專利名稱：多功能卡式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)在電能測(cè)量方面的應(yīng)用。適用于電力商業(yè)化管理(電力象普通商品一樣，先交錢購(gòu)買，然后才能使用)中，測(cè)量單相、三相電力線路中的有功電能，控制和管理電力用戶的用電。
眾所周知，目前所使用的86系列感應(yīng)式電能表只能測(cè)量和記錄電能。電表在安裝后，電網(wǎng)便一直向用戶供電，電費(fèi)的收取則由電管部門派抄表員逐月登門抄表通知用戶繳納電費(fèi)。這種運(yùn)作方式十分繁雜，不但需大批人員去抄表，而且拖欠電費(fèi)的現(xiàn)象也很普遍，以致電力資金不能及時(shí)回籠。近來(lái)出現(xiàn)的一些所謂自動(dòng)計(jì)費(fèi)的電能表均存在一些不足之處。如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3218502.9的裝置就有如下弱點(diǎn)1、電路開關(guān)通斷能力小，觸點(diǎn)極易燒蝕，沾結(jié)，造成該裝置自動(dòng)計(jì)費(fèi)失靈。2、計(jì)量不準(zhǔn)確，該裝置的干簧管處于閉合區(qū)間出現(xiàn)電網(wǎng)停電現(xiàn)象時(shí)，其自動(dòng)計(jì)費(fèi)的裝置就多減去用戶一個(gè)量的電，使用戶蒙受損失。
本實(shí)用新型旨在提供一種能改變現(xiàn)有用電管理運(yùn)作方式，集電力計(jì)量、自動(dòng)計(jì)費(fèi)與電路控制為一體，具有過(guò)電流、過(guò)電壓、漏電保護(hù)功能，計(jì)量準(zhǔn)確，動(dòng)作靈敏可靠，壽命長(zhǎng)，節(jié)電效果顯著的自動(dòng)計(jì)量控制裝置。
本實(shí)用新型主要由電能測(cè)量記錄裝置，自動(dòng)開關(guān)，智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和空載電壓線圈不耗電的開關(guān)電路構(gòu)成。
所述電能測(cè)量記錄裝置由現(xiàn)有普遍使用的86系列感應(yīng)式電能表的電能測(cè)量記錄裝置和安裝在該裝置計(jì)度器上的磁接近開關(guān)KR組成。
以下結(jié)合
對(duì)本實(shí)用新型詳述如下圖1為磁接近開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
如圖1所示，在86系列感應(yīng)式電能表的計(jì)度器的支架(6)與銘牌(5)之間加裝一支承件(3)，在支承件(3)上裝2只干簧管(2)，在小數(shù)位或個(gè)位(本說(shuō)明以小數(shù)位為代表)數(shù)碼輪(1)上安裝一塊小磁鋼(4)。這樣計(jì)度器與干簧管就組成了一只具有2對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)KR1、KR2的磁接近開關(guān)KR。每當(dāng)用電1kwh，磁接近開關(guān)KR作一次吸合與釋放的工作。
如圖2所示，③是自動(dòng)開關(guān)。它主要由繼電器K1、K2和雙向可控硅SCR5組成的主開關(guān)；整流橋Z5，電容C7、電阻R10組成的開關(guān)電源；單相可控硅SCR4、電容C5、二極管V4組成的電子開關(guān)；速飽和電流互感器TA2、TA3，分流電阻RS，整流橋Z4、Z6，電壓開關(guān)二極管V5，按鈕開關(guān)SB1、SB2，電容C4、C7，電阻R9、R10組成的觸發(fā)電路構(gòu)成。其中觸發(fā)電路分為1、由TA2、Z4、C4組成的漏電保護(hù)觸發(fā)電路。2、由C7、R9、R10、V5與漏電保護(hù)觸發(fā)電路共同組成的過(guò)電壓保護(hù)觸發(fā)電路。3、C7、R9、R10、SB1、SB2與漏電保護(hù)觸發(fā)電路組成的手動(dòng)觸發(fā)電路。4、由TA3、RS、Z4、與C4組成的過(guò)電流保護(hù)觸發(fā)電路。
自動(dòng)開關(guān)的工作原理按功能分述如下1、漏電保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)電路有漏電流，TA2輸出交流電壓，經(jīng)Z4整流，C4濾波后變換成直流電壓，加在SCR4的控制極上，SCR4導(dǎo)通，主開關(guān)的繼電器K1、K2線圈得電，K1、K2的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，電路被切斷。這樣就實(shí)現(xiàn)了漏電保護(hù)的自動(dòng)斷路。2、過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。