专利名称：智能控制节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节电装置，特别涉及一种照明系统的智能控制节电器。
背景技术：
通常处于供电变压器近、中端的用户，电压往往偏高，尤其是深夜时供电电压值往往高于设备电压的额定值，这样不仅会造成电能的浪费，而且还会使设备的寿命缩短。为此，多数节电装置(如节电器、节电霸、省电机等)采用电压调整技术来减少电能浪费。现有的节电装置中，早期多用自偶调压器调压，但因抽头固定，负载不能得到较稳定的电压；后使用可控硅切波调压，虽可给负载提供精确的理想电压，但会对电力系统造成谐波污染；目前，采用一台降压变压器串联在供电回路中对负载端的电压进行调整的节电装置比较多，通过变压器的二次侧绕组串接在电压与负载之间，一次侧绕组有若干抽头，电脑控制器根据输入的电源电压与整定电压之差，对抽头进行选择，以保持较理想的稳定电压输出。这种节电装置，最显著的优点是，主回路不存在触点，故而运行稳定可靠，自身不产生谐波，且能滤掉来自外界的部分高次谐波。但这种节电装置仍存在一些不足1、仅由一台降压变压器承担调压，抽头少，输出电压波幅较大，使得调压的精度低，并且这种变压器容量大，体积过于笨重；2、旁路仅设置有手动恢复及切除故障的装置，当多台节电装置分散安装或者无人值班时，一旦装置内部发生故障而跳闸，会造成长时间停电，在人流量较大的场所是绝不允许的；3、输入、输出电压检测与装置发热器件的温度检测精度不高；4、显示系统工作状态和对系统保护不够全面。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种智能控制节电器，它能降低输出电压波幅，使调整输出的电压更加精确，同时还能提高微电脑的抗干扰能力和控制精度，以及加强对系统的保护，并且能够在装置内部发生故障后仍可保持对负载继续供电。
本实用新型的目的是这样来实现的包括将降压变压器串接在交流电源主回路中，以及设置的旁路，微电脑控制器经直流电源连接电源输入。至少有三台降压变压器串接在主回路中，这些降压变压器的二次侧电压值为等比数列关系，它们的二次侧绕组串接于主回路上设置的输入开关和输出开关之间，微电脑控制器通过用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路与串接在主回路中的每台降压变压器的一次侧绕组连接，微电脑控制器通过用于检测输入电压的电压传感器连接电源输入，通过用于检测输出电压的电压传感器连接电源输出，微电脑控制器还分别连接用于检测变压器绕组温度的温度传感器以及数字显示器。
由于采用了上述方案，本节电器由至少三台二次侧电压值为等比数列关系的三相降压变压器串连在主回路中，降压变压器投入运行的台数由微电脑控制器通过用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路来控制。连接电源输入的用于检测输入电压的电压传感器与微电脑控制器、控制执行电路、降压变压器形成一个用于输入电源电压检测的开环控制系统，连接电源输出的用于检测输出电压的电压传感器与微电脑控制器、控制执行电路、降压变压器形成一个用于输出电压检测的闭环控制系统，由微电脑控制器对电源输入、输出电压值与给定电压值进行比较后，决定调整输入电源电压的降压变压器的投入台数，通过电脑控制器指挥控制执行电路中电源自动投入装置吸合或断开，自动控制降压变压器的投入或切除，由此将输入的电压降低后输出给负载，从而节省电能。由于串接在主回路中的三相降压变压器分别为用于粗调的降压变压器、用于中调的降压变压器、用于细调的降压变压器，它们的二次侧电压值的等比数列关系的公比为2；其中，用于粗调的降压变压器的二次侧电压值为用于中调的降压变压器的二次侧电压值的两倍，为用于细调的降压变压器的二次侧电压值的四倍，由此形成多档调整，使调整时电压波动小，更为精确，人感觉不到灯光亮度的变化，由此保证负载得到一个理想的稳定电压。
