專利名稱：插卡式電度表的控制電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種插卡式電度表的控制電路系統(tǒng)。
目前，插卡式電度表已開始普及使用，插卡式電度表是用于對用戶端用電量進行實時控制，采用預付費方式。如

圖1所示，一般民用的IC卡電度表1對主回路的控制都是采用繼電器控制主回路，在IC預付費電度表中，相線12上連接一個繼電器13的常開接頭，由電表回路繼電器13控制，中性線11直接連通。由于繼電器13裝在電度表內(nèi)，而電度表1的內(nèi)部空間有限，所以只能選用小型繼電器。而小型繼電器的接點容量小，當主回路中發(fā)生過載、短路故障時，繼電器13很難承受過載，短路引起的大電流而可能被燒毀，一旦繼電器發(fā)生故障，現(xiàn)場無法修理，電度表1只能停止運行，在這種情況下，只能停止為用戶供電或臨時甩電表供電。這是目前IC卡電度表普遍存在的一大難題，并影響大量推廣使用。另一方面，如選用目前市場上的微型斷路器2與IC卡電度表1配合使用來克服以上障礙的話，其主要問題是普通微型斷路器不能由電度表控制分斷電路，而且普通微型斷路器2一般不具有分勵脫扣的功能，如需要分勵，就要外加分勵脫扣器。而外加的分勵脫扣器一般不具有延時功能，而且不能連續(xù)工作(連續(xù)工作將會燒毀動作線圈)。另外，在微型斷路器與IC卡電度表之間還必須連接信號線，由于微型斷路器連接在電度表之外，由于信號線外露，很容易被破壞。如果信號線被破壞，IC卡電度表將不能對用戶端用電進行控制。如圖2所示，其為現(xiàn)有微型斷路器的示意圖，現(xiàn)有的微型斷路器由上下接線端子21、27、觸頭裝置22、滅弧裝置23、機構(gòu)24、雙金屬元件26、磁脫扣裝置25等組成。其工作原理如下由上接線端子21接入待控制電路的電流，該電流通過觸頭裝置22、雙金屬元件26、磁脫扣裝置25，由下接線端子27引出；當電流超過額定電流值(過載)時，會導致雙金屬元件26受熱，而彎曲，引起斷路機構(gòu)24動作，使觸頭裝置22的一觸頭打開，即可分斷電路；當線路出現(xiàn)短路現(xiàn)象時，會導致磁脫扣裝置25動作，引起斷路機構(gòu)24動作使觸頭打開，即可分斷電路。其中，雙金屬元件26及其工作原理如下如圖6-8所示，雙金屬元件26由一種復合金屬材料制成，它是由兩層具有不同溫度線膨脹系數(shù)的金屬或合金材料結(jié)合而成。雙金屬元件具有特殊性能一熱敏感性，即隨溫度變化而產(chǎn)生不同程度的彎曲變形，因而又稱做熱敏雙金屬，利用雙金屬元件26受熱彎曲的特性，達到分斷電路的目的。
本發(fā)明的目的在于提供一種可減少預付費電度表線路故障的電度表控制電路系統(tǒng)。
為達到上述目的本發(fā)明采取如下措施本發(fā)明的電路系統(tǒng)中采用具有延時作用斷路器，其通過一控制信號線控制電路的分斷，在斷路器中，在雙金屬片上固定了一種熱敏陶瓷元件，熱敏陶瓷元件的主要特性是其電阻率隨溫度上升至開關(guān)溫度時，會急劇增長幾個數(shù)量級，利用這種特性對雙金屬片進行加熱，即可實現(xiàn)過流保護，又可實現(xiàn)過熱保護及延時的目的。
本發(fā)明的采取如下具體電路本發(fā)明的插卡式電度表的控制電路系統(tǒng)，包括一插卡式電度表、一斷路器及從交流電源引出的中性線、相線；斷路器包括上下接線端子、觸頭裝置、滅弧裝置、斷路裝置、雙金屬元件、磁脫扣裝置；所述中性線、相線經(jīng)插卡式電度表連接到斷路器，斷路器的輸出端連接到用戶；其特征在于電度表及斷路器之間連接有一控制信號線；斷路器還包括一控制電路及一熱敏陶瓷元件；斷路器中，上接線端子、觸頭裝置、雙金屬元件、磁脫扣裝置及下接線端子依次連接；斷路裝置的兩端分別與磁脫扣裝置及觸頭裝置連接；滅弧裝置連接到觸頭裝置；控制信號線連接到控制電路；控制電路連接熱敏陶瓷元件。
