一種負荷自控電度表箱的製作方法

2023-05-06 15:10:46 2

專利名稱：一種負荷自控電度表箱的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種負荷自控電度表箱。
目前，樓房供電系統入戶配電箱，採用的都是簡單的熔斷絲十刀閘+電度表結構，隨著居民生活水平的提高，用戶用電量急劇上升，一些大功率電器不斷增加，有時用電量會遠遠超過電度表的最大容量，個別用戶私自更換大容量熔絲、甚至用銅絲代替熔絲，往徵引起電度表燒毀、火災等事故，另外，由於用電不當、漏電、觸電事故時有發生，導致人身財產傷亡損失事故時有發生。為防止上述現象的發生，市場上也曾出現了以熱雙金屬片原理製成的負荷控制器，但因其穩定性差，準確度低等原因而未能推廣。
本實用新型的目的在於針對現有技術存在的上述不足，提供一種負荷自控電度表箱，該表箱具有短路保護、漏電保護、兩級限負荷滿過載保護及一級自動投入、電度表電力計量等功能，不僅能夠實現用戶供電自動化，而且方便安全、造價較低。
本實用新型的目的是這樣實現的一種負荷自控電度表箱，由電度計量、負荷自控集成電路、控制繼電器及短路、漏電保護部分構成，其特徵在於該電度表的電度計量採用的是一塊單相電度表，交流220V的電源電壓首先進入本裝置的單相電度表，如

圖1所示，其中表上端子1接電源中的火線、端子3接零線，經內部計量後，火線經端子2、零線經端子4進入負荷自控集成電路中的①、②，給本裝置的負荷自控集成電路XDQ供電，火線經端子4也進入高精度電流互感器TA穿芯的一端③，該穿芯的另一端④接控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧，①、②內接一低功耗變壓器TC，高精度電流互感器TA的二次感應電流通過採樣電阻R1轉換成與其成正比的電壓信號，該電壓信號經負荷自控集成電路XDQ進行採樣處理、比較判斷後，輸出一預期的控制信號，負荷自控集成電路XDQ的⑤、⑥實際上是一組開關接點，用它來控制控制繼電器KA線圈的供電迴路，正常時，KA的常閉接點⑦、⑧閉合，負荷通電，當過負荷時，XDQ輸出的信號使⑤、⑥閉合，KA的線圈通電，其常閉接點⑦、⑧斷開，負載斷電，火線經控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧給入短路漏電保護開關QR，進行短路漏電保護後，進入負載。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點1、由於本實用新型的負荷自控集成電路中具有比較判斷和延時確定功能，因此即能避免用戶因家電啟動等原因而產生瞬時過負荷時發生誤動作，又能準確地在用戶用電量超額時切斷電路；2、由於本實用新型具有短路漏電保護開關，當用戶用電電路出現短路及漏電現象時，可自動切斷電路，避免人身觸電及短路燒毀家電等事故的發生，安全可靠；3、由於本實用新型的最大限額可以是額定電流的4倍，因此能夠滿足日益增長的家庭用電量的需要；4、由於本實用新型的控制繼電器KA與自控集成電路配合，使本實用新型具有用戶用電自切自投的功能，故當因用戶用電量超額而切斷電路後，不用再接保險絲就可自動接通電路；5、本實用新型使用安全方便，造價較低，每隻僅150元左右，非常適合家庭使用。
以下結合附圖，以本實用新型的最佳實施例詳述本實用新型。
圖1為本實用新型的電路結構示意圖；圖2為本實用新型自控集成電路XDQ中的電源部分的電路結構示意圖；圖3為本實用新型自控集成電路XDQ中的採樣部分工、信號處理部分Ⅱ及內部出口部分Ⅲ的電路結構示意圖。
如圖1所示，本實用新型由電度計量、負荷自控集成電路XDQ、控制繼電器KA及漏電、短路自動保護QR構成，其中電度計量部分採用的是一隻單相電度表PJ，漏電及短路自動保護部分採用的是一個DZ47L-IP自動開關；如圖2、圖3所示，本實用新型的負荷自控集成電路XDQ由電源部分、採樣部分工、信號處理部分Ⅱ、及內部出口部分Ⅲ構成。
