一种节能控制电路及包括该电路的电气设备的制作方法

1.本实用新型涉及电气技术领域，具体是一种节能控制电路及包括该电路的电气设备。


背景技术：

2.随着人民生活水平的不断提高，家里的电气设备越来越多，每家每户的用电量也在不断增加，特别在用电高峰段，市电的供电会变得十分紧张，使得我们使用的电源电压常常发生波动现象，市电的电压过低、电压过高或者由于供电原因产生的谐波现象均会对空调、电冰箱、电脑等电气设备产生较大的损害，不且会影响电气设备的正常使用，同时也会对电气设备的元器件发生损害，影响其功能甚至大大缩短使用寿命。
3.由于市电的供电为了使电气设备的正常使用，供电电压往往会偏高于电器的额定电压，即高于220v，高于220v的工作状态为超额工作，会使电气设备增加不必要的耗电，浪费能源。
4.为了使家用电器在工作中处于一个稳定、实用的电压环境中，需要设计一种节能控制电路及包括该电路的电气设备，使经过该节能控制电路及包括该电路的电气设备的电压稳定、实用，实现减少电器损坏及节能减耗等目的。


技术实现要素：

5.为了解决上述的技术问题，本实用新型设计了一种节能控制电路及包括该电路的电气设备。
6.本实用新型采取的技术方案是：
7.一种节能控制电路，包括三个主要模块：
8.分压滤波模块100，所述的分压滤波模块100的输入端连接市电火线，以对电网进行分压滤波隔离；
9.电路通断控制模块200，所述的电路通断控制模块200输入端连接分压滤波模块100输出端，所述的电路通断控制模块200输出端输出电压到负载端，电路通断控制模块200零线端连接市电零线以形成回路实现其内部电器件供电；
10.抑制谐波干扰模块300，所述的抑制谐波干扰模块300输入端连接电路通断控制模块200输出端，抑制谐波干扰模块300零线端连接市电零线。
11.作为优选方案，所述的分压滤波模块100由第一电感器l1、第一电容器c1 和第二电感器l2依次串联而成。
12.作为优选方案，所述的电路通断控制模块200包括常闭按钮sb1、常开按钮sb2、红色指示灯r、绿色指示灯g和交流接触器km；交流接触器km还包括第一常开触头km1、第二常开触头km2和常闭触头km3，所述的第一常开触头km1一端连接电路通断控制模块200输入端，另一端连接电路通断控制模块200输出端；第二常开触头km2与交流接触器km串联形成a组电路，常开按钮sb2与红色指示灯r串联形成b组电路，常闭触头km3与绿色指示灯g形成c
组电路，a组电路、成b组电路和c组电路三者并联后一端连接电路通断控制模块200零线端，另一端与常闭按钮sb1串联，常闭按钮sb1的另一端连接电路通断控制模块200输入端；最后将常开按钮sb2与交流接触器km 再串联连接以实现电路的自锁功能。
13.作为优选方案，所述的抑制谐波干扰模块300由第二电容器c2和第三电感器l3并联而成。
14.作为优选方案，所述的第一电感器l1参数范围为10
‑
150μh，所述的第一电容器c1参数范围为500
‑
10000μf，所述的第二电感器l2参数范围为10
‑
150 μh。
15.作为优选方案，所述的交流接触器km参数范围为10
‑
60kw/220v。
16.作为优选方案，所述的第二电容器c2参数范围为1
‑
30μf，所述的第三电感器l3参数范围为100
‑
250000μh。
17.一种电气设备，包括以上所述的节能控制电路。
18.本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型采用分压滤波模块100，可以为后续负载隔离掉市电的不稳定波形，从而提供稳定的电压及电流。
20.2、本实用新型采用电路通断控制模块200，电路通断控制模块200中包含有交流接触器km，方便实现电路的通断操作，同时，交流接触器km的线圈的失压复位使电路具有短路保护作用。
21.3、本实用新型采用抑制谐波干扰模块300，可以有效抑制负载器质性损坏产生的瞬间高电压及高电流，防止其他负载受影响。
22.4、本实用新型的电路中对家庭用电具有无功补偿作用，可以实现大概百分之十五的节能效果。
