专利名称：自控限电式单相电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相电度表。
二背景技术：
单相电度表自问世以来，以其准确和直观的计量方式，广泛应用于单相电力供电线路中。现单相电度表已由早期的电磁感应式计量，发展为电子式计量及插卡预缴式等智能型计量方式，使其结构更趋合理，外观更加精美，功能加更完善。但美中不足的是，不管哪类电度表，由于它不具备超载保护功能，用户在使用家用电器过程中(或意外情况下)，常常因无意超载(或短路)而烧毁家电设备、电气线路及电度表，甚至导致火灾发生的事时有发生。所以增加电度表的限电保护功能，已是刻不容缓的技术课题。
现有的电磁式电度表工作原理如下利用电流线圈和电压线圈所产生的互感磁场，推动铝转盘转动。负载大时，所产生的磁场就大，铝转盘旋转就快，反之则慢。转盘上的蜗杆螺丝，带动计数器上的齿轮旋转，从而进行电能计量。
现有的电子式电度表工作原理如下由分压器获取电压采样信号，分流器获取电流采样信号，经乘法器运算后取得电压与电流的乘积信号，再通过频率变换，产生一个与电压电流乘积成正比的计数脉冲信号，经过分频处理和功率放大，最后驱动步进电动机工作，进行电能计量。
目前，不论是电磁式或电子式单相电度表，也不管它的种类怎么多样化，它的职能只是准确记录和如实反映用户耗电量的多少，而它所缺乏的是对自身、对电力线路和对用户家用电器的保护，这也正是它的缺陷所在，因此会导致它在超载或其它异常情况下工作时，就有可能发生自身被烧毁或电力线路或家电被烧毁的结果。
三、实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种自控限电式单相电度表，它能预防在线时长期超载运行，让其更加智能化服务于千家万户，彻底杜绝因过流而引起的电度表、家电、电力线路发热燃烧和由此而引发的火灾。
为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是一种自控限电式单相电度表，在不影响原有功能、原有结构及外壳尺寸的情况下，在原有技术基础上，内置自控限电电路，增加自控限电功能，自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路等单元组成，自控限电控制电路具有超载检测、自控限电、电源控制、稳压等功能，以达到电度表在超载、过载、短路时快速保护之目的，消除安全事故隐患。
超载检测功能将过载检测线圈穿在电度表内部相线回路上。这样电度表在运行过程中，有二次电压信号输出，送入自控限电控制电路进行比较。过载检测线圈实为环形电压互感器，是由高强度漆包线在环形铁芯上绕制而成磁环线圈。
自控限电功能由运放比较电路、延时电路、开关电路组成的电路具有自控限电功能。采用先进的元器件和成熟的电子电路，组成可靠的自控限电控制电路，处理由过载检测线圈拾取的电压信号。当这个信号超过予定值时，自控限电电路工作，推动执行继电器切断电源。当负载减少至一定值时，延时电路在延时一段时间后，重新接通电源，向用户供电。
执行电路由执行继电器构成，执行继电器主要负责电度表电源的控制。当其线圈上有控制电压通过时，就会吸合，从而切断电度表电源输出。选用相应规格的执行继电器，以适合不同规格的电度表的需要。在本电路中，执行继电器一直处于等待状态，只有在负载超载时才能工作，所以平时不耗电。
电源控制电路为一稳压电路，稳压电路采用1.5W超小型电源变压器变压，经桥式整流器整流，通过稳压集成电路稳压，经电容滤波输出平稳12V直流电，供电路使用。在感应式电度表中使用时，为了不影响旋转磁场，电源变压器可用非磁性金属片接地隔离。
本实用新型产生的积极效果如下1、在负载超过预定范围时，能在少于0.5秒钟内自动快速切断电源，有效地保护电表本身及电力线路和用电器，避免由此所引发的意外事故。并且，能在减负后的30秒钟后自动恢复电力供应。
2、可以广泛地应用于大、中、小学校学生宿舍、商场店铺、各类公寓住所、出租房和临时房屋的供电计量。具有节约能源，新颖实用，安全可靠等独特功能，是重点消防对象的最佳选择。
3、能根据用户需要，预置用电功限，有效遏制了盲目用电或恶意用电的消费观念(有些人保险丝断后用铜丝铁丝代替)，强迫用户养成节约用电的习惯，有利于缓解全国电力供应紧张的局面。
