CN100433523C - 节约电力的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制电力的设备和方法，为一般60赫或其它一般频率的交流电供应电压波形，提供指定电荷有效输出电流和电压，其输出频率与输入频率相同。利用可把电流作微开关的开关装置，以及在交流电流振动两端多次大致相等长度和持续时间的电流中断，可把输出有效电压及所得的电流预设及控制至一预先编程的输出水平，不论输入电压为单相或多相。又或是，透过把电荷累积于被监察和持续周调整的电路，可持续监察输出电压和所得的电流，以得到最多的电能节约，而同时避免对附带于电路的组件造成破坏。额外的实施例可利用微中断装置作为一断路器作过度电流保护，并可作为一智能断路器以得到独立电路电能使用的数据流，其可以传至一地区监察站或以电子传送把信息传至一遥距监察站。实时监察和调整电力使用可透过该等联系达到，而装置和联系监察站的双向联系亦容许实时电力使用收费以及从预先付款的账户扣除实时电力使用的费用。

Description

节约电力的设备及方法
技术领域
本发明涉及为家居及商业提供能源的交流电，特别涉及一种在交流电供应中产生电流微中断或脉冲的装置及方法。该电力供应提供电流及均方根(RMSroot-mean-square)电压至一附带电感的或阻性的或组合电荷，其由电子供应加予电压。本装置及方法由多次微秒中断中断电流流量，得到在一交流电工作周期两端大致相同的总中断时间，有效减低家居及商业装置耗电的真正数量，期间同时容许该装置为不可见，并容许其以正常参数操作而不受损坏。现公开的装置在一些优选实施例亦提供监察及保持一使用独立电路的家居或商业独立断路器与一中央监察系统联系的能力，在该实施例装置容许独立电路可定制电力以配合电荷、减少每一独立电路的耗电和监察电路故障。
背景技术
在新时代中，美国与工业化国家都以很多的电力装置作业，以提供可控制的生活环境、机器及装置，从而提高并增加一般人的工作量。这些电力装置一般以交流电发动，通过大厦的电力系统联系地区电力网，并通过商业及住宅房间及外墙处于便利位置的电线、接线盒及电插座，从公用发电装置供应电力。
在使用一般交流电的家居，电力装置如计算机、电视、冰箱、空调、暖气装置，以及其它大量的电力设备，都能提高舒适程度及生产力。商业中也同样以交流电发动计算器、机器、抽水机、照明设备、电动机，以及环境周遭的发热及冷冻装置，还有其它数以千计的装置也以交流电发动，以提高工人的生产力，并且提供一个可控制的工作环境。
大部分这些商业及住宅通过由主接线盒延伸的电线所组成的多个电路提供电流以发动各种耗电装置，该主接线盒透过多个断路器连接公用电力网，以把交流电传至独立电路。把电力装置连接至电路的一般方法，是把电力装置的插头插入与独立电路联系的插座。在抽取大量电流的装置的例子中，如需要大量电流的空调、电力发动机及其它电器，可能需要一通过接线盒的永久电线连接。大部分由中央电力网的交流电发动的电力装置就是以这方法连接，而且运作良好。
电力一般由发电公司以交流电的形式供应，交流电在美国以每秒120周或60赫的频率交流，而在其它国家则以每秒100周或50赫的频率交流。有别于直流电以固定电流方向及固定电流流量通过电路，交流电则没有固定方向或固定流量。由于交流电在电路中前后流动，因此没有方向，但电流在电路中振动的次数会产生频率，所述频率是决定电路中电流效能的元素。交流电路中提供电力发动组件的可用电流(I)一般取决于I＝Imax Sin 2 FT，F是频率，T是时间。
美国及很多国家都以60赫供应电力，电流在一个方向中上升至最高，然后在头一百二十分之一秒跌至零。接着电流在相反方向上升至顶点，然后又在接着的一百二十分之一秒跌至零，整个周期需时六十分之一秒。一个灯泡或一个电热组件作为电阻性电荷，不管电流如何流动，运作都一样良好，交流电发电机也是一样。亦有很多国家使用50赫的振动时间。
在工业化国家中，很多家居及商业电器及电力装置都依靠电流的固定频率，并使用该交流为装置计时，或在电动机的例子中实际地产生磁场使电动机本身转动。对于使用电感电动机的电器和机器，由于它们依靠在周期中保持固定和以适合的频率振动的交流电，这尤其真确。因此，对一般家居及商业电力装置而言，任何配合交流电使用的节约电能装置及方法必须隐闭于利用电流提供时间或频率的装置，使电力装置“见到”提供电流以适当的时间振动，从而根据电流的交流以正常参数运作。