如圖1、圖2所示，交流220V的電源電壓首先進入單相電度表PJ，其中表上端子1接電源中的火線、端子3接零線，經PJ內部計量後，火線經端子2、零線經端子4進入負荷自控集成電路XDQ中①、②、③，即電源部分的變壓器TC的輸入端和採樣部分Ⅰ中的高精度電流互感器TA的穿芯，變壓器TC的輸出接由D2、D5、D6、D7四個二極體構成的全矽橋，全矽橋的輸出接濾波電容C和三端穩壓器M1，M1再經一退耦電容C5後電源部分即輸出一穩定的+6V電源VCC，供負荷自控集成電路及該集成電路的內部出口；如圖1、圖3所示，採樣部分工中的高精度電流互感器的穿芯接點③、④分別接電度表PJ中的端子2和控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧，TA的二次感應電流輸入至採樣部分的穩壓管D3、D4，採樣電阻R1與穩壓管D3、D4並聯，電阻R1再接起整流濾波作用的二極體D1和電容C1後，輸出採樣信號至信號處理部分Ⅱ的比較器LI(A)的ui+端，基準電位器W1的輸入接+6V電源VCC，輸出接比較器LI(A)的ui-，比較器LI(A)的輸出uo接延時電阻R5和延時電容C2，R5、C2並聯有作為電子開關的兩套三級管T1R7和T2R6，延時整定電位器W2的輸入接+6V電源VCC，輸出接比較器LI(B)的ui+,LI(B)的ui-接在電阻R5與電容C2之間，L1(B)的輸出uo接內部出口部分的單穩整觸發器L2，電阻R3、R4為上拉電阻；如圖3的內部出口部分Ⅲ所示，單穩整觸發器L2採用的是接成單穩整電路的NE555電路，L1(B)的輸出uo接L2的接點2,L2的接點6、7分別接出口延時電容C4、延時電阻R8，接點3接內部出口繼電器J，接點4、8接+6V電源VCC，內部出口繼電器J的觸點實際上是一組開關接點⑤、⑥，用它來控制控制繼電器KA的線圈供電迴路，火線經KA的常閉接點⑦、⑧給入漏電、短路保護開關DZ47L-IP後接入負載，C3是一抗幹擾電容。
當電源電流經電度表PJ計量後進入負荷自控集成電路XDQ中的電源部分，經電源部分的全矽橋整流後，再經電容C、三端穩壓器M1整流穩壓後輸出一穩定的+6V直流電源VCC供負荷自控集成電路XDQ及XDQ的內部出口部分，採樣部分的高精度電流互感器TA的二次感應電流經二極體D3、D4整流後，通過採樣電阻R1轉變為與其成正比的電壓信號，該電壓信號經二極體D1、電容C1整流濾波後輸入至信號處理部分Ⅱ的比較器L1(A)的ui+，本實用新型所用的比較器L1為LM339四比較器，使用的是其中兩個比較器L1(A)、L1(B，其工作原理如下ui+同相端輸入電壓
ui-反相端輸入電壓uo輸出電壓當ui+＞ui-時，uo=VCC(高電平)；ui+＜ui-時，uo=0(低電平)。
LI(A)的ui+接的是採樣部分的輸出，為一個與負荷電流I成正比的直流電壓信號，ui-接的是基準電位器W1的輸出，為一個在0到VCC之間連續可調節的直流電壓信號；在正常狀態下(負荷電流不越限時)，ui+＜ui-,uo輸出為OV。對比較器L1(B)而言，其ui-為OV，其ui+接的是W2(延時調整)電位器的輸出，因ui+＞ui-，故比較器B的輸出為VCC(高)，而出口部分的動作觸發信號為下降沿(由高而低的過程)，故此時出口不動作；在負荷電流越限時，此時對比較器LI(A)而言，ui+將大於ui-，使比較器LI(B)的輸入為VCC(高電平)，但由於C2的作用，電容上電壓不能突變，比較器LI(B)的輸入ui-將經過一定的延時(時長由R5與C2的乘積決定)，才能達到VCC(高電平)，如在此期間，負荷電流恢復正常，則比較器L1(A)輸出由高變成低(即由VCC變OV)，通過兩個三極體T1、T2構成的電子開關的作用迅速將C2放電，使比較器L1(B)的ui-為OV，不能觸發出口，表現為在瞬間過負荷時裝置不誤動。在負荷電流越限，並超過延時時間時，比較器L1(B)的反相輸入端ui-將在延時到達時刻大於ui+(W2的輸出)，使比較器L1(B)輸出一個OV(低電平)由高而低的下降沿將觸發出口電路L2，使L2輸出一個時長由R8和C4決定的高電平，使內部出口繼電器J的接點⑤、⑥吸合，觸發控制繼電器KA，使KA的線圈通電，其常閉接點⑦、⑧斷開，負載斷電，當負載恢復正常用電量時，在負荷自控集成電路XDQ信號處理部分Ⅱ的作用下，將自動恢復供電，當用電電路出現短路或漏電現象時，漏電短路自動保護開關QR自動切斷電路，安全可靠。