其中，所述電度表中，中性線及相線分別直接穿過；信號線的一端連接相線，另一端串接一個繼電器的常開觸頭；控制電路中設有一繼電器；熱敏陶瓷元件固定在雙金屬元件上，熱敏陶瓷元件與繼電器的一常閉觸頭串接，并跨接在用戶端的中性線及相線上。
其中，所述熱敏陶瓷元件由具正溫度系數(shù)電阻率的材料制成。
其中，所述熱敏陶瓷元件由鐵電半導體多晶材料制成。
其中，所述熱敏陶瓷元件由鈦酸鋇制成。
其中，所述所述斷路器的延時時間大于1秒。
結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)特征詳細說明如下圖1現(xiàn)有插卡式電度表的控制電路系統(tǒng)的電路圖；圖2現(xiàn)有微型斷路器的電路方框圖；圖3本發(fā)明插卡式電度表的控制電路系統(tǒng)的電路圖；圖4本發(fā)明中微型斷路器的電路方框圖；圖5、6本發(fā)明中微型斷路器的雙金屬元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7本發(fā)明中斷路器的組裝示意圖。
如圖3所示，本發(fā)明的IC卡預付費電度表的電路系統(tǒng)包括插卡式電度表1、斷路器2，其中，中性線11、相線12經(jīng)插卡式電度表1連接到斷路器2，斷路器2的輸出端連接到用戶3。在電度表1中，中性線11、相線12都直接連通；在相線12上引出一個信號線20；在信號線20串接一個繼電器14的常開觸頭，由繼電器14控制(去除原表內(nèi)的主回路繼電器13)。
如圖4所示，本發(fā)明的斷路器2是在原斷路器基礎上增加了一個控制電路31及與控制電路31連接的熱敏陶瓷元件32；即本發(fā)明的斷路器2包括上下接線端子21、27、觸頭裝置22、滅弧裝置23、機構(gòu)24、雙金屬元件26、磁脫扣裝置25、一控制電路31及熱敏陶瓷元件32；熱敏陶瓷元件(Positive Temperature Coefficient ofResistivity-PTCR)32固定在雙金屬元件26上；熱敏陶瓷元件32的外形尺寸由微型斷路器2中的空間大小、控制電路的電流等級及所需的加熱阻值所決定。這種材料是以BaTiO3為主要成份，采用陶瓷工藝制成的鐵電半導體多晶材料。熱敏陶瓷元件32經(jīng)繼電器313的常閉觸頭315跨接在用戶3端的中性線11及相線12上?？刂齐娐钒◣Сｉ]觸點的繼電器313、電阻312、電容314等必要的電器元件，控制電路31與位于電表內(nèi)的繼電器15控制的信號線14連接，用于控制對熱敏陶瓷元件32是否加熱。當整個系統(tǒng)正常時，表內(nèi)繼電器15的線圈有電流通過，其常開觸頭閉合，導致其控制的信號線14有信號，信號傳至控制電路31中，控制電路31中的繼電器313的線圈有電流通過，繼電器313的常閉觸點打開，沒有電壓加在熱敏陶器元件26上，附加熱敏陶瓷元件32的雙金屬元26未被加熱，雙金屬元件保持正常，本發(fā)明中的斷路器2不動作而保持常態(tài)；當整個系統(tǒng)不正常時(需將電路分斷或表內(nèi)故障)，表內(nèi)繼電器15的線圈沒有電流通過，其常開觸頭打開，導致其控制的信號線14無信號，控制電路31中的繼電器313無電流通過，繼電器313的常閉觸頭315閉合，有電壓加在熱敏陶瓷元件32上，雙金屬元件26被加熱，呈彎曲狀，推動斷路裝置24動作，即打開觸頭裝置22中的觸頭221，分斷整個電路。
當控制信號線14被破壞時，也會導致信號線14失去信號，也會分斷整個用戶3的電路。
