专利名称：电力节能保安器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电、用电的电力节能与保安装置。
随着社会经济的快速发展，家庭、工厂的用电急剧增加，伴随着因为违章用电而造成人身伤亡、火灾、财产损失等事件频频发生。同时，供电部门也因为用户的大量违章用电伤透脑筋，不少用户隐瞒用电容量，小报装大使用，潜伏着事故苗头。目前，许多空调器用户都不向供电部门交纳空调费，就擅自使用，使得电力部门大量应收资金流失。而且，电网中负荷很不均匀，用电高峰和低谷差异太大，使得电力部门难以合理安排用电负荷。虽然国家在开发电力资源上不断大量投资，但远远不能满足用户的需要，应提倡并制约用户们节约电力资源。现在，市场上供应的家庭、工厂用的触电保护器，只能对触电、漏电起到切断电源的保护作用，但它远远不能解决上述诸多的用电难题，满足不了新形势下伴随供电、用电带来的种种新要求。
本实用新型的目的在于针对上述问题，设计出一种电力节能保安装置，以使供电部门可以方便地进行电力资源的科学管理与合理分配，和使用户自觉地遵章用电。
本实用新型的技术解决方案为它包括电源降压整流稳压电路、取样电路、比较判断电路、执行电路，并且它带有操作面板。取样电路由取样电流互感器、整流滤波稳压电路组成，取样电路取得的取样电压输入比较判断电路。
比较判断电路由比较器电路和Rc充放电电路等组成，比较器电路可以是1个，也可以是2个或2个以上的组合，当2个或2个以上的比较器电路组合时，后一级比较器的输入端连接在前一级比较器输出信号充放电的电器上。比较判断电路对送来的取样电压经比较判断后，产生相应电信号送到执行电路。执行电路中包括启动键、继电器和单向可控硅电路，启动键和单向可控硅电路串联在一起，接收来自比较判断电路的电信号。
本实用新型的优点是能制约用户的违章用电，养成遵章用电、节能用电的好习惯。当用户需要增加电容量，如增设空调器等时，会如实地向电力部门申报，申请安装或调整，用电节能效果好。如一旦用电超过额定容量时，本装置会立刻动作，切断负荷与电源的通路，起到保安作用，而且会先切断次要的电路，如电取暖器电路，然后再切断重要的电路，如照明电路，便于人们及时采取应急措施，避免事故尤其是人身伤亡与财产损失重大事故的发生。同时，能使供电部门方便地进行电力资源的科学管理与合理分配，对本装置的安装、调试及电路启动也很方便。
图1 本实用新型电路方框图图2 带三个比较器的取样电路和比较判断电路原理图图3 带五个比较器的取样电路和比较判断电路原理图图4 12V继电器控制式执行电路原理图图5 12V继电器和电源接触器连动控制式执行电路原理图图6 双向晶闸管控制的执行电路原理图图7 电源变压器降压整流稳压电路示意图图8 本实用新型面板(带三个比较器)示意图图9 本实用新型面板(带五个比较器)示意图
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，由取样电路(1)取得的取样电压输给比较判断电路(2)，比较判断电路(2)将得到的取样电压经比较判断后，产生相应的电信号输送给执行电路(3)，电源降压整流稳压电路(4)将交流电变为低压的直流电后供给比较判断电路(2)和执行电路(3)使用。
如见图2所示，取样电路(1)包括有插座照明取样电路以及空调器取样电路。在插座照明取样电路中，LHA为插座电路和照明电路的取样电流互感器；整流滤波稳压电路由桥式整流器D1-D4、电容C1、C2，电阻R1、稳压二极管DW、可变电阻W1组成，相应于该插座照明电路的比较判断电路(2)中，第一级比较器电路由比较器IC1、试验按钮YA(5)，可变电阻W2、W3、直流电源EC(+12V)、二极管D5、D6组成；RC充放电电路由电阻R2、R3、电容C8组成；第二级比较器电路由比较器IC2、可变电阻W4、直流电源EC(+12V)、二极管D7组成。这里第二级比较器即后一级比较器的输入端连接在第一级比较器即前一级比较器的输出信号充放电的电容上，在空调器取样电路中LHB为空调器取样电路的取样电流互感器，其整流滤波稳压电路由桥式整流器DB1-DB4、电容DB1、CB2、电阻RB、稳压二极管DWB、可变电阻WB1组成；与空调器取样电路相应的比较器判断电路(2)由比较器ICB、试验按钮YB(6)、可变电阻WB2、WB8、直流电源EC(+12V)、二极管DB组成。