附图说明
23.图1为本实用新型的结构示意图。
24.图2为本实用新型的分压滤波模块100电气原理图。
25.图3为本实用新型的电路通断控制模块200电气原理图。
26.图4为本实用新型的抑制谐波干扰模块300电气原理图。
27.图5为本实用新型整体电路原理图。
28.图中：分压滤波模块100、电路通断控制模块200、抑制谐波干扰模块300、市电火线l、市电零线n、转换开关k、第一电感器l1、第一电容器c1、第二电感器l2、常闭按钮sb1、常开按钮sb2、红色指示灯r、绿色指示灯g、交流接触器km、第一常开触头km1、第二常开触头km2、常闭触头km3、第二电容器c2、第三电感器l3。
具体实施方式
29.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图1
‑
图5对本技术进行更全面的描述；附图中给出了本技术的较佳的实施例；但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例；相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
30.如图1所示，是一种节能控制电路结构示意图，主要由三组模块组成，每一模块将
单独实现其功能，三组模块分别为分压滤波模块100、电路通断控制模块200和抑制谐波干扰模块300；分压滤波模块100的输入端连接市电火线，其主要作用为对市电电压进行隔离，过滤掉不正常的波动，滤波出供电器使用的安全电源；电路通断控制模块200输入端连接分压滤波模块100输出端，电路通断控制模块200输出端输出电压到负载端，电路通断控制模块200零线端连接市电零线以形成回路实现其内部电器件供电，电路通断控制模块200的主要作用是1.控制系统工作状态(即控制负载端的通断电状态)，2.当负载发生断路时立即实现自动跳闸，起到断电保护作用；抑制谐波干扰模块300输入端连接电路通断控制模块200输出端，抑制谐波干扰模块300零线端连接市电零线；抑制谐波干扰模块300的主要作用是防止当负载性质发生变化时，会对其它电器产生谐振干扰。
31.为了实现上述各模块的功能，本技术将确定相应的元器件。
32.在本实施例中，分压滤波模块100由第一电感器l1、第一电容器c1和第二电感器l2组成，第一电感器l1、第一电容器c1和第二电感器l2依次串联构成分压滤波模块100电路。
33.电路通断控制模块200包括常闭按钮sb1、常开按钮sb2、红色指示灯r、绿色指示灯g和交流接触器km；交流接触器km还包括第一常开触头km1、第二常开触头km2和常闭触头km3，第一常开触头km1一端连接电路通断控制模块200输入端，另一端连接电路通断控制模块200输出端；第二常开触头 km2与交流接触器km串联形成a组电路，常开按钮sb2与红色指示灯r串联形成b组电路，常闭触头km3与绿色指示灯g形成c组电路，a组电路、成b组电路和c组电路三者并联后一端连接电路通断控制模块200零线端，另一端与常闭按钮sb1串联，常闭按钮sb1的另一端连接电路通断控制模块200 输入端；最后将常开按钮sb2与交流接触器km再串联连接以实现电路的自锁功能。
34.抑制谐波干扰模块300由第二电容器c2和第三电感器l3组成，第二电容器c2和第三电感器l3并联后接入整个电路，抑制谐波干扰模块300与负载端并联。
35.工作原理：
36.分压滤波模块100：由第一电感器l1、第一电容器c1和第二电感器l2组成，对市电规定频率以外的频率进行阻隔，防止其进入电路内，从而只允许特定频率和幅度的电压和电流进入。
37.电路通断控制模块200：电路通断控制模块200处于断开状态时，经过分压滤波模块100分压滤波后的电流将流过常闭按钮sb1，然后流过常闭触头km3 和绿色指示灯g，绿色指示灯g将被点亮；即电路通断控制模块200处于断开状态时，绿色指示灯g亮，以提示操作者此时的状态。
