣電路。在插座照明取樣電路中，LHA為插座電路和照明電路的取樣電流互感器；整流濾波穩(wěn)壓電路由橋式整流器D1-D4、電容C1、C2，電阻R1、穩(wěn)壓二極管DW、可變電阻W1組成，相應(yīng)于該插座照明電路的比較判斷電路(2)中，第一級比較器電路由比較器IC1、試驗(yàn)按鈕YA(5)，可變電阻W2、W3、直流電源EC(+12V)、二極管D5、D6組成；RC充放電電路由電阻R2、R3、電容C8組成；第二級比較器電路由比較器IC2、可變電阻W4、直流電源EC(+12V)、二極管D7組成。這里第二級比較器即后一級比較器的輸入端連接在第一級比較器即前一級比較器的輸出信號充放電的電容上，在空調(diào)器取樣電路中LHB為空調(diào)器取樣電路的取樣電流互感器，其整流濾波穩(wěn)壓電路由橋式整流器DB1-DB4、電容DB1、CB2、電阻RB、穩(wěn)壓二極管DWB、可變電阻WB1組成；與空調(diào)器取樣電路相應(yīng)的比較器判斷電路(2)由比較器ICB、試驗(yàn)按鈕YB(6)、可變電阻WB2、WB8、直流電源EC(+12V)、二極管DB組成。
比較器IC1、IC2、ICB都為集成塊，其集成電路的正極都接+EC(+12V)，負(fù)極都接地線。試驗(yàn)按鈕YA(5)、YB(6)都為常開觸頭。取樣電流互感器LHA、LHB可根據(jù)用戶報裝的不同用電容量，由供電部門進(jìn)行安裝或調(diào)換，裝好后加以封印。
工作原理當(dāng)電路接上負(fù)荷通電后，因?yàn)榛鹁€穿過取樣電流互感器LHA，使感應(yīng)出取樣電流，送到整流濾波穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生一個直流電壓，再送到第一級比較器IC1的(+)端，進(jìn)行比較。正常用電時，比較器IC1的(+)端電位低于(-)端電位，故第一級比較器電路輸出端電壓UA1為低電位。當(dāng)用戶在插座中插入的負(fù)荷如電取暖器超容量運(yùn)行時，取樣電流大，經(jīng)過整流濾波穩(wěn)壓后的電壓也高，使比較器IC1的(+)端電位高于(-)端電位，經(jīng)比較輸出的UA1為高電位，此高電位的信號電壓UA1輸入執(zhí)行電路，指令第一級執(zhí)行電路來切斷插座電路，使插入的負(fù)荷如電取暖器不通電，從而使整個電路的負(fù)荷下降，因此有效地保護(hù)了電路。這時，用戶就應(yīng)拔掉插座中的過大的負(fù)荷或者減小負(fù)荷，節(jié)約用電，按額定容量用電。
如果切斷插座電路的電源，整個電路的用電總?cè)萘咳源笥陬~定容量，那么，取樣電流值仍很大，使UA1仍為高電位；這時，高電位的UA1就通過R3向C3充電，當(dāng)電容C3上的電壓升高，此升高的電壓輸送到第二級比較器IC2的(+)端，使(+)端電位高于(-)端電位，使第二級比較器電路的輸出信號電壓UA2為高電位，此高電位的UA2送到執(zhí)行電路，指令其執(zhí)行電路來切斷照明電路，使其不通電。從而使整個電路的負(fù)荷下降，起到保護(hù)電路、安全用電、節(jié)能用電的作用。這樣，有效地控制和限制了用戶的超容量用電。而且，在設(shè)計(jì)和安裝中，要將容易引起事故的或次要的負(fù)荷電路安排由第一級比較器電路輸出的信號電壓UA1來控制，而將重要的或主要的負(fù)荷電路安排由第二級比較器電路輸出的信號電壓UA2來控制。這樣，當(dāng)電路超容量用電時，電力節(jié)能保安器就先切斷容易引起事故的或次要的電路，如使電取暖器不通電；而后切斷的是重要的或主要的電路，如使照明電路不通電，保證一開始使重要的電路如照明電路不容易被切斷，這樣就可以利用照明電路的照明來及時地檢查、修理故障或減小用電設(shè)備、當(dāng)遇險情時，利用照明電路不容易被切斷的優(yōu)點(diǎn)，便于人們安全有序地撤退，或進(jìn)行應(yīng)急處理，保證了生命、財產(chǎn)的安全。R8、C3的充電時間大于信號電壓UA1指令其執(zhí)行電路切斷負(fù)荷電路與電源連接的動作時間。