由于微电脑控制器连接有用于检测变压器绕组温度的传感器和报警电铃，用于检测变压器绕组温度的传感器随时将三相降压变压器绕组的温度直接传输给微电脑控制器与给定值进行比较，当变压器温度上升至给定值时，微电脑控制器通过转换开关给风扇供电，启动风扇排风降温；若本节电器过载运行，变压器温度上升至报警值时，微电脑控制器启动报警电铃报警，同时指挥用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路切除所有三相降压变压器的一次侧绕组电源，使本节电器转入到无降压运行，维持继续供电。减载后绕组温度下降，本节电器自动转入节电运行状态。
由于主回路上设置的输入开关为带常闭辅助触头的自动开关，输出开关为带分闸线圈的自动开关，旁路上设有交流接触器。当本节电器内部出现短路或长时间过载的故障时且又无人值班，输入开关跳闸，其常闭辅助触头闭合，同时使输出开关的分闸线圈和旁路上设置的交流接触器的合闸线圈得电，输出开关跳闸，交流接触器合闸接通旁路，电源通过旁路直接对负载供电，从而满足对负载连续供电的需要，并且使降压变压器能得到可靠的保护。
电脑控制器的直流电源输入端设有电源滤波器，由于电源滤波器将交流电中的大部分谐波滤掉，减小谐波对电脑控制器的影响，提高电脑控制器的抗干扰能力和控制精度。并且输入、输出电压传感器都采用交流电压传感器，这种传感器检测精度高，稳定可靠，抗干扰能力强。而且用于检测温度的传感器的线路与用于显示系统工作状态的数字显示电路都采取了屏蔽措施，这就使微电脑控制器的抗干扰措施加强，控制的精度得到提高。
由于在电源的输入端设有电压表，在电源的输出端设有电流表，对输入电源的线电压及负载电流进行监视。在用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路中并联有输入电源指示灯和降压变压器投入运行的指示灯，对降压变压器投入的台数进行监视。监护人员通过仪表显示及指示灯的工作状态，就能一目了然的观察到设备运行状态，从而判断各设备运行是否正常。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的方框图；图2为本实用新型的主回路图；图3为本实用新型的控制执行电路图；图4为微电脑控制器连接各单元的电路框图。
具体实施方式
参见图1，将至少三台降压变压器串接在交流电源主回路中，旁路连接交流电源的输入、输出。微电脑控制器经直流电源连接电源输入，微电脑控制器通过用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路与串接在主回路中的降压变压器连接。微电脑控制器通过用于检测输入电压的电压传感器连接电源输入，通过用于检测输出电压的电压传感器连接电源输出；微电脑控制器还分别连接用于检测变压器绕组温度的温度传感器以及数字显示器。
参见图2、图3、图4，将三台小型的二次侧电压值为等比数列关系的三相降压变压器TM1、TM2、TM3串接在三相四线制交流电源主回路中，旁路连接三相四线制交流电源的第一相A、第二相B、第三相C的输入、输出。所述三台三相降压变压器分别为用于粗调的降压变压器TM1、用于中调的降压变压器TM2、用于细调的降压变压器TM3，它们的二次侧电压值的等比数列关系的公比为2；其中，用于细调的降压变压器TM3二次侧电压值为4V，用于中调的降压变压器TM2二次侧电压值为8V，用于粗调的降压变压器TM1二次侧电压值为16V。三台小型三相降压变压器TM1、TM2、TM3的二次侧绕组串接于主回路上设置的输入开关QF1的第一相A1、第二相B1、第三相C1输出端和输出开关QF2的第一相A3、第二相B3、第三相C3输入端之间，输入开关QF1采用带常闭辅助触头的塑壳自动开关，输出开关QF2采用带分闸线圈YT的塑壳自动开关；旁路上设有带合闸线圈YC的交流接触器KM0。输入开关QF1的常闭辅助触头的b0端经熔断器FU3连接电源输入第一相A，常闭辅助触头的b1端分别与输出开关QF2的分闸线圈YT和交流接触器KM0的合闸线圈YC连接，输出开关QF2的分闸线圈YT、交流接触器KM0的合闸线圈YC连接中性线N。