比较器IC1、IC2、ICB都为集成块，其集成电路的正极都接+EC(+12V)，负极都接地线。试验按钮YA(5)、YB(6)都为常开触头。取样电流互感器LHA、LHB可根据用户报装的不同用电容量，由供电部门进行安装或调换，装好后加以封印。
工作原理当电路接上负荷通电后，因为火线穿过取样电流互感器LHA，使感应出取样电流，送到整流滤波稳压电路，产生一个直流电压，再送到第一级比较器IC1的(+)端，进行比较。正常用电时，比较器IC1的(+)端电位低于(-)端电位，故第一级比较器电路输出端电压UA1为低电位。当用户在插座中插入的负荷如电取暖器超容量运行时，取样电流大，经过整流滤波稳压后的电压也高，使比较器IC1的(+)端电位高于(-)端电位，经比较输出的UA1为高电位，此高电位的信号电压UA1输入执行电路，指令第一级执行电路来切断插座电路，使插入的负荷如电取暖器不通电，从而使整个电路的负荷下降，因此有效地保护了电路。这时，用户就应拔掉插座中的过大的负荷或者减小负荷，节约用电，按额定容量用电。
如果切断插座电路的电源，整个电路的用电总容量仍大于额定容量，那么，取样电流值仍很大，使UA1仍为高电位；这时，高电位的UA1就通过R3向C3充电，当电容C3上的电压升高，此升高的电压输送到第二级比较器IC2的(+)端，使(+)端电位高于(-)端电位，使第二级比较器电路的输出信号电压UA2为高电位，此高电位的UA2送到执行电路，指令其执行电路来切断照明电路，使其不通电。从而使整个电路的负荷下降，起到保护电路、安全用电、节能用电的作用。这样，有效地控制和限制了用户的超容量用电。而且，在设计和安装中，要将容易引起事故的或次要的负荷电路安排由第一级比较器电路输出的信号电压UA1来控制，而将重要的或主要的负荷电路安排由第二级比较器电路输出的信号电压UA2来控制。这样，当电路超容量用电时，电力节能保安器就先切断容易引起事故的或次要的电路，如使电取暖器不通电；而后切断的是重要的或主要的电路，如使照明电路不通电，保证一开始使重要的电路如照明电路不容易被切断，这样就可以利用照明电路的照明来及时地检查、修理故障或减小用电设备、当遇险情时，利用照明电路不容易被切断的优点，便于人们安全有序地撤退，或进行应急处理，保证了生命、财产的安全。R8、C3的充电时间大于信号电压UA1指令其执行电路切断负荷电路与电源连接的动作时间。
常开触头YA(5)为试验按钮。电路正常时，按住YA(5)使触头闭合成为电通路，调节可变电阻W2，保证使第一级比较器IC1的(+)端电位大于(-)端电位。试验时，手按YA(5)的瞬间，使UA1为高电位，从而指令其执行电路切断插座负荷电路不通电。如果手按住YA(5)不放开，高电位的UA1就通过R8向C8充电，稍后便会使第二级比较器电路的输出信号电压UA2为高电位，指令其执行电路来切断后面的重要电路，如使照明电路不通电。所以试验按钮YA(5)可以检查电力节能保安器工作是否正常。然后，按启动键，使被切断的电路恢复通电。
由于空调器的功率与用电量大，为了使供电部门能控制用户擅自安装空调器，使用户自觉地向供电部门报装空调器或用电量大的负荷，按规定交纳空调费等，所以空调器的取样电路、比较判断电路应与上述的取样电路、比较判断电路分开，如选用取样电流互感器LHB，及其整流滤波稳压电路和比较器电路，其工和原理同上所述。如果用户擅自将空调器安装在上述的插座电路和照明电路里，那么这个电路就会超容量，使电路不能正常工作。因此，必须要请供电部门来安装空调器电路，装好后，取样电流互感器LHB要被封印。常开触头YB(6)为空调器电路试验按钮，工作原理同上所述。