常開觸頭YA(5)為試驗(yàn)按鈕。電路正常時，按住YA(5)使觸頭閉合成為電通路，調(diào)節(jié)可變電阻W2，保證使第一級比較器IC1的(+)端電位大于(-)端電位。試驗(yàn)時，手按YA(5)的瞬間，使UA1為高電位，從而指令其執(zhí)行電路切斷插座負(fù)荷電路不通電。如果手按住YA(5)不放開，高電位的UA1就通過R8向C8充電，稍后便會使第二級比較器電路的輸出信號電壓UA2為高電位，指令其執(zhí)行電路來切斷后面的重要電路，如使照明電路不通電。所以試驗(yàn)按鈕YA(5)可以檢查電力節(jié)能保安器工作是否正常。然后，按啟動鍵，使被切斷的電路恢復(fù)通電。
由于空調(diào)器的功率與用電量大，為了使供電部門能控制用戶擅自安裝空調(diào)器，使用戶自覺地向供電部門報裝空調(diào)器或用電量大的負(fù)荷，按規(guī)定交納空調(diào)費(fèi)等，所以空調(diào)器的取樣電路、比較判斷電路應(yīng)與上述的取樣電路、比較判斷電路分開，如選用取樣電流互感器LHB，及其整流濾波穩(wěn)壓電路和比較器電路，其工和原理同上所述。如果用戶擅自將空調(diào)器安裝在上述的插座電路和照明電路里，那么這個電路就會超容量，使電路不能正常工作。因此，必須要請供電部門來安裝空調(diào)器電路，裝好后，取樣電流互感器LHB要被封印。常開觸頭YB(6)為空調(diào)器電路試驗(yàn)按鈕，工作原理同上所述。
電路元器件參數(shù)LHA、LHB參數(shù)根據(jù)具體情況選擇，以2KW容量為例，LHA選擇30倍率；C1:30uF/160VC2:0.1uFR1:1KΩW1、W2、W3、W4:5.1KΩDW:2CW1IC1、IC2:DBL-324或KIA324P 3FEC:+12VR2:12.5KΩR8:9KΩC8:100uF/6.3VD1、D2、D8、D4:2CP10D5、D6、D7:2CP9如果比較判斷電路(2)有多個比較器，則如圖3所示該比較判斷電路(2)中設(shè)有5個比較器，這里設(shè)置了5路出線，如用于1車間、2車間、3車間、4車間、5車間電路的保安控制，用戶還可根據(jù)需要加設(shè)出線電路的數(shù)量，將重要的車間、關(guān)鍵部位的電路的保安控制安排接在后面的比較電路的出線上。其工作原理同上述圖2的工作原理。
執(zhí)行電路(3)采用如圖4所示的12繼電器控制式執(zhí)行電路，在圖4中TA1、TA2、TB為單向可控硅；J1、J2、J8為繼電器線圖；XD1(15)、XD2(12)、XD8(7)為指示燈；常閉觸頭QA1(14)、QA2(11)、QB(8)為啟動鍵。
工作原理先說插座電路，當(dāng)插上過大負(fù)荷如電取暖器后，電路超容量→UA1高電位→單向可控硅TA1導(dǎo)通→繼電器線圈J1通電，指示燈XD1亮，繼電器動作→使繼電器控制的插座電路負(fù)荷如電取暖器不通電源。
由于單向可控硅TA1被觸發(fā)導(dǎo)通后，就會一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，使插座電路負(fù)荷也一直不通電源。當(dāng)拔掉插座電路的過大負(fù)荷，如要啟動電路，需按啟動鍵QA1(14)后→單向可控硅TA1電路被切斷→繼電器線圈J1不通電，指示燈XD1(15)也不亮→繼電器恢復(fù)原狀→插座電路通電源。
