专利名称：公用电无时差均分器的制作方法
技术领域：
一种公用场所用电消耗平均分摊的装置，涉及建筑电气领域。
背景技术：
公共场所用电过去采取专用表计量，这种方式需要专人管理，逐户收费，因易出现纠纷，已由公用电均分器逐步替代，但因为各户之间电源的隔离问题无法解决，现有均分器是以时间循环的方式逐户供电，或叫有时差供电，这种方式比较复杂，首先必须有一户始终处于通电状态，由这户的供电带动一个具有切换开关的时间循环装置，使各户分别供电，譬如第1时间为第1户，第2时间为第2户，而实际上各时间用电消耗是不同的，也就是说不能平均分摊电耗，始终供电的这一户除了用电不能均分外，一旦该户断电，或电路故障使时间循环装置失效，则出现一户供电的现象，产生更大纠纷。专利局公布过专利号99239469.4的专利，尽管可称为无时差供电，但不实用，表现在1.每盏灯的供电回路除利用公共零线作为负极外，还必须分别由均分器引一根线作正极，楼道中有n盏灯必须有n+1根线由均分器引出，与常规的一个电源控制的所有设备均为两根线形成供电回路的方式相差甚远。2.线路比较复杂，使可靠性下降。3.按其权利要求1提出的二极管“P端与各用户电能表相线引出线相连接，N端并联后连接到空气断路器”的前提下，由断路器直接送电到常规的延时开关，在三相供电时延时开关自动打开且无法自闭。4.按其权利要求3中所述的“M1输出的直流电供楼道中其它的公用电器DL，如可视门铃、电控门锁、对讲系统”，表述尽管正确，但必须对上述电器DL现场更改，且各DL的电压也不一定相同，不现实、不实用。
发明内容
本发明提出主要元件采用半导体二极管，简单实用的公用电无时差均分器。解决这些问题一.公共场所多户供电线路间相互隔离的问题；二.多用户同时供电即非循环无时差供电的问题；三.多用户平均分摊电耗的问题。四.普通双向可控硅制作的延时开关在半波整流条件下能正常工作的问题。半导体的整流技术与半导体的发展同步，该技术已无新颖性可言，前三个条件利用基本半波整流的方法各路相线接各二极管P极，各二极管N极并接输出直流电，可以解决，却不能解决第四个问题，就是说按这种常规的半波整流原理，普通的延时开关不一定能正常工作，而对公用场所用电器的控制方式，延时开关的作用占了主导位置，当然制作单向可控硅组成的延时开关可以解决，又必须开发和配套供应直流延时开关，造成使用上的不方便并增加了成本。本发明是利用新的连接方法，在合理解决前三个问题的同时，又解决了第四个问题。
下面结合图说明工作原理。
1.基本原理概述，也是针对权利要求1的详细解释。
图1是采用单相输入，作半波整流供电的基本原理图，以此原理为基础派生出图1-1、图1-2、图1-3、图1-4。图1中的电流流向火线L1→VD的N极，经整流P极输出负电压→RD→一路去K控制的D；另一路去Z，→1RD1→零线N1，形成一个工作回路。图1-2是在图1的基础上零线与火线对调，也就是权利要求表述的“供电线路的一根线接二极管的N极，另一根线接熔断器或断路器”，两种接法均可，即由零线1N1→VD1的N极→2RD1→3D1、K1及3Z1→3RD1→火线1L1，形成一个工作回路。在电源为50Hz正弦波相电压220V时，VD的P端与1RD1端两点的电位差V1＝-99V，各图中的V1电压相同，各种在本直流电压使用范围工作的普通电器及采用开关电源的设备Z、普通延时开关及普通开关K、普通白炽灯具D均能正常工作。
图2是采用三相交流输入并作半波整流的基本原理图，图2-1是本原理的具体运用电路。此接法又不同于三相半波整流的基本方法，在此将其称为“三相类星形半波整流”。图2中的电流走向第一相aL3→aVD3的N极→P极输出负电压；第二相bL3→bVD3的N极→P极输出负电压并与aVD3的P极相连→1RD3，一路去K3→串接的白炽灯2D3与1D3；另一路去1Z3合并后→2RD3→cVD3的N极→P极→第三相cL2，构成一个类似星形接法的工作回路。在电源为50Hz正弦波线电压380V时，1RD3与2RD3两点的电位差V3＝-257.4V，各种在本直流电压范围工作的普通电器及采用开关电源的设备1Z3、普通延时开关及普通开关K3、两个普通白炽灯具2D3、1D3串联均能正常工作。
大多公用场所采用的是白炽灯作为一般性照明，白炽灯降压使用有利于节能及延长寿命，99V的电压能满足一般的照明要求，257.4V的直流电压下，白炽灯串联使用是为了延长其使用寿命。
2.单相半波整流的具体应用之一，也是对权利要求2的详细解释。