三台小型三相降压变压器TM1、TM2、TM3的一次侧绕组分别对应连接用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路中的一个电源自动投入装置。每个电源自动投入装置由两只交流接触器互锁连接构成，两只交流接触器的三个主触头的输出端分别并联于三相降压变压器的一次侧绕组，其中一只交流接触器的三个主触头的输入端分别对应连接断路器QF3的第一相A2、第二相B2、第三相C2输出端，断路器QF3的输入端对应连接主回路上设置的输入开关QF1的第一相A1、第二相B1、第三相C1输出端，另一只交流接触器的三个主触头另一端并联于中性线N；每一只交流接触器的与中性线连接的动断触头连接另一只交流接触器的线圈，两只交流接触器的线圈分别连接微电脑控制器DLB的信号输出端；一只交流接触器的动合触头与熔断器FU2串接，连接于输出开关QF2的输入端A3和与中性线连接的信号指示灯之间。按照上述连接，由两只交流接触器KM1、KM2互锁连接构成的电源自动投入装置对应连接三相降压变压器TM1的一次侧绕组，交流接触器KM1的线圈连接微电脑控制器DLB的信号输出接口X1，交流接触器KM2的线圈端连接微电脑控制器DLB的信号输出接口X2，交流接触器KM1的三个主触头分别对应连接断路器QF3的输出端，交流接触器KM2的三个主触头并联于中性线N，交流接触器KM1的动合触头连接于熔断器FU2与绿色信号指示灯HG之间；由两只交流接触器KM3、KM4构成的电源自动投入装置对应连接三相降压变压器TM2的一次侧绕组，交流接触器KM3的线圈连接微电脑控制器DLB的信号输出接口X3，交流接触器KM4的线圈端连接微电脑控制器DLB的信号输出接口X4，交流接触器KM3的三个主触头分别对应连接断路器QF3的输出端，交流接触器KM4的三个主触头并联于中性线N，交流接触器KM3的动合触头连接于熔断器FU2与绿色信号指示灯HY之间；由交流接触器KM5、KM6构成的电源自动投入装置对应连接三相降压变压器TM2的一次侧绕组，交流接触器KM5的线圈连接微电脑控制器DLB的信号输出接口X5，交流接触器KM6的线圈端连接微电脑控制器DLB的信号输出接口X6，交流接触器KM5的三个主触头分别对应连接断路器QF3的输出端，交流接触器KM6的三个主触头并联于中性线N，交流接触器KM5的动合触头连接于熔断器FU2与蓝色信号指示灯HB之间；信号指示灯HG、HY、HB连接中性线N。用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路中的红色信号灯HR连接于熔断器FU2与中性线N之间。转换开关ZK的输入端“2”位连接于主回路上输出开关QF2的第一相A3输入端，转换开关ZK的输入端“1”位连接微电脑控制器DLB的输出接口PF，转换开关ZK的输出端连接两台风扇BF1、BF2，风扇连接中性线N，风扇的数量可以根据需要设置。微电脑控制器DLB的输出接口BJ连接报警电铃JL，报警电铃JL连接中性线N。微电脑控制器DLB的交流输入接口～220V经熔断器连接输入开关QF1的第二相B1输出端。数字显示器SX连接微电脑控制器DLB的输出接口XZ，数字显示器SX设于本节电器的面板上。用于检测输入电压的电压传感器SV1的交流电压输入端VL连接断路器QF3的第二相B2输出端，电压传感器SV1的另一输入端VN连接中性线N，该电压传感器SV1的电压信号输出端VZ连接微电脑控制器DLB的输入接口VI1。用于检测输出电压的电压传感器SV2的交流电压输入端VL连接输出开关QF2的第二相B3输入端，电压传感器SV2的另一输入端VN连接中性线N，该电压传感器SV2的电压信号输出端VZ连接微电脑控制器DLB的输入接口VI2。所述的用于检测输入电压的电压传感器SV1和用于检测输出电压的电压传感器SV2为一体化专用交流电压传感器。