專利名稱：多功能電爐控制使用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種改進(jìn)的多功能節(jié)能限電自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，其特征是限制私燒電爐及禁用的大功率用電器使用。和保證供電區(qū)電器在高電壓或低電壓供電時(shí)得到保護(hù)，適用于嚴(yán)禁使用電爐等大功率用電器的非生產(chǎn)供電區(qū)，如集體宿舍、家屬區(qū)等。
現(xiàn)有的節(jié)能限電產(chǎn)品，是以最大分配功率指標(biāo)為量度，當(dāng)供電區(qū)使用的總功率超過(guò)分配指標(biāo)時(shí)，限電器動(dòng)作切斷電源，迫使用戶減少用電，達(dá)到節(jié)電目的。上述節(jié)電器能有效的控制用電高峰時(shí)嚴(yán)禁使用大功率用電器，但在非用電高峰時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)使用電爐等大功率禁用電器，而由于供電區(qū)總負(fù)荷并未超過(guò)分配指標(biāo)而不能限制，因此節(jié)能效果不佳。本實(shí)用新型提供一種新的產(chǎn)品，它不僅有上述功能，而且在任何時(shí)候都能限制大功率用電器的使用，限制大功率用電器的瓦數(shù)任意可調(diào)。也就是說(shuō)，無(wú)論在任何時(shí)候，當(dāng)用戶使用了超過(guò)單位規(guī)定的最高瓦數(shù)的用電器時(shí)，本控制器都能迅速切斷電源，停止供電，直到用戶將禁用電器撤去后，才能恢復(fù)正常供電，同時(shí)當(dāng)供電區(qū)需要使用超過(guò)規(guī)定瓦數(shù)的電器時(shí)，可調(diào)整為連續(xù)供電或連續(xù)斷電，可取代保險(xiǎn)或閘刀。
附圖
一為本控制器的原理框圖。
本實(shí)用新型由電流電壓傳感器、信號(hào)交直變換濾波跟蹤器、最高限額比較器、浮點(diǎn)計(jì)算與浮點(diǎn)保持器、浮點(diǎn)比較器、可斷比較分析電路、欠壓、過(guò)壓比較器、繼電器電路、指標(biāo)裝定器、直流電源等組成。
其簡(jiǎn)要工作原理是從電流電壓傳感器輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)交直變換濾波跟蹤后，分三路一路到最高限額比較器，，當(dāng)使用總功率超過(guò)最高限額時(shí)，最高限額比較器輸出高電平，通過(guò)可斷分析電路，分析非瞬時(shí)后，控制繼電器動(dòng)作切斷電源；當(dāng)沒(méi)有超過(guò)最高限額時(shí)，能連續(xù)供電；二路，經(jīng)由浮點(diǎn)計(jì)算器后與第三路分別送到浮點(diǎn)比較器的正負(fù)兩端，當(dāng)用戶使用超過(guò)規(guī)定瓦數(shù)的用電器時(shí)，浮點(diǎn)比較器輸出高電平，經(jīng)可斷分析判斷，非小功率感容性用電器后，再控制繼電器動(dòng)作切斷電源，延時(shí)一段時(shí)間后，供電判斷用戶是否將禁用電器撤去，如果撤去，則恢復(fù)用電，否則繼續(xù)斷電，迫使用戶撤去禁用電器，從而達(dá)到節(jié)電目的。同時(shí)當(dāng)供電線路出線高電壓或欠電壓時(shí)，欠壓過(guò)壓比較器輸出高電平通過(guò)繼電器切斷電源從而保護(hù)供電區(qū)家用電器不受損壞。
為保證整個(gè)控制器安全可靠工作，又采用一些其它必要的保護(hù)電路。
附圖二為本控制器的電路圖。