權利要求1.一種負荷自控電度表箱，由電度計量、負荷自控集成電路、控制繼電器及短路、漏電保護部分構成，其特徵在於該電度表箱的電度計量採用的是一塊單相電度表PJ，交流220V的電源電壓首先進入本裝置的單相電度表PJ，其中表上端子(1)接電源中的火線、端子(3)接零線，經內部計量後，火線經端子(2)，零線經端子(4)進入負荷自控集成電路XDQ的接點①、②、③，給本裝置的負荷自控集成電路XDQ作電源和供XDQ中的高精度電流互感器TA採樣，其中①、②內接一低耗變壓器TC，③接高精度電流互感器TA的穿芯，該穿芯的另一端④接控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧，高精度電流互感器TA的二次感應電流信號通過採樣電阻R1轉換成與其電流信號成正比的電壓信號，該電壓信號經負荷自控集成電路XDQ採樣處理、比較判斷後，輸出一預期的控制信號，負荷自控集成電路XDQ的⑤、⑥實際上是一組開關接點，用它控制控制繼電器KA線圈的供電迴路，當負荷自控集成電路XDQ輸出的信號正常時，控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧閉合，用戶電路通電，當用戶電路過負荷時，⑤、⑥閉合，KA的線圈通電，其常閉接點⑦、⑧斷開，負載斷電，火線經控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧給入漏電短路保護開關QR進行漏電及短路保護後，接入負載。
2.根據權利要求1所述的電度表箱，其特徵在於該電度表箱的負荷自控集成電路XDQ由採樣部分Ⅰ、信號處理部分Ⅱ、內部出口部分Ⅲ及電源部分構成。
3.根據權利要求2所述的電度表箱，其特徵在於該電度表箱負荷自控集成電路XDQ中的電源部分的變壓器TC的輸出接由二極體D2、D5、D6、D7構成的全矽橋，該全矽橋的輸出濾波電容C和三端穩壓器M1，再經一退耦電容C5後，該電源部分即可輸出一穩定的+6V電源VCC。
4.根據權利要求2所述的電度表箱，其特徵在於該電度表箱的負荷自控集成電路XDQ的採樣部分工的高精度電流互感器TA的穿芯一端③接電度表PJ上端子(2)的火線，另一端④接控制繼電器KA的常閉接點⑦、⑧,TA的二次感應電流輸入至穩壓管D3、D4，採樣電阻R1與穩壓管D3、D4並聯，再接起整流、濾波作用的二極體D1、電容C1後，輸出採樣信號至信號處理部分Ⅱ的比較器L1(A)的ui+端，基準電位器W1的輸入接+6V電源VCC，輸出接比較器L1(A)的ui-，比較器LI(A)的輸出uo接延時電阻R5和延時電容C2，作為電子開關的二套三級管T1R7和T2R6與電阻R5、電容C2並聯，延時整定電位器w2的輸入接+6V電源VCC、輸出接比較器L1(B)的ui+,L1(B)的ui-接在電阻R5和電容C2之間，L1(B)的輸出uo接內部出口部分Ⅲ的單穩態觸發器L2。
5.根據權利要求4所述的電度表箱，其特徵在於該電度表箱負荷自控集成電路XDQ的內部出口部分Ⅲ的單穩態觸發器L2採用的是接成單穩態電路的NE555電路，L1(B)的輸出uo接L2的接點2,L2的接點6、7分別接出口延時電容C4、延時電阻R8，接點3接內部出口繼電器J，接點4、8接+6V電源VCC。
專利摘要本實用新型涉及一種負荷自控電度表箱,該表箱由電度計量、負荷自控集成電路,控制繼電器及短路、漏電保護部分構成,其中負荷自控集成電路部分由電源部分、採樣部分Ⅰ、信號處理部分Ⅱ、內部出口部分Ⅲ構成。本實用新型具有兩級限負荷滿過載保護及一級自動投入、短路和漏電保護、電度表電力計量等功能,不僅能夠實現用戶供電自動化,而且安全方便、造價較低。
文檔編號G05F1/10GK2311012SQ9721424
公開日1999年3月17日 申請日期1997年4月17日 優先權日1997年4月17日
發明者劉德海 申請人:劉德海