直流电源MD采用开关直流电源，直流电源MD的交流输入端口L经电源滤波器AC2、熔断器连接输入开关QF1的第二相B1输出端，直流电源MD的交流输入端口N经电源滤波器AC2与中性线N连接；直流电源MD的两个接地端口0分别对应连接微电脑控制器DLB的两个接地接口GND，其中一个端口0同时并联电压传感器SV1、SV2的接地接口GND，直流电源MD的直流输出端口+12V并联微电脑控制器DLB、电压传感器SV1、电压传感器SV2的+12V接口，直流电源MD的直流输出端口+5V连接微电脑控制器DLB的一个+5V接口。用于检测变压器绕组温度的高精度温度传感器ST对应连接微电脑控制器DLB的输入接口T、另一个+5V接口及接地接口GND，温度传感器ST设于降压变压器的绕组内。主回路交流电源输入端设置电压表 主回路交流电源输入端设置电流表 微电脑控制器DLB上设有两个发光二极管指示灯，其中红灯LED1指示微电脑控制器电源，绿灯LED2只是微电脑控制器运行状态。
本节电器的三台小型三相降压变压器TM1、TM2、TM3的二次侧电压值也可以设定为12V、6V、3V或者20V、10V、5V组合，即用于粗调的降压变压器TM1二次侧电压值为12V或20V，用于中调的降压变压器TM2二次侧电压值为6V或10V，用于细调的降压变压器TM3二次侧电压值为3V或5V。若需要更精密的调节，小型三相降压变压器的台数也可以采取四台或更多台串接在三相四线制交流电源主回路中，每台三相降压变压器的一次侧绕组与所对应的电源自动投入装置采取上述相同的连接形式连接。
本节电器工作时，由微电脑控制器对电源输入、输出电压值与给定电压值进行比较后，决定调整输入电源电压的降压变压器的投入台数，通过电脑控制器指挥控制执行电路中电源自动投入装置吸合或断开，自动控制降压变压器的投入或切除，由此将输入的电压降低后输出给负载。当只有用于粗调的降压变压器TM1投入运行，其一次侧施加220V电压时，其二次侧电压为16V，由于反极性传入主回路，故主回路输出电压可降16V；当只有用于中调的降压变压器TM2投入运行，其一次侧施加220V电压时，其二次侧电压为8V，由于反极性传入主回路，故主回路输出电压可降8V；当只有用于细调的降压变压器TM3投入运行，其一次侧施加220V电压时，其二次侧电压为4V，由于反极性传入主回路，故主回路输出电压可降4V。微电脑控制器根据主回路输入电压的高低控制降压变压器单台投入或组合投入，当电源电压过高，三台降压变压器全部投入运行时，总共可以将主回路输入电压降低28V。由于本节电器分为七档调整，每档为4V，调整时电压波动不到2％，故人们感觉不到灯光亮度的变化。
当本节电器内部出现短路或长时间过载的故障时且又无人值班，输入开关QF1跳闸，其常闭辅助触头闭合，电流经输入开关QF1的常闭辅助触头同时为输出开关QF2的分闸线圈YT和旁路上的交流接触器KM0的合闸线圈YC供电，输出开关的分闸线圈得电使输出开关跳闸，变压器停止工作，旁路上的交流接触器的合闸线圈得电使交流接触器合闸接通旁路，电源通过旁路直接对负载供电，从而满足对负载连续供电的需要，并且使降压变压器能得到可靠的保护。
风扇的工作电源通过转换开关ZK输送，当转换开关置于“1”位时，风扇与微电脑控制器连通，风扇由微电脑控制器控制自动启动，一旦变压器温度上升至给定值，微电脑控制器通过转换开关给风扇供电，启动风扇排风散热；当转换开关至于“2”位时，风扇与电源输入连通，风扇由手动控制启动，此时无论变压器温度是否达到给定值，都可以用手启动风扇排风散热。
微电脑控制器DLB上的指示灯，在开机延时期间，绿灯LED2长亮表示微电脑控制器尚未进入节电运行程序，原电压直接供给负载，以便照明灯全压启动。延时到达后，绿灯闪亮，表示本节电器进入节电运行状态。