其工作原理是從電流電壓傳感器輸出的與供電區(qū)使用負(fù)荷成比例的信號(hào)電壓，經(jīng)全橋整流，R1、R2、C1、C2濾波后送到由A1組成的電壓跟隨器，從電壓跟隨器輸出的信號(hào)電壓分三路一路送到最高限額比較器B1的負(fù)輸入端，當(dāng)其電位高于正輸入端電位時(shí)，則B1比較器輸出高電平，經(jīng)D1對(duì)C7充電，當(dāng)C7兩端電位上升到一定程度后，電壓跟隨器A4輸出使得J1吸合，斷開(kāi)雙數(shù)觸點(diǎn)接通單數(shù)觸點(diǎn)，單數(shù)觸點(diǎn)接通，使得J2工作，斷開(kāi)供電區(qū)電源，從而達(dá)到最高限制的目的，斷電后，B1輸出為低電平，但由于二極管特性，C7兩端電荷經(jīng)R14放電，當(dāng)A3輸出電壓逐漸下降到小于繼電器J1釋放電壓時(shí)，J1恢復(fù)雙數(shù)接通，單數(shù)斷開(kāi)，又使J2恢復(fù)，整個(gè)電路又恢復(fù)供電。當(dāng)總負(fù)載仍然最于最高限制瓦數(shù)，則B1再次出現(xiàn)高電平，控制器再次動(dòng)作，切斷電源，直到用戶減少負(fù)載，才能恢復(fù)正常供電。調(diào)整裝定電阻R17可改變不同的最高限制功率。
第二路送到浮點(diǎn)比較器的負(fù)輸入端；第三路經(jīng)J1雙數(shù)觸點(diǎn)，R3、C5延時(shí)后送到由A2組成的電壓跟隨器，則由電壓跟隨器輸出C5兩端電壓，此電壓送到浮點(diǎn)加法器A3，A3的另一輸入為最大限制瓦數(shù)裝定電路的輸出，因此從A3的輸出為裝定電阻R15中間點(diǎn)與C5兩端電壓之和。A3的輸出作為浮點(diǎn)比較器的正輸入。當(dāng)供電區(qū)，沒(méi)有新增負(fù)荷時(shí)，A3的輸出為A1輸出與R15中間點(diǎn)電位之和，因此浮點(diǎn)比較器的正入端電位大于負(fù)輸入端電位，其差為R15中間點(diǎn)電位當(dāng)用戶突然增加一個(gè)負(fù)載時(shí)，則從電流電壓互感器輸出的電壓有一個(gè)突增。因此A1的輸出猛增，其增量與新加負(fù)載功率相對(duì)應(yīng)。若所加負(fù)載功率小于規(guī)定瓦數(shù)時(shí)，A1輸出猛增后仍小于A3輸出，因此，浮點(diǎn)比較器仍然輸出低電平，當(dāng)新加負(fù)載超過(guò)規(guī)定瓦數(shù)時(shí)，A1的輸出猛增，將大于A3輸出，使得浮點(diǎn)比較器B2輸出為高電平。經(jīng)D2對(duì)C7充電，經(jīng)延時(shí)t1秒排除非小于規(guī)定瓦數(shù)容感性負(fù)載后，J1、J2相繼接通。斷開(kāi)供電區(qū)電源，J1接通后，由J1控制的從A1輸出到R3的電路斷開(kāi)，則由C5組成的記憶電容將保持?jǐn)嚯娗肮╇妳^(qū)未加禁用電器前的使用總功率，通過(guò)A2輸出經(jīng)A3加到浮點(diǎn)比較器B2的正輸入端以保證禁用電器撤去后恢復(fù)供電時(shí)，所有使用電器能一次接通并不斷電；但為防止斷電后部分合理使用電器撤去后讓出較大功率，使得禁用電器在沒(méi)有撤去時(shí)，又能恢復(fù)供電，特在C5兩端并聯(lián)R4大電阻使C5兩端電位適當(dāng)下降，下降幅度以小于R15中間點(diǎn)電位，使得A3的輸出在第二次恢復(fù)供電時(shí)略大于斷電前未加禁用電器時(shí)A1的輸出，從而保證禁用電器撤去后立即恢復(fù)供電。但當(dāng)禁用電器未撤去時(shí)，恢復(fù)供電后由于A1輸出大于A3輸出因此B2將再輸出為高電平，經(jīng)分析后再次斷電，直到用戶將禁用電器撤去后，才能自動(dòng)恢復(fù)供電。通過(guò)改變R15中間點(diǎn)的位置則可限制不同瓦數(shù)的電器。