當(dāng)切斷插座電路中的過大負(fù)荷如電取暖器后，如果整個電路的其他負(fù)荷仍然過大→取樣電流互感器的感應(yīng)電流仍然大→UA1保持高電位，通過R3向C3充電，使第二級比較器的(+)端電位高于(-)端電位→UA2高電位→單向可控硅TA2導(dǎo)通→第二繼電器線圈J2通電，指示燈XD2(12)亮，第二繼電器動作→使由第二繼電器控制的重要負(fù)荷電路如照明電路斷開電源，從而使整個電路負(fù)荷下降。單向可控硅TA1與TA2被觸發(fā)導(dǎo)通后會一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，使第一與第二繼電器控制的電路也一直不通電源，如要啟動電路，首先應(yīng)減少用電負(fù)荷，然后按啟動鍵QA1(14)與QA2(11)，使被切斷的電路恢復(fù)通電。
空調(diào)器電路的控制原理與上述插座電路等的控制原理相同。
如果需切斷大容量負(fù)荷，而12V繼電器觸頭不能承受，可加接觸器控制，如圖5所示通過12V繼電器的動作來控制接觸器線圈的通電或斷電，再利用接觸器的動作來切合電路。這尤其適合廠礦使用。
圖5中，T1、T2、T3、T4、T5是各路單向可控硅；U1、U2、U3、U4、U5各路均是廠礦型電力節(jié)能保安器中產(chǎn)生的信號電壓；J(1)、J(2)、J(3)、J(4)、J(5)。是各個12V繼電器線圈；XD(1)(29)、XD(2)(27)、XD(3)(25)、XD(4)(23)、XD(5)(21)是各個執(zhí)行電路的指示燈；Q1(30)、Q2(28)、Q3(26)、Q4(24)、Q5(22)是各個執(zhí)行電路的啟動鍵；J(1)CK、J(2)CK、J(9)CK、J(4)CK、J(4)CK是各個12V繼電器控制的常開觸頭。
Z1L、Z2L、Z3L、Z4L、Z5L是各個220V電源接觸器的線圈；Z1CB、Z2CR、Z3CB、Z4CB、Z5CB是各個電源接觸器的常閉觸頭。
工作原理電路正常時，U1正?！鷨蜗蚩煽毓鑄1不導(dǎo)通→12V繼電器線圈J(1)無電流，指示燈XD(1)不亮→12V繼電器不動作→12V繼電器常開觸頭J(1)CK是斷開的→220V接觸器線圈Z1L無電流→220V接觸器常閉觸頭Z1CB是閉合的→第一保護(hù)電路如第一車間電路通電源。
當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)電路超負(fù)荷時→U1高電位→單向可控硅T1導(dǎo)通→12V繼電器線圈J(1)通電→12V繼電器動作→12V繼電器常開觸頭J(1)CK閉合→220V接觸器線圈Z1L通電→220V接觸器動作→220V接觸器常閉觸頭Z1CB斷開→第一保護(hù)電路不通電源。
如需啟動電路，先減小用電負(fù)荷，然后按啟動鍵Q1(30)后→單向可控硅T1電路被切斷→12V繼電器線圈J(1)不通電，指示燈XD(1)(29)不亮→12V繼電器恢復(fù)原狀→12V繼電器常開觸頭J(1)CK是斷開的→220V接觸器線圈Z1L無電流→220V接觸器恢復(fù)原狀→220V繼電器常閉觸點(diǎn)Z1CB閉合→第一保護(hù)電路恢復(fù)通電。
其他各個保護(hù)電路的被控制原理與上述相同。
執(zhí)行電路也可合用雙向晶閘管控制，如圖6與圖2所示，雙向晶閘管有三個，分別為雙向晶閘管Ⅰ、雙向晶閘管Ⅱ、雙向晶閘管B；XD4、XD5、XDB為各執(zhí)行電路指示燈；W(1)、W(2)、TB為各路可變電阻；TA1、TA2、TB為各路單向可控硅；常閉觸頭QA(1)、QA(2)、Q(B)為各路啟動鍵。
工作原理電路正常工作時，UA1正?！鷨蜗蚩煽毓鑄A(1)不導(dǎo)通→a1點(diǎn)為高電位，指示燈XD4不亮→雙向晶閘管1導(dǎo)通，插座電路通電。