4、其最大特点是具有电能计量、限电节能和开关保险的三大基本功能，且耗电甚微，静态少于15mA，动态约为50mA-80mA(即超载保护时)。
5、对生产厂家来说，利用现有的和成熟的电度表生产技术条件及原材料半成品，在原有的基础上稍加改进，即可按现有规格大批量投产。
使用场合一拿一只3-10A的普通单相电度表来说，它正常工作时最大的可允许功率为2.2KW左右，若装置在一个有4人的学生宿舍里，按学生现有的生活条件，除了照明灯具外，还自备一些录放音机、电动电热器具，特别是冬夏季用电量更是大，有时同时使用时总负载将接近或超过2KW。虽然一般电度表都配有空气开关或保险装置，但由于气温变化或其它原因，往往线路在过载时起不到应有的保险作用，从而引发安全事故，那些未装开关和保险的更不用说。现将其功率限定在1KW左右，既不影响一般的照明和小电器用电，又节约电能。就算用一些功率大一点的电器，学生也能自觉叉开电器负载使用，这样就能保证用电的安全。
使用场合二普通单相电度表在商铺、店面使用时，由于照明灯具多，有些店主还同时使用电热器具，这时若是有客户买商品，还需要通电测试一下给客户看，假如此时电流过载很大而保险又不灵，一般难以让人察觉，这就将产生严重的安全隐患。要是装有本自控限电电度表，则可快速切断电源，以达到安全用电之目的。
使用场合三公寓、临时房和出租屋也不例外，装置本电度表后，电力消费者就将会自觉养成节约用电的习惯，唯恐多用了会被电度表断电。
四
图1是本实施例电气原理框图图2是本实施例电气连接图。
五具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本实用新型再作描述。
参见图2，DL为原电磁式或电子电度表电路，L1为用户主电力线一次电流线圈(即穿经磁环线圈的相线)，L2为过载检测线圈(磁环线圈)即二次电流检测线圈，B为电源变压器，D1-D4为桥式整流器，C1-C4为电源滤波电容，IC1为三端稳压集成电路。
参见图1和图2，一种自控限电式单相电度表，它内置自控限电控制电路，该自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路组成，检测电路由一过载检测线圈L2构成，该过载检测线圈L2穿在电度表内部相线回路上，运放比较电路由运放集成电路IC2-1、IC2-2构成，延时电路由延时电容C6构成，开关电路由三极管BG构成，执行电路由执行继电器J构成，电源控制电路为一稳压电路，过载检测线圈L2一端接稳压电路、另一端接二极管D5，二极管D5接电容C5和电位器W，电位器W活动端接电阻R3，电阻R3接运放集成电路IC2-2的5脚.运放集成电路IC2-1的1脚接二极管D6，运放集成电路IC2-2的7脚接二极管D7，二极管D6和二极管D7都接延时电容C6和电阻R6，电阻R6接三极管BG基极，三极管BG集电极接执行继电器J和二极管D8，稳压电路通过电容C4接执行继电器J、运放集成电路IC2-1的2脚、运放集成电路IC2-2的6脚、二极管D8、电阻R5、稳压管DW，电阻R5接运放集成电路IC2-1的8脚。
参见图2，过载检测线圈L2为一磁环线圈。
参见图2，电源变压器B、桥式整流器D1-D4、电源滤波电容C1-C4、三端稳压集成电路IC1组成稳压电路。
参见图2，运放集成电路IC2-1的3脚接电阻R2，电阻R2接电阻R1。
参见图2，三极管BG发射极接电阻R7。
其工作原理简述如下当检测电路检测到负载超载、过载或短路的信号后，该信号将被送到运放集成电路IC2-2进行处理，随后该运放集成电路IC2-2输出高电平信号，通过三极管BG推动执行继电器J工作，切断市电。同时延时电容C6得到充电。当负载减少(或故障排除)后，检测信号相应减少，运放集成电路IC2-2输出恢复低电平。此时由于延时电容C6放电需一段时间，执行继电器J延时释放，电度表恢复向用户供电。稳压电路输出的稳压电源供电路使用。
当电度表在设定的功率范围内工作时，由于过载检测线圈L2所感应的信号电压低，不致于使运放集成电路IC2-2输出端有高电平信号输出，三极管BG不能导通，执行继电器J因无电压不动作，市电通过执行继电器的常闭触头J-1、J-2向用户供电。