电路元器件参数LHA、LHB参数根据具体情况选择，以2KW容量为例，LHA选择30倍率；C1:30uF/160VC2:0.1uFR1:1KΩW1、W2、W3、W4:5.1KΩDW:2CW1IC1、IC2:DBL-324或KIA324P 3FEC:+12VR2:12.5KΩR8:9KΩC8:100uF/6.3VD1、D2、D8、D4:2CP10D5、D6、D7:2CP9如果比较判断电路(2)有多个比较器，则如图3所示该比较判断电路(2)中设有5个比较器，这里设置了5路出线，如用于1车间、2车间、3车间、4车间、5车间电路的保安控制，用户还可根据需要加设出线电路的数量，将重要的车间、关键部位的电路的保安控制安排接在后面的比较电路的出线上。其工作原理同上述图2的工作原理。
执行电路(3)采用如图4所示的12继电器控制式执行电路，在图4中TA1、TA2、TB为单向可控硅；J1、J2、J8为继电器线图；XD1(15)、XD2(12)、XD8(7)为指示灯；常闭触头QA1(14)、QA2(11)、QB(8)为启动键。
工作原理先说插座电路，当插上过大负荷如电取暖器后，电路超容量→UA1高电位→单向可控硅TA1导通→继电器线圈J1通电，指示灯XD1亮，继电器动作→使继电器控制的插座电路负荷如电取暖器不通电源。
由于单向可控硅TA1被触发导通后，就会一直处于导通状态，使插座电路负荷也一直不通电源。当拔掉插座电路的过大负荷，如要启动电路，需按启动键QA1(14)后→单向可控硅TA1电路被切断→继电器线圈J1不通电，指示灯XD1(15)也不亮→继电器恢复原状→插座电路通电源。
当切断插座电路中的过大负荷如电取暖器后，如果整个电路的其他负荷仍然过大→取样电流互感器的感应电流仍然大→UA1保持高电位，通过R3向C3充电，使第二级比较器的(+)端电位高于(-)端电位→UA2高电位→单向可控硅TA2导通→第二继电器线圈J2通电，指示灯XD2(12)亮，第二继电器动作→使由第二继电器控制的重要负荷电路如照明电路断开电源，从而使整个电路负荷下降。单向可控硅TA1与TA2被触发导通后会一直处于导通状态，使第一与第二继电器控制的电路也一直不通电源，如要启动电路，首先应减少用电负荷，然后按启动键QA1(14)与QA2(11)，使被切断的电路恢复通电。
空调器电路的控制原理与上述插座电路等的控制原理相同。
如果需切断大容量负荷，而12V继电器触头不能承受，可加接触器控制，如图5所示通过12V继电器的动作来控制接触器线圈的通电或断电，再利用接触器的动作来切合电路。这尤其适合厂矿使用。
图5中，T1、T2、T3、T4、T5是各路单向可控硅；U1、U2、U3、U4、U5各路均是厂矿型电力节能保安器中产生的信号电压；J(1)、J(2)、J(3)、J(4)、J(5)。是各个12V继电器线圈；XD(1)(29)、XD(2)(27)、XD(3)(25)、XD(4)(23)、XD(5)(21)是各个执行电路的指示灯；Q1(30)、Q2(28)、Q3(26)、Q4(24)、Q5(22)是各个执行电路的启动键；J(1)CK、J(2)CK、J(9)CK、J(4)CK、J(4)CK是各个12V继电器控制的常开触头。
Z1L、Z2L、Z3L、Z4L、Z5L是各个220V电源接触器的线圈；Z1CB、Z2CR、Z3CB、Z4CB、Z5CB是各个电源接触器的常闭触头。
工作原理电路正常时，U1正常→单向可控硅T1不导通→12V继电器线圈J(1)无电流，指示灯XD(1)不亮→12V继电器不动作→12V继电器常开触头J(1)CK是断开的→220V接触器线圈Z1L无电流→220V接触器常闭触头Z1CB是闭合的→第一保护电路如第一车间电路通电源。