38.若要使电路通断控制模块200处于通路状态，需手动按下常开按钮sb2，此时，红色指示灯r得电将被点亮，与此同时，电流流过交流接触器km，第二常开触头km2将动作闭合，实现电路的自锁；第一常开触头km1也将动作闭合，输出电流到负载端；常闭触头km3将动作断开，绿色指示灯g失电熄灭；即电路通断控制模块200处于通路状态时，绿色指示灯g灭，红色指示灯r亮，以提示操作者此时的状态。
39.当需要切断电源时，需手动按下常闭按钮sb1，常闭按钮sb1的切断将使交流接触器km失电，导致第二常开触头km2将复位断开，使电路解除自锁；第一常开触头km1也将复位闭合，切断电源供电；常闭触头km3将复位闭合，绿色指示灯g得电点亮；至此，电路通断控制模块200恢复初始的断开状态。
40.抑制谐波干扰模块300：利用第二电容器c2和第三电感器l3的谐振作用，将电路中由于突发故障产生的突变电压和电流吸收掉，防止其对电路中其他负载损坏。
41.如图5所示，由本实用新型的电气原理图可计算电路的复阻抗z
总
，计算过程及公式如下，其中，z1为分压滤波模块100的阻抗，z2为抑制谐波干扰模块 300和接入纯电阻负载r的整体等效阻抗，l1为第一电感器l1和第二电感器l2 串联后的等效电感，l2为第三电感器l3，c1为第一电容器c1，c2为第二电容器 c2。
42.分压滤波模块100的阻抗为：
[0043][0044]
抑制谐波干扰模块300和接入纯电阻负载r的整体等效阻抗为：
[0045][0046]
电路的复阻抗为：
[0047][0048]
电路的总阻抗(即复阻抗z
总
的模)为：
[0049][0050]
电路总电压和总电路的相位角(即复阻抗z
总
的辐角)为：
[0051][0052]
辐角的主值为：
[0053][0054]
其中arg z即为复数的相位角(辐角)。
[0055]
整个电路(接入纯电阻负载r的情况下)的功率因数为：
[0056]
实施例1：
[0057]
根据上述公式，当各电气元件参数取值如下：第一电感器l1为50μh；第一电容器c1为7000μf；第二电感器l2为50μh；第二电容器c2为4μf；第三电感器l3为26000μh；纯电阻负载r为5.6ω；本实施用于一般家庭电路，所以交流接触器(km)参数范围为15kw/220v。
[0058]
代入上述公式计算得：
[0059]
功率因数为
[0060]
实施例2：
[0061]
根据上述公式，当各电气元件参数取值如下：第一电感器l1为50μh；第一电容器c1为7000μf；第二电感器l2为50μh；第二电容器c2为4μf；第三电感器l3为21000μh；纯电阻负载r为5.6ω；本实施用于一般家庭电路，所以交流接触器(km)参数范围为15kw/220v。
[0062]
代入上述公式计算得：
[0063]
功率因数为
[0064]
上面两个实施例中，相位角偏差为29.6度和35.47度，相应的功率因数分别为0.87和0.81。众所周知，由于大量如空调、冰箱等感性性质家电的使用，使得电网中的市电功率因数为0.85至0.9之间，相应的市电电压和电流相位差为arccos 0.85＝31.8
°
和arccos 0.9＝25.8
°
；由于家用电器几乎是容性负载，因此会导致市电电流滞后与市电电压，而本实用新型的节能控制电路是呈容性，使电流会超前于电压；因此相位角偏差为29.6度和35.47度的节能控制电路将中和市电常存在的31.8度和25.8度，使市电电路电流与电压相位角调整在5度以内，而使功率因数为cos 5
°
＝0.996。因此，使用本实用新型相比较于通常情况市电将产生15％的节能效果，即提高整个电路功率以达到节能效果。
[0065]
一种电气设备包括如实施例1至或实施例2任一实施例所述的节能控制电路。
[0066]
以上描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下进行对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型，均在本实用新型的保护范围之内。