由于我國(guó)供電緊張，經(jīng)常停電，停電后C5兩端電壓將降到零，為保證再一次供電時(shí)，由于供電區(qū)許多電器處于接通位置，來(lái)電瞬間造成很大的起動(dòng)電流，在來(lái)電瞬間也相當(dāng)于增加一個(gè)禁用的大電器，而且當(dāng)供電區(qū)較大時(shí)，這個(gè)起動(dòng)功率往往大于規(guī)定最高限制瓦數(shù)，造成無(wú)法供電，為保證第一突然來(lái)電時(shí)整個(gè)供電區(qū)所有處于接通位置的電器起動(dòng)，特加浮點(diǎn)起動(dòng)補(bǔ)償電路。補(bǔ)償電路由R16、C4組成，其補(bǔ)償原理是當(dāng)突然來(lái)電時(shí)，控制器電源電壓將猛增至規(guī)定值U，此時(shí)電壓通過(guò)R16的上端(接電源上端)，C4、R15下端(接地端)形成充電電路，而在R15的中間點(diǎn)形成突然來(lái)電時(shí)的高電位，改變R16的阻值，可改變R15中間點(diǎn)的起動(dòng)電位。R16的裝定通過(guò)對(duì)供電區(qū)可能處于接通位置用電器的功率估算。
本實(shí)用新型可以制成三相控制，其原理相同，只是可根據(jù)三相供電區(qū)每相供電范圍的不同，實(shí)施不同的裝定。當(dāng)三相供電區(qū)每相負(fù)載區(qū)范圍要求一致時(shí)，除采用同一電源外，其裝定器可采用一個(gè)，其它控制電路相同。當(dāng)某相出現(xiàn)超功率用電或使用禁用電器時(shí)，控制器動(dòng)作切斷該相供電區(qū)供電，直到該相區(qū)恢復(fù)正常使用為止。
本控制器的欠壓、過(guò)壓保護(hù)功能是這樣完成的，當(dāng)供電線路出現(xiàn)高壓時(shí)，電源變壓器輸出電壓上升，此時(shí)由B3組成的過(guò)壓比較器負(fù)輸入端輸入電壓上升并超過(guò)R19與R20中間點(diǎn)的電位時(shí)，B3輸出高電平經(jīng)R22、D3對(duì)C5充電，使得J1、J2斷開(kāi)切斷電源，當(dāng)供電線路出現(xiàn)低壓時(shí)，此時(shí)由B4組成的欠壓保護(hù)器正輸入端電位下降至低于R19與R20中間點(diǎn)的電位時(shí)，B4輸出高電平，通過(guò)J1、J2切斷電源，從而達(dá)到保護(hù)供電區(qū)家用電器的目的。
本控制器的工作狀態(tài)可通過(guò)K1的位置不同來(lái)確定，當(dāng)K1處于F點(diǎn)高電位時(shí)，供電區(qū)處于停止供電狀態(tài)，控制器相當(dāng)干閘刀開(kāi)關(guān)。當(dāng)K1位于E點(diǎn)時(shí)，由于E點(diǎn)電位為零，因此本控制器將不能使J1、J2動(dòng)作，因而處于連續(xù)供電狀態(tài)。當(dāng)K1位于D點(diǎn)時(shí)，本控制器處于限制保護(hù)工作狀態(tài)。
上述控制器為繼電控制。由于本發(fā)明J1采用雙組轉(zhuǎn)換繼電器，因此控制開(kāi)關(guān)可采用雙向可控硅或接觸器等。
由于本控制器從傳感器中取得的信號(hào)很微弱，因此相同的控制板可控制不同功率的供電區(qū)，最大可達(dá)1000安培。
當(dāng)供電區(qū)出現(xiàn)短路時(shí)，本控制器能在瞬間切斷電源。
由于本發(fā)明全部采用集成電路，沒(méi)有一個(gè)三極管，因此具有體積小，可靠性高，功耗小的特點(diǎn)。體積、功耗、造價(jià)與現(xiàn)行采用機(jī)械式或微分法限電器相比降低3－4倍。而且又增加欠壓過(guò)壓保護(hù)功能，最大控制范圍無(wú)限制。