當(dāng)插座電路插入過大負(fù)荷后→UA1高電位→TA(1)導(dǎo)通，指示燈XD4亮→a1點(diǎn)為低電位，使雙向晶閘管觸發(fā)極為低電位→雙向晶閘管1不導(dǎo)通→插座電路被切斷，不通電源。
因單向可控硅TA(1)經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后一直會處于導(dǎo)通狀態(tài)，使插座電路也一直不通電源。要啟動電路工作，先拔掉插座電路中的過大負(fù)荷，然后按啟動鍵QA(1)后→TA(1)不導(dǎo)通→a點(diǎn)電位升高，指示燈XD4不亮→雙向晶閘管I導(dǎo)通→插座電路又被啟動、通電。
如圖7所示為電力節(jié)能保安器內(nèi)電源變壓器降壓整流穩(wěn)壓電路，它包括電容C1、二級管D1和穩(wěn)壓管DW。
如圖8所示的電力節(jié)能保安器面板(帶三個比較器)，包括總指示燈XD(18)，試驗(yàn)按鈕YA(5)、YB(6)，指示燈XD1(15)、XD2(12)、XDB(7)啟動鍵QA1(14)、QA2(11)、QB(8)，，進(jìn)線接線盒(15)，插座電路接線盒(B)，照明電路接線盒(10、空調(diào)電路接線盒(9)和封卯螺釘(17)。
如圖9所示的電力節(jié)能保安器的面板(帶五個比較器)，包括進(jìn)線接線盒(32)、保安器總指示燈XD(19)、試驗(yàn)按鈕Y，指示燈XD1(29)、XD2(27)、XD3(25)、XD4(23)、XD5(21)啟動鍵Q1(30)、Q2(28)、Q3(26)、Q4(24)、Q5(22)和出線接線盒(31)。
權(quán)利要求1.一種電力節(jié)能保安器，它包括電源降壓整流穩(wěn)壓電路、取樣電路、比較判斷電路和執(zhí)行電路，并且它帶有操作面板，其特征在于取樣電路由取樣電流互感器、整流濾波穩(wěn)壓電路組成，取樣電路取得的取樣電壓輸入比較判決電路；比較判斷電路包括比較器電路、Rc充放電電路，比較器電路可以是1個，也可以是2個或2個以上的組合，當(dāng)2個或2個以上的比較器電路組合時，后一級比較器的輸入端連接在的一級比較器輸出信號充放電的電容上，比較判斷電路對送來的取樣電壓經(jīng)比較判斷后，產(chǎn)生相應(yīng)電信號并送到執(zhí)行電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力節(jié)能保安器，其特征在于比較器判斷電路中有試驗(yàn)按扭，它連接在第一個比較器電路的輸入端與直流電壓之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力節(jié)能保安器，執(zhí)行電路包括啟動鍵、繼電器和單向可控硅電路，啟動鍵和單向可控硅電路串聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權(quán)得要求1所述的一種電力節(jié)能保安器，其特征在于執(zhí)行電路也可采用雙向晶閘管電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電力節(jié)能保安置,它包括電源降壓整流穩(wěn)壓電路、取樣電路、比較判斷電路和執(zhí)行電路,取樣電路的取得的取樣電壓輸入比較判斷電路,比較判斷電路對送來的取樣電壓經(jīng)比較判斷后,產(chǎn)生相應(yīng)的電信號,并送到執(zhí)行電路。本實(shí)用新型適用于家庭和廠礦企業(yè),具有防止超負(fù)荷用電和有利節(jié)電的特點(diǎn)。
文檔編號H02H3/10GK2309005SQ9622930
公開日1999年2月24日 申請日期1996年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月13日
發(fā)明者顧宏 申請人:顧宏