R9與V5串聯(lián)后并聯(lián)在Z5的交流輸入端，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)電壓現(xiàn)象，V5導(dǎo)通，使穿過(guò)TA2的線路電流失去平衡，漏電保護(hù)觸發(fā)電路觸發(fā)SCR4，使主開關(guān)吸合動(dòng)作，而達(dá)到斷開電路。3、過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)電路流過(guò)的電流超過(guò)最大允許電流時(shí)，TA3將從RS上獲得的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)Z6整流，C4濾波后觸發(fā)SCR4，從而達(dá)到自動(dòng)開關(guān)吸合動(dòng)作，斷開電路。4、手動(dòng)觸發(fā)斷開電路的實(shí)現(xiàn)是由并聯(lián)在V5兩端的SB2來(lái)工作的。按下SB2，便象過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作一樣將電路斷開。從圖中可以看出，自動(dòng)開關(guān)利用了漏電保護(hù)動(dòng)作原理對(duì)自身進(jìn)行自鎖。當(dāng)電路因過(guò)電流(包括短路)、過(guò)電壓、漏電等原因使自動(dòng)開關(guān)動(dòng)作后，立即自鎖而不自動(dòng)復(fù)位。要使自動(dòng)開關(guān)釋放，必須將按鈕開關(guān)SB1撳下，使SCR4的控制對(duì)極地短路。
自動(dòng)開關(guān)的主開關(guān)由繼電器K1、K2與雙向可控硅SCR5組成，K1的作用是將電路接通與斷開，而K2與SCR5是用來(lái)消除K1的觸點(diǎn)在負(fù)載條件下(包括短路)斷開與接通電路時(shí)產(chǎn)生電弧的，K2是SCR5的觸發(fā)電路。這種由電磁式繼電器或接觸器與無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)結(jié)合使用，就使開關(guān)具過(guò)載能力強(qiáng)，極限通斷能力大，即使在負(fù)載短路情況下，自動(dòng)開關(guān)將電路斷開時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)燒蝕現(xiàn)象。利用SCR5消除電弧是使K1吸合動(dòng)作超前K2吸合動(dòng)作一個(gè)時(shí)間t(斷開電路)和K1釋放滯后K2釋放一個(gè)時(shí)間t(接通電路)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
由于觸發(fā)電路不需工作電源，所以自動(dòng)開關(guān)在電路處于正常工作時(shí)不耗電。
如圖2所示，②為智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。它由磁接近開關(guān)KR，雙向可控硅SCR2、壓敏電阻RV，電阻R3、R4，二只穩(wěn)壓二極管與二只整流二極管組成的整流橋Z3，電容C2、C3，原電池G，單相可控硅SCR3組成的電源電路；NCU；EEPRON與電阻R5、R6、R8，三極管V2、V3，發(fā)光二極管LED1、LED2，蜂鳴器B組成的告警電路構(gòu)成。NCU可采用Ntorola公司生產(chǎn)的NC68HC05將程序固化于其內(nèi)。EEPRON可采用Ntorola公司生產(chǎn)的NCN2814，它具有掉電仍保持?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，用來(lái)作電管部們寫入用戶購(gòu)電量的智能IC卡，這種IC卡比磁卡保密性強(qiáng)。自動(dòng)計(jì)費(fèi)是NCU根據(jù)IC卡中所寫入的用戶購(gòu)電量(以1kwh為一個(gè)量的電能數(shù)量，電量數(shù)為10進(jìn)制整數(shù))對(duì)用戶用電進(jìn)行控制。