一般使用的调光器常常不能真正节约能源，这是因为很多调光器只是在电路设置一电阻器，以在调暗灯光时吸收原本供应至电灯的电流。较新款的调光器和节能装置的作用只是在其中一个电流振动周期的一段预设时间内中断电流，或在电流中造成一个预设时间大缺口或中断。这电流中的大缺口所能有效做到的，是降低每个振动周期单次持续时间的最大可用电流，从而降低电路中可供应至装置的电流。因此，输出频率与输入频率有一定差别。在电流周期造成愈长的缺口，愈少电流可供应至附带装置，但断路时间愈大，输出频率与输入频率的差别愈大。
不过，对于依靠持续和固定振动的电流周期以提供定时器予附带装置的电力装置而言，这些从电流周期的一端中断一段的装置对其造成大破坏。当一个周期的一大部份缺乏电流，需要固定60赫或50赫线路电流周期的计算机、感应电动机及相似装置的功能便会被严重损害。如果该段电流持续缺电一段足够长的时间，有些装置更会错误地感到反向电流，从而关闭装置，甚至当电流再次流通时对电路造成破坏。
电感式交流电动机是主要的耗能者，因此是节约电能的主要目标，使用感应式交流电动机会引起另一个严重问题。这些电动机的运作是把绕组置于电枢，其分隔放置，以善用交流电供应的固定的60赫或50赫振动时间，以及大致相同的电路输出频率和输入频率。当多个所述电动机利用辅助固定绕组开始转动电枢，当达到理想的电枢速度，便只有绕组把电枢维持于其理想及适当的转动。如果一般断路装置如调光器被装入提供电力至感应电动机的电路，所述装置只中断从一次振动的一段的电流，或是于两段均中断太大的部份。这电流中断把电流频率的平衡破坏，亦对电动机内绕组形成的场造成大破坏，这是因为分隔放置的绕组是善用60赫或50赫频率围绕电枢而产生的场。在一次振动的单一段区内中断电流，会在中断电流时破坏磁场，并破坏电动机的平衡，造成不规则旋转、过热、及装置故障。如一般灯泡调光器般，以加长中断来降低输出，会进一步破坏磁场及破坏装置的平衡，因此进一步增加对感应电动机的运作所造成的损害。因此，使用者被警告不要把一般调光器置于设有依靠交流电流固定频率运作的电动机或其它装置的电路。
再者，当使用电子装置如计算机、电视及音响设备等，工业界及消费者采取多种措施以确保持续及完全不间断的电源，更在电路加添组件以除去电力波动。这些组件一般在输出频率和输入频率定期监察交流电流周期，如果感应到电流中断，所述装置便使用电池或其它电流储存装置产生电流以填补缺口。因此，一般调光器形式的电流中断装置不能在这些电路的电源供应作上流运作，这是因为处于电路下游的装置会尝试把调光器从交流电振动的一端所中断的电流复原。
现公开装置明显地节约能源消耗，并解决交流电流中断对组件造成损坏的问题。现公开装置亦可提供更大的能力，透过多个在交流线路电流的电流振动的两个相位时的电流短暂微中断，去管理传送至单一装置或整个家居或大厦的交流电。在完整一秒或其它时间的交流电周期，把电流在振动端以具体合计等量的时间中断多个微秒段，附带的交流电力装置感应到的现公开装置的表面输出频率可保持大致相同，这是因为提供至电路或组件以及被它们使用的输入频率、有效电流及均方根电压都被降低。不过，一般切断电力的装置于一频率周期的一次振动把电流中断一段较长或较短的时间，而现公开装置则在每个周期的两次振动把电流作微切断，并如此这般持续大致相同的总持续时间，及大致相同次数的微秒持续时间。结果，被附带的电力装置所“见到”的交流电输出频率大致相等于交流电输入频率，但所提供的有效电流及均方根电压则被降低。由于电流只作数微秒持续中断，而且每个交流电周期的两端被微中断大致同等地中断，故造成大致相同的合计持续中断时间，因此附带装置不会发现所述中断。需要正常的60赫频率的美国交流电装置可正常运作，但可使用较少电流，并处于较低的均方根电压。即使如电线调节器或不间断电源等装置，它们虽然对交流电振动的电流和频率抽样以确认电压和频率，但亦不会感应到中断，这是因为电流中多个短暂微秒中断一般较抽样频率快，而且，中断发生于电路的输出及回路端，以在一秒工作周期中于交流电振动的两端得到大致相同的合计电流中断量。
