專利名稱：自控限電式單相電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相電度表。
背景技術(shù)：
單相電度表自問世以來，以其準(zhǔn)確和直觀的計(jì)量方式，廣泛應(yīng)用于單相電力供電線路中?，F(xiàn)單相電度表已由早期的電磁感應(yīng)式計(jì)量，發(fā)展為電子式計(jì)量及插卡預(yù)繳式等智能型計(jì)量方式，使其結(jié)構(gòu)更趨合理，外觀更加精美，功能加更完善。但美中不足的是，不管哪類電度表，由于它不具備超載保護(hù)功能，用戶在使用家用電器過程中(或意外情況下)，常常因無意超載(或短路)而燒毀家電設(shè)備、電氣線路及電度表，甚至導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的事時(shí)有發(fā)生。所以增加電度表的限電保護(hù)功能，已是刻不容緩的技術(shù)課題。
現(xiàn)有的電磁式電度表工作原理如下利用電流線圈和電壓線圈所產(chǎn)生的互感磁場，推動(dòng)鋁轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載大時(shí)，所產(chǎn)生的磁場就大，鋁轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)就快，反之則慢。轉(zhuǎn)盤上的蝸桿螺絲，帶動(dòng)計(jì)數(shù)器上的齒輪旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行電能計(jì)量。
現(xiàn)有的電子式電度表工作原理如下由分壓器獲取電壓采樣信號，分流器獲取電流采樣信號，經(jīng)乘法器運(yùn)算后取得電壓與電流的乘積信號，再通過頻率變換，產(chǎn)生一個(gè)與電壓電流乘積成正比的計(jì)數(shù)脈沖信號，經(jīng)過分頻處理和功率放大，最后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，進(jìn)行電能計(jì)量。
目前，不論是電磁式或電子式單相電度表，也不管它的種類怎么多樣化，它的職能只是準(zhǔn)確記錄和如實(shí)反映用戶耗電量的多少，而它所缺乏的是對自身、對電力線路和對用戶家用電器的保護(hù)，這也正是它的缺陷所在，因此會(huì)導(dǎo)致它在超載或其它異常情況下工作時(shí)，就有可能發(fā)生自身被燒毀或電力線路或家電被燒毀的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種自控限電式單相電度表，它能預(yù)防在線時(shí)長期超載運(yùn)行，讓其更加智能化服務(wù)于千家萬戶，徹底杜絕因過流而引起的電度表、家電、電力線路發(fā)熱燃燒和由此而引發(fā)的火災(zāi)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案是一種自控限電式單相電度表，在不影響原有功能、原有結(jié)構(gòu)及外殼尺寸的情況下，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上，內(nèi)置自控限電電路，增加自控限電功能，自控限電控制電路由檢測電路、運(yùn)放比較電路、延時(shí)電路、開關(guān)電路和執(zhí)行電路等單元組成，自控限電控制電路具有超載檢測、自控限電、電源控制、穩(wěn)壓等功能，以達(dá)到電度表在超載、過載、短路時(shí)快速保護(hù)之目的，消除安全事故隱患。
超載檢測功能將過載檢測線圈穿在電度表內(nèi)部相線回路上。這樣電度表在運(yùn)行過程中，有二次電壓信號輸出，送入自控限電控制電路進(jìn)行比較。過載檢測線圈實(shí)為環(huán)形電壓互感器，是由高強(qiáng)度漆包線在環(huán)形鐵芯上繞制而成磁環(huán)線圈。