自動(dòng)計(jì)費(fèi)的工作原理當(dāng)磁接近開關(guān)KR的磁鋼靠近干簧管，使KR的觸點(diǎn)KR1、KR2閉合，SCR2導(dǎo)通，電源向NCU輸出工作電壓Vcc，NCU啟動(dòng)程序，先查IC卡，若無(wú)IC卡或IC卡錯(cuò)或IC卡內(nèi)無(wú)電量，NCU輸出高電平觸發(fā)自動(dòng)開關(guān)的SCR4，自動(dòng)開關(guān)將電路斷開，不向用戶供電，同時(shí)NCU輸出高電平推動(dòng)三極管V3，V3驅(qū)動(dòng)LED2告警。此時(shí)用戶應(yīng)將正確且有電量的IC卡插入本實(shí)用新型。當(dāng)NCU查到IC卡正確又有電量，立即向IC卡減去一個(gè)數(shù)，允許用戶使用1kwh電。NCU向IC卡減數(shù)后，其工作電壓Vcc已不需要。由于用戶用電，計(jì)度器工作，KR1、KR2斷開，SCR2截止，自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)不耗電。當(dāng)用戶用完1kwh電時(shí)，KR1、KR2又閉合，NCU又一次得電，重復(fù)上述工作。當(dāng)NCU向IC卡減數(shù)至IC卡中電量為零時(shí)，即用戶只剩1個(gè)量的電，NCU輸出高電平推動(dòng)V2，V2驅(qū)動(dòng)LED1、B發(fā)出聲光報(bào)警，提醒用戶電已不足，應(yīng)去購(gòu)電。此時(shí)用戶可隨時(shí)將IC卡取出購(gòu)電都不影響用電。
電源部分中的源電池G與單向可控硅SCR3是用于KR1、KR2處于閉合區(qū)間，電網(wǎng)停電又恢復(fù)供電時(shí)，不出現(xiàn)NCU向IC卡重復(fù)減數(shù)的。源電池G的電壓低于整流橋Z3整流濾波后的輸出電壓，所以在KR1、KR2閉合時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)有電時(shí)，SVR3承受反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，G不向外輸出電流。只有在KR1、KR2閉合，而電網(wǎng)又停電時(shí)SCR3承受正向電壓時(shí)，G才向NCU輸電流，維持NCU工作，直到電網(wǎng)恢復(fù)供電。這樣NCU不會(huì)在其將IC卡減去1個(gè)數(shù)后，而用戶還未使用或使用不多，由于失去電源又重新獲得電源，產(chǎn)生一次重復(fù)減數(shù)，保證了計(jì)量的準(zhǔn)確性。
自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)本身工作的時(shí)間為用電時(shí)間的1／10，而工作時(shí)間耗用只有2－3mA，其耗電極少。
圖2中，①是空載時(shí)電壓線圈不耗電的開關(guān)電路。它由速飽和電流互感器TA1，整流橋Z1，電容C1、電阻R1、R2構(gòu)成的負(fù)載傳感電路和由電壓開關(guān)二極管V1，單相可控硅SCR1，整流橋Z2組成的交流無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)構(gòu)成。當(dāng)電路有負(fù)載電流，TA1感應(yīng)出交流電壓，經(jīng)Z1整流，C4濾波供SCR1控制極，SCR1導(dǎo)通，串聯(lián)在Z2交流輸入端的電能測(cè)量記錄裝置中的電壓線圈L2的回路被接通，線路電壓全部加到電壓線圈L2的兩端，電能測(cè)量記錄裝置進(jìn)入正常計(jì)量狀態(tài)。只要電路中有電流SCR1就能處于全導(dǎo)通的工作狀態(tài)。
當(dāng)負(fù)載斷開，SCR1失去觸發(fā)信號(hào)而截止，L2兩端沒有電壓，而不耗電，同時(shí)渦流盤沒有半點(diǎn)潛動(dòng)現(xiàn)象。
電路中R1為限流電阻、R2分流電阻、V1為Z2與SCR1的過(guò)電壓保護(hù)元件。
本實(shí)用新型不但能測(cè)量記錄電能，而且便于實(shí)行微機(jī)管理用電。由于具有過(guò)電流，短路、過(guò)電壓、漏電保護(hù)以及自動(dòng)、手動(dòng)控制兼?zhèn)?，在單相用戶的電路控制中就省去了熔斷器、刀開關(guān)、漏電保護(hù)開關(guān)，而起到了一個(gè)電表箱的作用，但比電表箱體積小，接線更為簡(jiǎn)便。它有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1、計(jì)量準(zhǔn)確；2、自動(dòng)計(jì)費(fèi)、保密性強(qiáng)；3、工作可靠，動(dòng)作靈敏；4、極限通斷能力大，電壽命與機(jī)械壽命相等；5、節(jié)電效果顯著；6、電路簡(jiǎn)單、成本低；7、實(shí)用性強(qiáng)。