如果整個電路系統(tǒng)停電，雖然表內(nèi)的繼電器15不供電，常開觸點打開，信號中斷，但是主回路11、12電源電壓也為零(總電路不供電)，即沒有電壓加在熱敏陶瓷元件32上，即斷路器2處于接通狀態(tài)。而一旦系統(tǒng)恢復正常，雖然控制電路的電源電壓得到恢復，但是由于本發(fā)明中的斷路器2是利用雙金屬元件26的彎曲來推動斷路機構(gòu)動作，所以只要控制熱敏陶瓷元件32的發(fā)熱量(即功率)，就能控制斷路器2分斷電路時間大于電表發(fā)出信號時間，使本發(fā)明的斷路器2不分斷整個電路，達到延時分勵脫扣的目的，使整個系統(tǒng)保持正常工作狀態(tài)。
由于本發(fā)明系統(tǒng)中，斷路器2具有延時分勵脫扣的功能，正由于本發(fā)明在斷路器2的雙金屬元件26覆上一種熱敏陶瓷元件32(其為一種鐵電半導體多晶材料)，當需要斷路器2分勵脫扣時，給熱敏陶瓷元件32加電壓，使其產(chǎn)生熱量，達到其開關(guān)溫度約180±10％度，導致雙金屬元件26彎曲，直到雙金屬元件26彎曲到能斷路裝置動作，使斷路器2分斷電路，因雙金屬元件26彎曲需要一定的時間，因此只要控制陶瓷元件32的功率，就能得到所需要的延時時間。利用這種功能可以進行遠程控制和配合選擇。而且這種功能是通過簡單地改造現(xiàn)有的微型斷路器即可得到，不必重新設計及制造，同時也不會影響微型斷路器的其它功能。
如圖3、4所示，熱敏陶瓷元件32被焊接在雙金屬元件26的上端，以便傳遞熱量。在正常狀態(tài)下，由上接線端子25接入電流，電流通過觸頭裝置22、雙金屬元件26、磁脫扣裝置25，由下接線端子27引出。如果此時控制電路31中有信號，控制電路31中的常閉觸頭315打開，即沒有電壓加在熱敏陶瓷元件32上，這樣雙金屬元件23得不到額外的熱量，雙金屬元件23就不會彎曲，這樣斷路器2保持正常，對用戶3保持正常供電；如果控制電路31中信號被解除，或信號線14被破壞，控制電路31中的常閉觸頭315閉合，電壓加在熱敏陶瓷元件32上，這樣雙金屬元件23就獲得了熱量，變彎曲，推動斷路機構(gòu)24動作，導致觸頭裝置22中的觸頭221打開，分斷用戶電路。
如圖3所示，當IC卡預付費電度表1中，顯示用戶的用電額度已用完或IC卡預付費電度表1內(nèi)部有故障時，表內(nèi)的繼電器15的線圈無電流通過，其常開觸頭151打開，導致其控制的信號線14失去信號，斷路器2內(nèi)控制電路31中的繼電器313的線圈無電流通過，繼電器313的常閉觸頭315閉合，有電壓加在熱敏陶瓷元件32上，雙金屬元件26即得到熱量，呈彎曲狀，推動斷路機構(gòu)24動作，即打開觸頭裝置22中的觸頭221、222，使斷路器2分斷用戶3的電路。如果整個電路系統(tǒng)停電，雖然表內(nèi)的繼電器15得不到電，但是，因總電路系統(tǒng)停電，沒有電壓加在熱敏陶瓷元件32上，即本斷路器2即處于接通狀態(tài)。這樣一旦系統(tǒng)恢復正常，雖然控制電路31的電源電壓得到恢復，但是由于IC卡預付費電度表1通過控制信號線14發(fā)出信號的時間需要500ms，在選擇PCT時使斷路器2的動作時間大于1秒，因此，在這段時間間隔內(nèi)，本斷路器2不會分斷整個電路，達到延時分勵脫扣的目的，使整個系統(tǒng)保持正常工作狀態(tài)。
如圖5、6所示，本發(fā)明的實施例中，雙金屬元件26包括相疊置的雙金屬片61、固定在雙金屬片61外部的熱敏陶瓷元件32、包敷在熱敏陶瓷元件32外部的收縮軟管62、與熱敏陶瓷元件32連接并導出的導線64、用于固定金屬片61的支撐65及用于將導線64導接在控制電路中的插針66；金屬片61的端部設有突出的推動點611；本發(fā)明中熱敏陶瓷元件32可焊接或粘接在雙金屬元件26上，本實施例中是采取焊接的方式，將熱敏陶瓷元件32固定在雙金屬元件26上。