当负载超载、过载或短路时，过载检测线圈L2上所感应的信号电压瞬间增大，该信号电压经过二极管D5整流、电容C5滤波，由电阻R3进入运放集成电路IC2-2，运放集成电路IC2-2经与运放集成电路IC2-1进行比较后翻转，由7脚输出高电平信号。使三极管BG导通，执行继电器J得电吸合，常闭触头J-1、J-2断开，切断电源。同时，直流电压通过执行继电器J、电阻R6向延时电容C6充电。此时，若负载未减少(或短路排除)，自控限电控制电路则一直保持断电状态。负载减少后，过载检测线圈L2感应电压信号相应减少，运放集成电路IC2-2重新翻转，输出端呈低电平。此时延时电容C6开始放电，延时电容C6放电的时间即为自控限电控制电路的延时接通时间，一般选取30s左右。
电位器W为功率设定器，可按电度表规格区别和用户需要，在300W-8500W之间选择(电位器W内置在表壳中)。
该自控限电式单相电度表经验证(在一住有四名职工的宿舍中进行试用)，用电量由原来的每月130-150度(原来安装的电度表都被烧坏)，锐减为每月45-60度，节电效果明显，且运行安全可靠。
权利要求1.一种自控限电式单相电度表，其特征在于它内置自控限电控制电路，该自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路组成，检测电路由一过载检测线圈(L2)构成，该过载检测线圈(L2)穿在电度表内部相线回路上，运放比较电路由运放集成电路(IC2-1)、(IC2-2)构成，延时电路由延时电容(C6)构成，开关电路由三极管(BG)构成，执行电路由执行继电器(J)构成，电源控制电路为一稳压电路，过载检测线圈(L2)一端接稳压电路、另一端接二极管(D5)，二极管(D5)接电容(C5)和电位器(W)，电位器(W)活动端接电阻(R3)，电阻(R3)接运放集成电路(IC2-2)的5脚，运放集成电路(IC2-1)的1脚接二极管(D6)，运放集成电路(IC2-2)的7脚接二极管(D7)，二极管(D6)和二极管(D7)都接延时电容(C6)和电阻(R6)，电阻(R6)接三极管(BG)基极，三极管(BG)集电极接执行继电器(J)和二极管(D8)，稳压电路通过电容(C4)接执行继电器(J)、运放集成电路(IC2-1)的2脚、运放集成电路(IC2-2)的6脚、二极管(D8)、电阻(R5)、稳压管(DW)，电阻(R5)接运放集成电路(IC2-1)的8脚。
2.根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于所述的过载检测线圈(L2)为一磁环线圈。
3.根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于所述的稳压电路由电源变压器(B)、桥式整流器(D1-D4)、电源滤波电容(C1-C4)、三端稳压集成电路(ICl)组成。
4.根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于所述的运放集成电路(IC2-1)的3脚接电阻(R2)，电阻(R2)接电阻(R1)。
5.根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于所述的三极管(BG)发射极接电阻(R7)。
专利摘要一种自控限电式单相电度表，它内置自控限电控制电路，该自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路组成，检测电路由一过载检测线圈L2构成，该过载检测线圈L穿在电度表内部相线回路上，运放比较电路由运放集成电路IC2－1、IC2－2构成，延时电路由延时电容C6构成，开关电路由三极管BG构成，执行电路由执行继电器J构成，电源控制电路为一稳压电路。它能预防在线时长期超载运行，让其更加智能化服务于千家万户，彻底杜绝因过流而引起的电度表、家电、电力线路发热燃烧和由此而引发的火灾。
文档编号G01R11/00GK2854604SQ20052010280
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者陈庆伟 申请人:陈庆伟