当第一保护电路超负荷时→U1高电位→单向可控硅T1导通→12V继电器线圈J(1)通电→12V继电器动作→12V继电器常开触头J(1)CK闭合→220V接触器线圈Z1L通电→220V接触器动作→220V接触器常闭触头Z1CB断开→第一保护电路不通电源。
如需启动电路，先减小用电负荷，然后按启动键Q1(30)后→单向可控硅T1电路被切断→12V继电器线圈J(1)不通电，指示灯XD(1)(29)不亮→12V继电器恢复原状→12V继电器常开触头J(1)CK是断开的→220V接触器线圈Z1L无电流→220V接触器恢复原状→220V继电器常闭触点Z1CB闭合→第一保护电路恢复通电。
其他各个保护电路的被控制原理与上述相同。
执行电路也可合用双向晶闸管控制，如图6与图2所示，双向晶闸管有三个，分别为双向晶闸管Ⅰ、双向晶闸管Ⅱ、双向晶闸管B；XD4、XD5、XDB为各执行电路指示灯；W(1)、W(2)、TB为各路可变电阻；TA1、TA2、TB为各路单向可控硅；常闭触头QA(1)、QA(2)、Q(B)为各路启动键。
工作原理电路正常工作时，UA1正常→单向可控硅TA(1)不导通→a1点为高电位，指示灯XD4不亮→双向晶闸管1导通，插座电路通电。
当插座电路插入过大负荷后→UA1高电位→TA(1)导通，指示灯XD4亮→a1点为低电位，使双向晶闸管触发极为低电位→双向晶闸管1不导通→插座电路被切断，不通电源。
因单向可控硅TA(1)经触发导通后一直会处于导通状态，使插座电路也一直不通电源。要启动电路工作，先拔掉插座电路中的过大负荷，然后按启动键QA(1)后→TA(1)不导通→a点电位升高，指示灯XD4不亮→双向晶闸管I导通→插座电路又被启动、通电。
如图7所示为电力节能保安器内电源变压器降压整流稳压电路，它包括电容C1、二级管D1和稳压管DW。
如图8所示的电力节能保安器面板(带三个比较器)，包括总指示灯XD(18)，试验按钮YA(5)、YB(6)，指示灯XD1(15)、XD2(12)、XDB(7)启动键QA1(14)、QA2(11)、QB(8)，，进线接线盒(15)，插座电路接线盒(B)，照明电路接线盒(10、空调电路接线盒(9)和封卯螺钉(17)。
如图9所示的电力节能保安器的面板(带五个比较器)，包括进线接线盒(32)、保安器总指示灯XD(19)、试验按钮Y，指示灯XD1(29)、XD2(27)、XD3(25)、XD4(23)、XD5(21)启动键Q1(30)、Q2(28)、Q3(26)、Q4(24)、Q5(22)和出线接线盒(31)。
权利要求1.一种电力节能保安器，它包括电源降压整流稳压电路、取样电路、比较判断电路和执行电路，并且它带有操作面板，其特征在于取样电路由取样电流互感器、整流滤波稳压电路组成，取样电路取得的取样电压输入比较判决电路；比较判断电路包括比较器电路、Rc充放电电路，比较器电路可以是1个，也可以是2个或2个以上的组合，当2个或2个以上的比较器电路组合时，后一级比较器的输入端连接在的一级比较器输出信号充放电的电容上，比较判断电路对送来的取样电压经比较判断后，产生相应电信号并送到执行电路。
2.根据权利要求1所述的电力节能保安器，其特征在于比较器判断电路中有试验按扭，它连接在第一个比较器电路的输入端与直流电压之间。
3.根据权利要求1所述的一种电力节能保安器，执行电路包括启动键、继电器和单向可控硅电路，启动键和单向可控硅电路串联在一起。
4.根据权得要求1所述的一种电力节能保安器，其特征在于执行电路也可采用双向晶闸管电路。
专利摘要本实用新型公开了一种电力节能保安置,它包括电源降压整流稳压电路、取样电路、比较判断电路和执行电路,取样电路的取得的取样电压输入比较判断电路,比较判断电路对送来的取样电压经比较判断后,产生相应的电信号,并送到执行电路。本实用新型适用于家庭和厂矿企业,具有防止超负荷用电和有利节电的特点。
文档编号H02H3/10GK2309005SQ9622930
公开日1999年2月24日 申请日期1996年2月13日 优先权日1996年2月13日
发明者顾宏 申请人:顾宏