图1-1是图1电路原理的具体运用。该原理的采用适合于一个公共场所中的各个用户大部分为三相电表计量，且单相表计量户采用同一相供电，或全为同一相供电的单相表，或者该场所总电源为单相，以便于挑选同一相电源送到均分器。根据图1-1，电流流向由各户电表的火线输出端输出火线1L1、2L1～nL1，分别接各二极管1VD1、2VD1～nVD1的N极，整流后各P极并接至4RD1→2K1、D1及Z1→5RD1→该公用场所总电源的公共零线N1，构成回路，流经每根线的电流分别为Iz、I1、I2、In。由于二极管的单向导电使各户之间相互隔离，因各户同时供电，在二极管伏安性能一致时，各户电流I相等I1＝I2＝In，总电流Iz＝I1+I2+In，因为，功率w＝电压V·电流I，1度电＝1kwh＝V·I/1000·h，因此，消耗电能均摊方程式V1·Iz/1000·h＝V1·I1/1000·h+V1·I2/1000·h+V1·In/1000·h＝V1(I1+I2+In)/1000·h，使电能消耗均摊到各户。
3.单相半波整流的具体应用之二，也是对权利要求3的详细解释。
图1-3是图1-2电路原理的具体运用。根据图1-3，该原理与图1-1相同，但引入电源的方法不同，适用于各用户均为单相电表计量，三相并存，且各电表的零线经过电度表内部线圈，即无论该电度表中火线与零线电流相等还是不相等均能正确计量的电度表，如四倍电流型电度表，电子电度表，目前这几种电度表已基本普及，使这种接法成为可能，由各户电表引出零线，只由公共电源引出一根火线，且与电源的相数、相序均无关，接法方便，具有较好的安全性，总电源非供电部门而是企业自行控制的公用场所最适用，电流由各户电度表零线输出端输出零线1N1、2N1～nN1，分别接各二极管VD11、VD21～VDn1的N极，整流后各P极并接至6RD1→2D1、3K1及2Z1→7RD1→该公用场所总电源的公共火线L1构成回路。用电均摊原理同上第2条。
4.两相半波整流的具体应用，也是对权利要求4的详细解释。
图1-4是图1电路原理的另一种具体运用。该原理的采用适合于一个公共场所中部分用户为三相电表计量，且各单相表由两相分配，或该场所为两相电源，以便于挑选两相电源送到均分器。根据图1-4，电流流向由各户电表的火线输出端输出火线a相户aL2，b相户bL2～其余a相及b相的a、bnL2，分别接各二极管aVD2，bVD2～a、bnVD2的N极，整流后各P极并接至RD2→K2控制的D2、Y，Z2→1RD2→该公用场所总电源的公共零线N2，构成回路。在电源为50Hz正弦波线电压380V时，RD2与1RD2两点的电位差V2＝-198V，电压等级接近我国通用的220v电源电压，是一种较合理的应用。各种在本直流电压范围工作的普通电器及采用开关电源的设备Z2、普通延时开关及普通开关K2、普通白炽灯具D2、采用电子整流器的荧光灯具Y均能正常工作。电流均摊与第2条相同。
5.三相类星形半波整流的具体应用，也是对权利要求5的详细解释。
根据图2-1，该电路将交流电三相分成两组输入，每一组由该场所总户数的1/2分配，a、b两相(任意两相)为一组，c相(另外一相)为单独一组，适用于同一公共场所中大部分或全部用户均为单相表，且三相均存在。只能采用三相类星形半波整流。电流流向第一组a相用户电表的火线输出端输出火线aL，b相用户bL，其余a相或b相的a、bL用户，分别接各二极管aVD、bVD～a、bVD的N极，整流后，各二极管的P极并接→3RD3→1K3、串联的3D3、4D3及2Z3→4RD3→N极并接的各二极管cVD→P极分别接至第二组各c相用户电表的火线输出端输出火线1cL、2cL～ncL构成回路，流经每根线的电流分别为Ia，Ib～Ia、b及I1c，I2c～Inc，且Ia＝Ib＝Ia、b；I1c＝I2c＝Inc，得消耗电流均摊方程式Ia+Ib+Ia、b＝I1c+I2c+Inc。消耗电能均摊方程式V3(Ia+Ib+Ia、b)/1000·h＝V3(I1c+I2c+Inc)/1000·h。根据这个原则，合理分配方程等号两边V3·I所代表的户数，使电能消耗均摊到各户。
6.二极管极性互换，也是对权利要求6的解释。本发明各电路图的二极管极性均可同时互换，同时互换极性后，电压极性也互换了，延时开关会出现自动打开不能自闭或不能打开的现象，只要将该开关的进出线对调即可。
所有附图中虚线以内为本发明内容，虚线以外是用于公用场所的现有普通设备，基本代号及元件名称以大写英文字母表示，其中VD-二极管，RD-熔断器或断路器，K-普通延时开关或普通开关，D-白炽灯具，Y-采用电子整流器的荧光灯具，Z-采用开关电源的设备及其它在半波整流条件下工作的普通电器，L-电源火线，N-电源零线，I-电流。小写字母含义a-第一相相线，b-第二相相线，c-第三相相线，n-无限循环数，大写字母的前后缀是以各电路图为基础的元件编号。
