专利名称：限电器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于住宅用户用电负荷限电装置。
目前我国家庭用电采用电度表计量，电度表只能计量，无法限制用电功率；另一种情况是，许多用户免费用电，不装电度表，比如各大专院校、工厂和其它众多企事业单位的集体宿舍。这样难免使得许多用户随意使用电炉、加热器等大功率电器，不但使本来就很紧张的我国电力更加紧张，影响国民经济发展，而且经常造成用电事故，管理很不容易。本实用新型就是针对上述情况而研制成功的，与采用取样电阻进行电流检测的限电器比较，本限电器具有过流检测功率很小、过载能力强、动作灵敏、误差小、自身耗电小、工作可靠、使用寿命长、成本低等显著优点，可长年接在用电线路中，起到限制用电功率的目的。
本实用新型分为单控和群控两种方式，工作原理如下
图1为单控限电器原理图。220V交流电源分为两路，一路通过电容降压给限电器提供直流电压；另一路是主电路，通过过流检测干簧继电器KA1线圈和执行继电器KA2常闭触点到输出端。电源电压通过C1、R2、V1～V4、C2分别进行降压、限流、整流和滤波，然后通过V5稳压，形成12V直流电压。R1的作用是在停电时对C1放电。R2的作用应该强调，在许多电容降压电路中，都没有串电阻，理论和实验都证明，这样极易使后级整流二极管和稳压二极管损坏，原因是电容电路的时间常数相对电源周期要小得多，假若没有R2，在每次通电时，若遇到电压峰值或较高瞬时后，它将直接通过电容C1(相当短路)而加到后级整流二极管和稳压二极管上，造成损坏。串R2后，即使是峰值直接通过C1，因R2限流，这个数安的浪涌电流V1～V4和V5均可承受，不致损坏。在选择元件时，为使有功功耗尽量降低，R2要尽量选取小阻值，计算可按电阻(Ω)＝电网电压峰值(V)／稳压二极管反向浪涌电流(A)。这要求V5用浪涌电流大的稳压二极管，一般不小于2A，用1N5022时，其浪涌电流可达10A。为保护V1～V4和V5，也可在整流全桥输入端并适当的压敏电阻，但成本较高。直流电源也可用变压器降压和三端集成稳压器或稳压二极管稳压获得，但这样变压器长期通电可能发热损坏，且成本增高。用电容降压供电不用担心发热，限电器自身消耗的有功功率也只有0.4W。容性负载对电网功率因素有一定补偿作用。
在电源电路的后级，是以时基电路N为中心的单稳延时电路和以三极管V7为中心的驱动电路。单稳延时电路由N、KA1触点、R3～R5、C3～C5组成，延时时间为30～60秒。在N的2脚接有由KA1触点、R3、R4和C3组成的触发延时电路。每当主电路负载电流(对应一定功率)超过设定值时，KA1触点吸合接通(因是交流电，KA1反复吸合——释放循环)，若保持时间不低于0.5秒，N的2脚电位将变得低于三分之一电源电压，延时电路被触发，3脚输出高电平，通过R6、V7驱动KA2线圈，KA2常闭触点断开主电路，输出端断电。若需发光报警，可用KA2常开触点控制220V氖灯。当负载电流减小到设定值以下时，延时一段时间后(不超过60秒)，KA1触点接通，负载正常供电；如果大功率负载长期接入，限电器每过30～60秒进行一次检测，检测时间为0.5～2秒，负载持续率只有1.7％～3.4％，不致造成事故，也不会正常供电，迫使用户放弃使用大功率负载。在限电器的进线火线上，必须串一适当熔断器(图中未画)，这样可以防止短路和严重超载时，过大电流损坏继电器触点。考虑到电灯、电视机等接通瞬间冲击电流达额定电流10倍以上，但时间低于0.5秒，在N的2脚接延时电路可以防止开机冲击引起的误动作。延时时间一般可取0.5～2秒，最佳值为1～1.5秒。由于有些时基电路555输出电流大一点就不能正常工作，故用R6、V7驱动。V6的作用是泄放KA2反电势。KA1用干簧管，功率为200～800W时，在上面绕几匝至30多匝漆包线，功率越大，匝数越少，具体匝数要根据设定电流(功率)逐一试验，线径为0.62～1.20mm。过流检测功率就是线圈所耗功率，最大不超过20mW。比一般电阻取样小得多。不难看出，主电路过载能力是很强的。