权利要求1.一种智能控制节电器，包括将降压变压器串接在交流电源主回路中，以及设置的旁路，微电脑控制器经直流电源连接电源输入，其特征在于至少有三台降压变压器串接在主回路中，这些降压变压器的二次侧电压值为等比数列关系，它们的二次侧绕组串接于主回路上设置的输入开关和输出开关之间，微电脑控制器通过用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路与串接在主回路中的每台降压变压器的一次侧绕组连接，微电脑控制器通过用于检测输入电压的电压传感器连接电源输入，通过用于检测输出电压的电压传感器连接电源输出，微电脑控制器还分别连接用于检测变压器绕组温度的温度传感器以及数字显示器。
2.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于所述串接在主回路中的降压变压器分别为用于粗调的降压变压器、用于中调的降压变压器、用于细调的降压变压器，它们的二次侧电压值的等比数列关系的公比为2，其中，用于粗调的降压变压器的二次侧电压值为用于中调的降压变压器的二次侧电压值的两倍，为用于细调的降压变压器的二次侧电压值的四倍。
3.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路由至少三个电源自动投入装置，以及信号指示灯、转换开关、风扇组成，其中每个电源自动投入装置分别与主回路、一台降压变压器的一次侧绕组、微电脑控制器、信号指示灯连接，转换开关分别与主回路、微电脑控制器、风扇连接，电源自动投入装置、信号指示灯、风扇连接中性线。
4.根据权利要求3所述的智能控制节电器，其特征在于每个电源自动投入装置由两只交流接触器互锁连接构成，两只交流接触器的主触头一端并联于降压变压器的一次侧绕组，其中一只交流接触器的主触头另一端通过断路器连接主回路上设置的输入开关，另一只交流接触器的主触头另一端并联于中性线，每一只交流接触器的与中性线连接的动断触头与另一只交流接触器的线圈连接，两只交流接触器的线圈分别连接微电脑控制器的信号输出端，一只交流接触器的动合触头连接于输出开关的输入端和与中性线连接的信号指示灯之间。
5.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于主回路上设置的输入开关为带常闭辅助触头的自动开关，输出开关为带分闸线圈的自动开关，输入开关的常闭辅助触头的一端连接电源输入，另一端连接输出开关的分闸线圈，输出开关的分闸线圈连接中性线。
6.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于旁路上设有交流接触器，交流接触器的触头连接电源输入和输出，交流接触器的合闸线圈分别连接输入开关的常闭辅助触头和中性线。
7.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于直流电源的输入端设有电源滤波器。
8.权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于微电脑控制器与报警电铃连接。
9.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于电源输入端设有电压表，电源输出端设有电流表。
10.根据权利要求1所述的智能控制节电器，其特征在于所述降压变压器为三相降压变压器。
专利摘要本实用新型公开了一种智能控制节电器，将至少三台降压变压器串接在主回路中，这些降压变压器的二次侧电压值为等比数列关系，微电脑控制器通过用于电源自动投入、灯光显示、超温保护的控制执行电路与串接在主回路中的每台降压变压器的一次侧绕组连接，微电脑控制器分别通过输入电压传感器和输出电压传感器连接电源输入、输出，微电脑控制器分别连接温度传感器以及数字显示器；电源输入、输出之间设置旁路。本实用新型它能降低输出电压波幅，使调整输出的电压更加精确，同时还能提高微电脑的抗干扰能力和控制精度，以及加强对系统的保护，并且能够在装置内部发生故障后仍可保持对负载继续供电。
文档编号H02M3/155GK2904558SQ20062011013
公开日2007年5月23日 申请日期2006年3月16日 优先权日2006年3月16日
发明者童家华, 邓宝瓒 申请人:重庆巴城机电有限公司