自控限電功能由運(yùn)放比較電路、延時(shí)電路、開關(guān)電路組成的電路具有自控限電功能。采用先進(jìn)的元器件和成熟的電子電路，組成可靠的自控限電控制電路，處理由過載檢測線圈拾取的電壓信號。當(dāng)這個(gè)信號超過予定值時(shí)，自控限電電路工作，推動(dòng)執(zhí)行繼電器切斷電源。當(dāng)負(fù)載減少至一定值時(shí)，延時(shí)電路在延時(shí)一段時(shí)間后，重新接通電源，向用戶供電。
執(zhí)行電路由執(zhí)行繼電器構(gòu)成，執(zhí)行繼電器主要負(fù)責(zé)電度表電源的控制。當(dāng)其線圈上有控制電壓通過時(shí)，就會(huì)吸合，從而切斷電度表電源輸出。選用相應(yīng)規(guī)格的執(zhí)行繼電器，以適合不同規(guī)格的電度表的需要。在本電路中，執(zhí)行繼電器一直處于等待狀態(tài)，只有在負(fù)載超載時(shí)才能工作，所以平時(shí)不耗電。
電源控制電路為一穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路采用1.5W超小型電源變壓器變壓，經(jīng)橋式整流器整流，通過穩(wěn)壓集成電路穩(wěn)壓，經(jīng)電容濾波輸出平穩(wěn)12V直流電，供電路使用。在感應(yīng)式電度表中使用時(shí)，為了不影響旋轉(zhuǎn)磁場，電源變壓器可用非磁性金屬片接地隔離。
本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果如下1、在負(fù)載超過預(yù)定范圍時(shí)，能在少于0.5秒鐘內(nèi)自動(dòng)快速切斷電源，有效地保護(hù)電表本身及電力線路和用電器，避免由此所引發(fā)的意外事故。并且，能在減負(fù)后的30秒鐘后自動(dòng)恢復(fù)電力供應(yīng)。
2、可以廣泛地應(yīng)用于大、中、小學(xué)校學(xué)生宿舍、商場店鋪、各類公寓住所、出租房和臨時(shí)房屋的供電計(jì)量。具有節(jié)約能源，新穎實(shí)用，安全可靠等獨(dú)特功能，是重點(diǎn)消防對象的最佳選擇。
3、能根據(jù)用戶需要，預(yù)置用電功限，有效遏制了盲目用電或惡意用電的消費(fèi)觀念(有些人保險(xiǎn)絲斷后用銅絲鐵絲代替)，強(qiáng)迫用戶養(yǎng)成節(jié)約用電的習(xí)慣，有利于緩解全國電力供應(yīng)緊張的局面。
4、其最大特點(diǎn)是具有電能計(jì)量、限電節(jié)能和開關(guān)保險(xiǎn)的三大基本功能，且耗電甚微，靜態(tài)少于15mA，動(dòng)態(tài)約為50mA-80mA(即超載保護(hù)時(shí))。
5、對生產(chǎn)廠家來說，利用現(xiàn)有的和成熟的電度表生產(chǎn)技術(shù)條件及原材料半成品，在原有的基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，即可按現(xiàn)有規(guī)格大批量投產(chǎn)。
使用場合一拿一只3-10A的普通單相電度表來說，它正常工作時(shí)最大的可允許功率為2.2KW左右，若裝置在一個(gè)有4人的學(xué)生宿舍里，按學(xué)生現(xiàn)有的生活條件，除了照明燈具外，還自備一些錄放音機(jī)、電動(dòng)電熱器具，特別是冬夏季用電量更是大，有時(shí)同時(shí)使用時(shí)總負(fù)載將接近或超過2KW。雖然一般電度表都配有空氣開關(guān)或保險(xiǎn)裝置，但由于氣溫變化或其它原因，往往線路在過載時(shí)起不到應(yīng)有的保險(xiǎn)作用，從而引發(fā)安全事故，那些未裝開關(guān)和保險(xiǎn)的更不用說?，F(xiàn)將其功率限定在1KW左右，既不影響一般的照明和小電器用電，又節(jié)約電能。就算用一些功率大一點(diǎn)的電器，學(xué)生也能自覺叉開電器負(fù)載使用，這樣就能保證用電的安全。
使用場合二普通單相電度表在商鋪、店面使用時(shí)，由于照明燈具多，有些店主還同時(shí)使用電熱器具，這時(shí)若是有客戶買商品，還需要通電測試一下給客戶看，假如此時(shí)電流過載很大而保險(xiǎn)又不靈，一般難以讓人察覺，這就將產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。要是裝有本自控限電電度表，則可快速切斷電源，以達(dá)到安全用電之目的。