现时的优选模式具有一开关装置，其可制造持续数微秒的电流中断，并在每个周期中发生10至100次，其中一半中断发生于每个个别交流电流周期的负振动，另一半发生于每个个别交流电流周期的正振动。所述微秒中断可发生于单相或多相交流电源供应，如一般大发动机使用的三相电源供应。其中一个优选模式具有每周期五十次所述电流微中断，但根据电路的电流和电压要求，这可在上述范围内作出调整。由于美国一般的60赫交流电路的每个完整周期只需时一秒，在两端振动的二十五次中断持续时间均十分短暂。另外，由于短暂中断的次数多，延长或缩短每次中断可广泛地影响供应至电路的最大有效电流，而不会使附带装置感应周期的正或负振动的终结。因此，本装置及方法可改变电流微中断的长度及次数，以提供运作装置的电路的电荷所需的均方根电压及电流。当50次上述中断均增加相对地非常短暂的电流中断时间，便会对最大可用电流造成较大的总合计效果。相反而言，作出小量调节以缩短中断，便会大大地增加可用电流的合计总和。因此，这可造成一种可轻易调节的电路，在电路输出被调整时，可容许附带电力装置以正常参数运作，并使用最低要求的电流及均方根电压。
当然，现时的最优选模式在一般交流电路的电流的两端中断电流数微秒，以得到最佳及最透明的电流降低，以及对系统从电路增加或减少不同的电荷作出最佳的控制。不过，可见的是，部份系统并不需要所述对电荷透明的平衡系统，可以预见的是，当只用于阻性电荷如调光器时，只需微中断一半的振动便可减低电能用量。不过，现时的最优选模式透过在一个交流电流周期的每端的大致等量的微中断，使其具有大致相同的总电流中断时间。
在现公开装置的最简单的形式中，利用所述装置供应予电路的有效电流可以是静态及不能调较的，透过简单地设计限时微中断的次数和持续时间，可达到对与本装置的输出端的附带的一个或以上的装置提供理想的静态电流输出及均方根电压。在这简单的形式中，会利用一开关装置，其可处理线路电流，并可制造极短暂的中断，所述开关装置会被计时或控制在一预设步伐，以在输出端得到理想的电流和线路电压。这实施例可以在本装置放置于交流电发动机或是在交流电路下流的附带单一装置前面时使用。又或是，如在最优选模式一般，可监察电路往电荷的输出电流及当电流反向流动时的回路电流，根据监察电路附带装置的运作需要，可增加或减少由开关装置提供的电流微中断持续时间和/或次数。电路监察可透过反馈电路进行，其与开关装置输出端的其中一条电线及一定时器和/或计算机控制器联系，定时器和/或计算器控制器透过持续联系切断电路中的电流的开关装置，控制交流电周期每次振动中的微中断次数和/或持续时间。如果附带电力装置需要较少的电流和有效均方根电压，透过对开关装置发出指令可增加电流中断的次数和/或持续时间。如果附带装置需要较多的电流和有效均方根电压，便可减少中断的次数和/或持续时间。如果附带电力装置需要特别纯净的电源供应，微中断的次数可以增加及缩短，直至电力装置不能感应到电流中断但仍使用较少电能。
如上所述，把电流的每次振动中断大致相等的次数，并中断大致相等微秒计，而得到大致相等的总电流中断量，与电流发生一次或数次长时间中断的情况相比，这些中断基本上是不会被附带装置感应到的，这是因为附带装置不会感应到逆电流。现公开装置在加入三相及其它多相交流电供应时亦同样地操作良好。因此，对于一些对电流振动十分敏感，而且假定电流中断一段预设时间便等于逆电流的装置如计算机、电感电动机及其它装置，当利用现公开的装置及方法，这些装置只感应到装置输出端较低的电流及有效电压，因而可以正常参数运作。
美国专利号4,616,301斯摩(Small)公开了一种切换电源供应，以把输入电压转换为不同的输出电压。不过，斯摩公开的固定脉冲或电流中断持续时间以及把线路输出的频率改变，需要电力变压器及扼流器才可完成。这使装置变得笨重，因而有可能对指定频率装置如电感发动机及计算机造成破坏。
因此，一种可轻易制造、可方便地插入家居或商业用单相或多相交流电路、并可减低附带电力组件的耗电量的装置是有需要的。这种装置应该不被电路的附带电力组件感应，或应该可调较至达到此效果，并必须保持组件的表面线路输出频率，以防止对附带电力组件造成故障或破坏。在较复杂的实施例中，这种装置应可持续监察其电路，以提供最少的电流供电路电荷正常运作，并持续地对电路电荷的改变作出调整。再者，在较复杂的实施例中，这种装置应设有在电流中断时从电路去除剩余电能的装置。其次，这种装置应可用作断路器及电路监察器，以对装置的独立电路的使用及运作或故障提供实时分析及遥测。