如圖7所示，其為本發(fā)明中斷路器的組裝示意圖；本發(fā)明中的斷路器2是在現(xiàn)有斷路器的基礎上經(jīng)改進得來的，如圖所示，本斷路器包括上接線端子21、觸頭裝置22、滅弧裝置23、機構(gòu)24、雙金屬元件26、磁脫扣裝置25，上述組成部分與現(xiàn)有的斷路器結(jié)構(gòu)是相同的，本發(fā)明主要是在雙金屬元件26上加設了熱敏陶瓷元件32，這一部分的結(jié)構(gòu)如圖5、6所示；在斷路器的右下方裝入了控制電路31(如圖3所示)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下效果本發(fā)明由于在電度表的電路系統(tǒng)中加裝了斷路器，還具有附加延時分勵脫扣的功能，當電度表出現(xiàn)電路故障或用戶用電額度已滿，分斷電路不會造成供電部門丟失電量。使電度表經(jīng)一信號線就可實現(xiàn)對用戶端的供電控制，這樣不僅大大減少了電路故障，而且可實現(xiàn)不用分斷整個電路，而達到延時分勵脫扣的目的，是整個系統(tǒng)保持正常工作；如果用戶甩電表用電，由于電表無電，則控制信號線沒有信號，這時斷電器將分斷整個電路，即可防止不交費用電。
權(quán)利要求
1.一種插卡式電度表的控制電路系統(tǒng)，包括一插卡式電度表、一斷路器及從交流電源引出的中性線、相線；斷路器包括上下接線端子、觸頭裝置、滅弧裝置、斷路裝置、雙金屬元件、磁脫扣裝置；所述中性線、相線經(jīng)插卡式電度表連接到斷路器，斷路器的輸出端連接到用戶；其特征在于電度表及斷路器之間連接有一控制信號線；斷路器還包括一控制電路及一熱敏陶瓷元件；斷路器中，上接線端子、觸頭裝置、雙金屬元件、磁脫扣裝置及下接線端子依次連接；斷路裝置的兩端分別與磁脫扣裝置及觸頭裝置連接；滅弧裝置連接到觸頭裝置；控制信號線連接到控制電路；控制電路連接熱敏陶瓷元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電度表中，中性線及相線分別直接穿過；信號線的一端連接相線，另一端串接一個繼電器的常開觸頭；控制電路中設有一繼電器；熱敏陶瓷元件固定在雙金屬元件上，熱敏陶瓷元件與繼電器的一常閉觸頭串接，并跨接在用戶端的中性線及相線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述熱敏陶瓷元件由具正溫度系數(shù)電阻率的材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述熱敏陶瓷元件由鐵電半導體多晶材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述熱敏陶瓷元件由鈦酸鋇制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述斷路器的延時時間大于1秒。
全文摘要
一種插卡式電度表的控制電路系統(tǒng),包括一電度表、一斷路器及從交流電源引出主電路的中性線、相線;斷路器中增加一控制電路及一熱敏陶瓷元件;中性線、相線經(jīng)電度表連接到斷路器,斷路器連接用戶端;電度表及斷路器間連接一控制信號線;電度表中,信號線的一端連接相線,另一端串接一繼電器的觸頭;控制電路中設有一繼電器;熱敏陶瓷元件固定在雙金屬元件上,其與繼電器的一觸頭串接,跨接在主回路上。本電路系統(tǒng)可大大減少電路故障。
文檔編號G07F15/02GK1271862SQ9911032
公開日2000年11月1日 申請日期1999年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月23日
發(fā)明者王農(nóng) 申請人:北京Abb低壓電器有限公司, 中國華北電力集團公司北京供電公司, 北京博爾節(jié)能設備技術(shù)開發(fā)有限責任公司