使用場合三公寓、臨時(shí)房和出租屋也不例外，裝置本電度表后，電力消費(fèi)者就將會(huì)自覺養(yǎng)成節(jié)約用電的習(xí)慣，唯恐多用了會(huì)被電度表斷電。
四

圖1是本實(shí)施例電氣原理框2是本實(shí)施例電氣連接圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對本發(fā)明再作描述。
參見圖2，DL為原電磁式或電子電度表電路，L1為用戶主電力線一次電流線圈(即穿經(jīng)磁環(huán)線圈的相線)，L2為過載檢測線圈(磁環(huán)線圈)即二次電流檢測線圈，B為電源變壓器，D1-D4為橋式整流器，C1-C4為電源濾波電容，IC1為三端穩(wěn)壓集成電路。
參見圖1和圖2，一種自控限電式單相電度表，它內(nèi)置自控限電控制電路，該自控限電控制電路由檢測電路、運(yùn)放比較電路、延時(shí)電路、開關(guān)電路和執(zhí)行電路組成，檢測電路由一過載檢測線圈L2構(gòu)成，該過載檢測線圈L2穿在電度表內(nèi)部相線回路上，運(yùn)放比較電路由運(yùn)放集成電路IC2-1、IC2-2構(gòu)成，延時(shí)電路由延時(shí)電容C6構(gòu)成，開關(guān)電路由三極管BG構(gòu)成，執(zhí)行電路由執(zhí)行繼電器J構(gòu)成，電源控制電路為一穩(wěn)壓電路。
參見圖2，過載檢測線圈L2為一磁環(huán)線圈。
參見圖2，電源變壓器B、橋式整流器D1-D4、電源濾波電容C1-C4、三端穩(wěn)壓集成電路IC1組成穩(wěn)壓電路。
參見圖2，過載檢測線圈L2一端接二極管D5，二極管D5接電容C5和電位器W，電位器W活動(dòng)端接電阻R3。
參見圖2，運(yùn)放集成電路IC2-1的1腳接二極管D6、2腳接穩(wěn)壓管DW和運(yùn)放集成電路IC2-2的6腳、3腳接電阻R2、8腳接電阻R5，運(yùn)放集成電路IC2-2的7腳接二極管D7，電阻R2接電阻R1。
參見圖2，三極管BG基極接電阻R6、集電極接二極管D8、發(fā)射極接電阻R7。
其工作原理簡述如下當(dāng)檢測電路檢測到負(fù)載超載、過載或短路的信號后，該信號將被送至運(yùn)放集成電路IC2-2進(jìn)行處理，隨后該運(yùn)放集成電路IC2-2輸出高電平信號，通過三極管BG推動(dòng)執(zhí)行繼電器J工作，切斷市電。同時(shí)延時(shí)電容C6得到充電。當(dāng)負(fù)載減少(或故障排除)后，檢測信號相應(yīng)減少，運(yùn)放集成電路IC2-2輸出恢復(fù)低電平。此時(shí)由于延時(shí)電容C6放電需一段時(shí)間，執(zhí)行繼電器J延時(shí)釋放后，電度表恢復(fù)向用戶供電。
穩(wěn)壓電路輸出的穩(wěn)壓電源供電路使用。
當(dāng)電度表在設(shè)定的功率范圍內(nèi)工作時(shí)，由于過載檢測線圈L2所感應(yīng)的信號電壓低，不致于使運(yùn)放集成電路IC2-2輸出端有高電平信號輸出，三極管BG不能導(dǎo)通，執(zhí)行繼電器J因無電壓不動(dòng)作，市電通過執(zhí)行繼電器J的常閉觸頭J-1、J-2向用戶供電。
當(dāng)負(fù)載超載、過載或短路時(shí)，過載檢測線圈L2上所感應(yīng)的信號電壓瞬間增大，該信號電壓經(jīng)二極管D5整流、電容C5濾波，由電阻R3進(jìn)入運(yùn)放集成電路IC2-2，運(yùn)放集成電路IC2-2經(jīng)與運(yùn)放集成電路IC2-1進(jìn)行比較后翻轉(zhuǎn)，由7腳輸出高電平信號，使三極管BG導(dǎo)通，執(zhí)行繼電器J得電吸合，常閉觸點(diǎn)J-1、J-2斷開，切斷市電。同時(shí)，直流電壓通過執(zhí)行繼電器J、電阻R6向延時(shí)電容C6充電。此時(shí)若負(fù)載未減少(或短路未排除)，自控限電控制電路則一直保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)。負(fù)載減少后，過載檢測線圈L2感應(yīng)電壓信號相應(yīng)減少，運(yùn)放集成電路IC2-2重新翻轉(zhuǎn)，輸出端呈低電平。此時(shí)延時(shí)電容C6開始放電，延時(shí)電容C6放電的時(shí)間即為自控限電控制電路的延時(shí)接通時(shí)間，一般選取30s左右。