安装外壳不论用金属还是非金属，均要设置铅封孔。铅封后可以防止用户自己从内部使限电器输入输出直接跨接失灵。
群控限电器工作原理和单控完全相同，只需根据控制路数设置多路完全相同的主电路、过流检测电路、单稳延时电路、驱动电路、执行电路即可。电源电路公用，一般路数不超过20个时，仍用电容降压供电，C1取值如下2～5路为1μ400V；6～10路为2μ400V；11～20路为4μ400V。当C1容量为2μ以上时，R2功率为1W。当控制路数超过20个时，宜用变压器降压供电，电源原理图见图2，变压器容量要留有一定余量，以减小长期通电发热程度。群控限电器也要铅封，每路输入端火线要接熔断器。
限电器功率与继电器触点容量关系如下小于400W时为2.5A220V；400～600W时为3.5A220V；600～1000W时为6A220V。
本实用新型的优点由于用粗线径、匝数少的漆包线圈作过流检测，用继电器触点控制主电路，因而检测功率很小，过载能力强，这非常符合实际使用，不但功耗比电阻取样大大降低，而且对实际中经常发生的短路和严重超载可以承受一定时间，使用安全。电容降压供电很省电，有功功耗整机不超过0.4W，群控的每路平均静态功耗最小只有0.16W，容性负载对电网功率因素有一定补偿作用。由于干簧管吸合安匝重复性较好，这保证了限电器动作灵敏，误差小。改变匝数可调节功率。本实用新型从总体设计上考虑周全，可靠性高。
本实用新型的实施本实用新型唯一的可调参数是干簧继电器线圈匝数，因同一批干簧管吸合安匝不同，要逐一试验确定。根据额定功率算出电流，在干簧管上绕适当匝数后通入已知的电流，测量触点是否在吸合——释放循环，然后适当增减找出此临界点，目前的匝数就是所需匝数。通入的电流必须是完整正弦波，试验电压不高于36V，以确保安全。为保证在湿度大的环境下使用，焊接好的印刷电路板应浸绝缘清漆，然后烘干。一般单控限电器每一个独立用户安装一只，群控的每一路控制一个独立用户，最好装在室外，便于管理人员随时检查。安装时先从内部把对应的输入输出线接好，然后铅封外壳防止窃电。输入端火线应装熔断器，本实用新型用于纯阻性负载时输出额定功率，用于感性负载时输出有功功率有所减小。
表1和表2分别为图1、图2的元件明细表
权利要求1.一种用于住宅用户用电负荷限制的限电器，包含主电路、过流检测电路、直流电源电路、单稳延时电路、驱动电路、执行电路和外壳等。其特征是过流检测采用干簧继电器串在主电路中，直流电源所需要的低压交流电由电容降压获得，在电容降压电路中串有一只用于防止后级整流二极管和稳压二极管通电冲击损坏的限流电阻，单稳延时电路的触发端有RC延时电路，外壳上有铅封孔。
2.根据权利要求1所述的限电器，电容降压电路中的限流电阻，其阻值特征在于尽量选取小阻值，可按下式计算电阻(Ω)＝电网电压峰值(V)／稳压二极管反向浪涌电流(A)。
3.根据权利要求1所述的限电器，其特征在于单稳延时电路触发端的RC延时电路，其延时时间为1～1.5秒。
专利摘要一种用于住宅用户用电负荷限制的装置。用于簧继电器进行过流检测；在电容降压电路中串电阻限流，防止整流二极管和稳压二极管损坏；当用户用电炉等大功率电器时，干簧管触点触发单稳延时电路，输出信号经驱动电路使执行继电器吸合，负载断电；卸载后，正常供电。在延时电路触发端再用延时电路，用以防止电灯、电视等的开机冲击引起的误触发；安装时，外壳要铅封。本实用新型过载能力强，自身耗电小、动作灵敏可靠、寿命长、成本低，可用于集体宿舍和家庭限电，也可作为过流自动保护装置。
文档编号H02H3/02GK2064120SQ90203220
公开日1990年10月17日 申请日期1990年3月18日 优先权日1990年3月18日
发明者首旭 申请人:首旭