權(quán)利要求1.由電流電壓傳感器、交直變換濾波器、最高限額比較器、浮點(diǎn)計(jì)算與保持器、浮點(diǎn)比較器、可斷分析電路、欠壓過(guò)壓保護(hù)電路，指標(biāo)裝定器和電源電路組成的多功能電爐控制使用器其特征是a、其最高限額比較器的正輸入端電位連續(xù)可調(diào)，b、浮點(diǎn)比較器的正輸入端電位隨負(fù)載使用功率浮動(dòng)，c、采用繼電器的遲滯特性，構(gòu)成斷電延時(shí)電路，d、采用的浮點(diǎn)補(bǔ)償連續(xù)可調(diào)，e、可斷分析電路能分離感容與存阻性負(fù)載，f、直流電源電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可變，g、過(guò)壓、欠壓指標(biāo)可變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由延時(shí)電阻R3與快速返回二極管D5構(gòu)成的并聯(lián)電路，其特征是當(dāng)A1輸出猛增時(shí)A2輸出延時(shí)增長(zhǎng)，而當(dāng)A1輸出下降時(shí)A2輸出與之相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由J1控制的由A1輸出到C5及R4組成的放電回路，其特征是a、保持記憶斷電前未加禁用電器的負(fù)載功率，b、保證A3的輸出在第二次接通時(shí)略大于A1斷電前未加禁用電器的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由R15、R16、R17、組成的裝定電路，其特征是a、最高限額與限制單一電器瓦數(shù)連續(xù)可調(diào)，b、最大起動(dòng)功率連續(xù)可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由D1、D2、D3、D4組成的反向斷開(kāi)與C7組成的保持器，及R14組成的放電器回路，可保證A4輸出的下降率不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述裝置，其斷電間隔任意可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由R10或R11與C7組成的延時(shí)電路，其特征是能分離出小于規(guī)定瓦數(shù)的感容性負(fù)載與大于規(guī)定瓦數(shù)的純阻性負(fù)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，由三個(gè)相同電路構(gòu)成的三相控制器，其特征是a、同一電源，b、同一限電指標(biāo)裝定器或不同一限電指標(biāo)裝定器均可。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其斷電開(kāi)關(guān)適用于繼電器、可控硅、接觸器等。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種全新的節(jié)能、限電、禁用大電器使用的多功能控制開(kāi)關(guān)，其特征是限制與禁止私燒電爐及使用大功率電器。由于本控制器采用浮點(diǎn)比較與固定比較原理。因此具有控制供電區(qū)最高使用功率與使用單一電器最高瓦數(shù)任意可調(diào)。由于控制器全部采用集成電路，因此具有體積小，可靠性高，功耗小等特點(diǎn)，體積和造價(jià)與現(xiàn)行功率因數(shù)法相比降低70％，最大控制范圍無(wú)限等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H3/10GK2063305SQ9020093
公開(kāi)日1990年10月3日 申請(qǐng)日期1990年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月22日
發(fā)明者云永利, 李蘭英 申請(qǐng)人:云永利, 李蘭英