電位器W為功率設(shè)定器，可按電度表規(guī)格區(qū)別和用戶需要，在300W-8500W之間選擇(電位器W內(nèi)置在表殼中)。
該自控限電式單相電度表經(jīng)驗(yàn)證(在一住有四名職工的宿舍中進(jìn)行試用)，用電量由原來的每月130-150度(原來安裝的電度表都被燒壞)，銳減為每月45-60度，節(jié)電效果明顯，且運(yùn)行安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種自控限電式單相電度表，其特征在于它內(nèi)置自控限電控制電路，該自控限電控制電路由檢測電路、運(yùn)放比較電路、延時(shí)電路、開關(guān)電路和執(zhí)行電路組成，檢測電路由一過載檢測線圈(L2)構(gòu)成，該過載檢測線圈(L2)穿在電度表內(nèi)部相線回路上，運(yùn)放比較電路由運(yùn)放集成電路(IC2-1)、(IC2-2)構(gòu)成，延時(shí)電路由延時(shí)電容(C6)構(gòu)成，開關(guān)電路由三極管(BG)構(gòu)成，執(zhí)行電路由執(zhí)行繼電器(J)構(gòu)成，電源控制電路為一穩(wěn)壓電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自控限電式單相電度表，其特征在于過載檢測線圈(L2)為一磁環(huán)線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自控限電式單相電度表，其特征在于電源變壓器(B)、橋式整流器(D1-D4)、電源濾波電容(C1-C4)、三端穩(wěn)壓集成電路(IC1)組成穩(wěn)壓電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自控限電式單相電度表，其特征在于過載檢測線圈(L2)一端接二極管(D5)，二極管(D5)接電容(C5)和電位器(W)，電位器(W)活動(dòng)端接電阻(R3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自控限電式單相電度表，其特征在于運(yùn)放集成電路(IC2-1)的1腳接二極管(D6)、2腳接穩(wěn)壓管(DW)和運(yùn)放集成電路(IC2-2)的6腳、3腳接電阻(R2)、8腳接電阻(R5)，運(yùn)放集成電路(IC2-2)的7腳接二極管(D7)，電阻(R2)接電阻(R1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自控限電式單相電度表，其特征在于三極管(BG)基極接電阻(R6)、集電極接二極管(D8)、發(fā)射極接電阻(R7)。
全文摘要
一種自控限電式單相電度表，它內(nèi)置自控限電控制電路，該自控限電控制電路由檢測電路、運(yùn)放比較電路、延時(shí)電路、開關(guān)電路和執(zhí)行電路組成，檢測電路由一過載檢測線圈L2構(gòu)成，該過載檢測線圈L穿在電度表內(nèi)部相線回路上，運(yùn)放比較電路由運(yùn)放集成電路IC2－1、IC2－2構(gòu)成，延時(shí)電路由延時(shí)電容C6構(gòu)成，開關(guān)電路由三極管BG構(gòu)成，執(zhí)行電路由執(zhí)行繼電器J構(gòu)成，電源控制電路為一穩(wěn)壓電路。它能預(yù)防在線時(shí)長期超載運(yùn)行，讓其更加智能化服務(wù)于千家萬戶，徹底杜絕因過流而引起的電度表、家電、電力線路發(fā)熱燃燒和由此而引發(fā)的火災(zāi)。
文檔編號G01R1/36GK1693904SQ20051005001
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者陳慶偉 申請人:陳慶偉