图1，火线接二极管VD的N极的半波整流基本原理图，其中1RD1RD-熔断器或断路器。左边1代表第一个该元件，右边1代表单相，下同。图1-1是根据图1原理的具体运用电路图。
图1-2，根据图1原理，火线与零线对调的原理图，用于单相电路；图1-3，根据图1-2原理的具体运用图。
图1-4，两相半波整流原理图，也是图1电路的另一种具体运用。
图2，三相类星形半波整流基本原理图。图2-1是其具体运用电路图。
具体实施例方式
本发明简单、可靠，以附图原理为基础，配合常规的线路板、接线端子、阻燃外壳等附件，以简单的工艺即可制造成产品。
权利要求
1.一种利用半导体整流原理制作的、公共场所各用电户平均分摊电耗的装置。其基本原理的特征在于单相半波整流电路的原理是，供电线路的一根线接二极管的N极，另一根线接熔断器或断路器，电流由火线L1→VD的N极→P极输出负电压→RD→K、D及Z→1RD1→零线N1，构成一个工作回路，或者由零线1N1→VD1的N极→P极→2RD1→3D1、K1、3Z1→3RD1→火线1L1，构成一个工作回路；三相类星形半波整流电路原理是，电流由第一相aL3→aVD3的N极→P极输出负电压、第二相bL3→bVD3的N极→P极输出负电压并与aVD3的P极相连→1RD3→K3、串接的2D3、1D3及1Z3→2RD3→cVD3的N极→P极→第三相cL2，构成一个工作回路。各种在其直流电压使用范围工作的普通电器及采用开关电源的设备Z、普通延时开关及普通开关K、普通白炽灯具D、熔断器或断路器RD，以及两相半波整流电路中采用电子整流器的荧光灯具Y均能正常工作。
2.根据权利要求1所述的单相半波整流电路，其具体运用电路的特征之一是电流流向由各户电表的火线输出端输出火线1L1、2L1～nL1，分别接1VD1、2VD1～nVD1的N极，整流后各P极并接至4RD1→2K1、D1及Z1→5RD1→总电源的公共零线N1，构成回路，流经每根线的电流分别为Iz、I1、I2、In，I1＝I2＝In，Iz＝I1+I2+In，消耗电能均摊方程式V1·Iz/1000·h＝V1(I1+I2+In)/1000·h。
3.根据权利要求1所述的单相半波整流电路，其具体运用电路的特征之二是由流经各户电表内部线圈并能对其电耗进行实际计量的零线输出端输出零线1N1、2N1～nN1，分别接VD11、2VD21～VDn1的N极，整流后各P极并接至6RD1→2D1、3K1及2Z1→7RD1→该公用场所总电源的公共火线L1构成回路。
4.根据权利要求1所述的半波整流电路，其作为两相半波整流具体运用时电路的特征在于a相户a L2，b相户b L2～其余a相及b相的a、b nL2，分别接a VD 2、b VD 2～a、b nVD2的N极，整流后各P极并接至RD 2→K 2控制的D 2、Y，Z 2→1RD2→该公用场所总电源的公共零线N2，构成回路。
5.根据权利要求1所述的三相类星形半波整流电路，其具体运用电路的特征在于该电路将交流电三相分成两组输入，每一组由该场所总户数的1/2组成，a、b两相(任意两相)为一组，c相(另外一相)为单独一组。电流流向第一组a相用户电表的火线输出端输出火线aL，b相用户bL，其余a相或b相的a、bL用户，分别接aVD，bVD～a、bVD的N极，整流后，P极并接→3RD3→1K3、串联的3D3、4D3及223→4RD3→N极并接的c VD→各P极分别接至第二组各c相用户电表的火线输出端输出火线1cL、2cL～ncL构成回路，流经每根线的电流分别为Ia，Ib～Ia、b及I1c，I2c～Inc，且Ia＝Ib＝Ia、b；I1c＝I2c＝Inc，消耗电流均摊方程式Ia+Ib+Ia、b＝I1c+I2c+Inc。消耗电能均摊方程式V3(Ia+Ib+Ia、b)/1000·h＝V3(I1c+I2c+Inc)/1000·h。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的电路，其特征在于各二极管极性均可同时互换。
全文摘要
公用电无时差均分器，一种公共场所各用电户平均分摊电耗的装置，涉及建筑电气领域。现有均分器以时间循环的方式逐户有时差供电，不能平均分摊电耗，甚至出现一户供电的现象，本发明提出以二极管隔离各供电户，采用单相半波整流、两相半波整流及三相类星形半波整流原理的公用电均分器，各用电户以非循环方式无时差同时供电，电耗分摊均匀，减少供电户纠纷，可靠、简洁。
文档编号H05B37/00GK1794533SQ20051012523
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月19日 优先权日2005年11月19日
发明者张振球 申请人:张振球