權(quán)利要求1.一種多功能卡式電能表，其特征在于它由電能測(cè)量記錄裝置、自動(dòng)開關(guān)、智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和空載電壓線圈不耗電開關(guān)電路組成，所述電能測(cè)量記錄裝置由現(xiàn)有普通使用的86系列感應(yīng)式電能表的電能測(cè)量記錄裝置和安裝在該裝置計(jì)度器上的接近開關(guān)KR組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能卡式電能表，其特征在于所述磁接近開關(guān)KR是在86系列感應(yīng)式電能表的計(jì)度器的支架(6)與銘牌(5)之間加裝支承件(3)，在支承件(3)上裝2只干簧管(2)，在計(jì)度器的小數(shù)位或個(gè)位數(shù)碼輪(1)上安裝有小磁鋼(4)，構(gòu)成具有2對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)KR1、KR2的磁接近開關(guān)KR。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的多功能卡式電能表，其特征在于所述自動(dòng)開關(guān)主要由繼電器K1、K2和雙向硅SCR5組成的主開關(guān)；整流橋Z5，電容C7、電阻R10組成的開關(guān)電源，單相可控硅SCR4、電容C5、二極管V4組成的電子開關(guān)；速飽和電流互感器TA2、TA3，分流電阻RS，整流橋Z4、Z6，電壓開關(guān)二極管V5，按鈕開關(guān)SB1、SB2，電容C4、C7，電阻R9、R10組成的觸發(fā)電路構(gòu)成，其中TA2、Z4、C4組成為漏電保護(hù)觸發(fā)電路，C7、R9、R10、V5與前述漏電保護(hù)觸發(fā)電路共同組成的過(guò)電壓保護(hù)觸發(fā)電路，C7、R9、R10、SB1、SB2與前述漏電保護(hù)觸發(fā)電路組成的手動(dòng)觸發(fā)電路，TA3、RS、Z4、與C4組成的過(guò)電流觸發(fā)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能卡式電能表，其特征在于所述的智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)由磁接近開關(guān)KR、雙向可控硅SCR2、壓敏電阻RV、電阻R3、R4、二只穩(wěn)壓二極管與二只整流二極管組成的整流橋Z3，電容C2、C3、源電池G、單相可控硅SCR3組成的電源電路，NCU、EEPRON與電阻R5、R6、R8、三極管V2、V3、發(fā)光二極管LED1、LED2、蜂鳴器B組成的告警電路構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能卡式電能表，其特征在于所述的智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)由磁接近開關(guān)KR、雙向可控硅SCR2、壓敏電阻RV、電阻R3、R4、二只穩(wěn)定二極管與二只整流二極管組成的整流橋Z3，電容C2、C3、原電池G、單相可控硅SCR3組成的電源電路，NCU、EEPRON與電阻R5、R6、R8、三極管V2、V3、發(fā)光二極管LED1、LED2、蜂鳴器B組成的告警電路構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電能表，其特征在于所述的空載時(shí)電壓線圈不耗電開關(guān)電路由速飽和電流互感器TA1、整流橋Z1、電容C1、電阻R1、R2構(gòu)成的負(fù)載傳感電路，由電壓開關(guān)二極管V1、單相可控硅SCR1、整流器Z2組成的交流電元觸點(diǎn)開關(guān)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能電能表，其特征在于所述的空載時(shí)電壓線圈不耗電開關(guān)電路由速飽和電流互感器TA1、整流橋Z1、電容C1、電阻R1、R2構(gòu)成的負(fù)載傳感電路，由電壓開關(guān)二極管V1、單相可控硅SCR1、整流器Z2組成的交流無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)構(gòu)成。
專利摘要一種多功能卡式電能表。主要由電能測(cè)量記錄裝置、自動(dòng)開關(guān)、智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和空載電壓線圈不耗電開關(guān)電路組成。所述電能測(cè)量記錄裝置由現(xiàn)有普遍使用的86系列感應(yīng)式電能表的電能測(cè)量記錄裝置和安裝在該裝置計(jì)度器上的磁接近開關(guān)KR組成。本實(shí)用新型主要適用于電力商業(yè)化管理中測(cè)量單相、三相電力線路中的有功電能，控制和管理電力用戶的用電。具有計(jì)量準(zhǔn)確、自動(dòng)計(jì)費(fèi)保密性強(qiáng)、工作可靠、節(jié)電顯著等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R11/56GK2176548SQ9323528
公開日1994年9月7日 申請(qǐng)日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者何安平, 何朝暉 申請(qǐng)人:何安平