发明内容
本发明提供了一种经济及安装简易的监察交流电流及减低用电量的装置，其可对装置下游的电荷要求作预设或持续的监察，并可调较供应的电流及均方根电压。它可以插入标准接线盒，或特别为凹纹电路而设定，又或是安装在电力装置成品如交流电发动机之中。
当在单相或多相交流电电路中制造多次微秒电流中断，本装置透过在每个独立交流电周期在交流电振动的两端提供微秒中断而平衡输出，可降低供应电流、有效电压及附带电荷的耗电量，同时不被附带电荷感应。
另外，在较复杂的实施例中，以控制器监察供应至附带电荷的电压可不断对电流中断时间及持续时间作调整，从而节约最多的电能，同时避免对电荷的附带组件造成破坏。额外的箝位电路及定时电路可除去电流微中断时线上的剩余电能，从而进一步加强本装置的能力。
本发明的目的是提供一种可轻易地装入或与一般交流电路配合的节能装置。
本发明的另一目的是单相或多相供应至附带电荷的电源供应中，利用交流电振动两端的交流电微秒中断，不被电荷感应。
本发明的另一目的是中央监察多电路安装的独立电路的电流。
本发明的另一目的是通过利用微秒电流中断和在所述微秒中断期间除去线内的剩余电能，使电感电荷可更有效地操作
本发明的其它目的会在说明书的以下部份说明，其中的详细说明只为详尽公开本发明，并不对本发明造成限制。
附图说明
图1示出了本装置最简单的实施例，其设有操作开关装置的控制单元，以在交流电周期两端对交流电路作出多次电流微秒中断。
图2示出了本装置被插入具有两条加电压的臂或电线的电路。
图3示出了本装置被插入具有三条加电压的臂或电线的电路。
图4示出了控制开关装置在一般交流电频率周期的振动两端提供大致相等的电流中断。
图5示出了开关装置的一个简单实施例。
图6A及6B示出了一控制装置的实施例，其可对开关装置所提供的电流中断的时间及持续时间作出控制及计时，并提供额外的能力去监察及调整连接电荷的电路。
图7示出了箝位电路及间歇接地电路。
图8示出了本装置以连接至一般接线盒的导电条的一般断路器形式安装，以服务独立电路。
图9示出了本装置作为一般功率计及接线盒的介面。
具体实施方式
参照图1至图9，其示出了现公开的装置的优选实施例，特别是，图1示出了最简单形式的装置10的组件，其设有控制单元14，以操作用以中断交流电路的电流数微秒的开关装置16。如图所示，中断交流电路12的电流的开关装置16以带电或加电压线18及中性线20组成；如图所示，所述开关装置中断带电或加电压线18，而不是中断中性线20或地线，中性线20或地线提供另一半电路，使电能从交流电供应24如一般发电厂的电力网供应至电荷22。由于较少电流需要开关，所述开关装置在带有多条加电压线18的多相电路中优选插入加电压线18，但只要开关装置16可以处理电路中两条或三条加电压线的电流，在使用只有两条电线的单相电路，开关装置16亦可插入中性线20，亦可插入多相电路的中性线20。装置10可设有最简单形式的控制器14，以使用由发电厂供应的一般交流电路为例，所述控制器预先编程或设定预设参数，在一般一秒的交流电周期期间，在交流电流的两端或两个方向把电路12由加电压线18至电荷22，再回返至中性线20的电流中断预设的数微秒。当然，可预期业内技术人员应根据个别电路及其附带电荷，可使用其它交流电周期的持续时间。
在装置10的优选实施例中，可设置反馈电路26以监察电压和/或电流的线路情况以及持续调整开关装置16及微秒电流中断，从而把适当的电流及均方根电压传至附带电荷22，这虽然较复杂，但可达到更佳的控制。现时，把均方根电压维持于大致105伏可达到最佳效果，这是以控制器14调整一个周期中交流电流每端微秒中断的次数和持续时间，以达到大致相同的中断次数及大致相同的总合计电流中断时间，以维持该均方根电压。不过，可预期业内技术人员根据附带于电路12的电荷22及其表现及需要，可使用其它电压。
如上所述，装置10中断交流电流两个方向的电流，以在交流电流每个一般的一秒工作周期于电流振动的两端达到平衡和大致相同的电压和电流持续时间。如图4所示，在电流振动的两端提供多次持续大致相等微秒的电流中断，以在电流振动的两端达到大致相同的总电流中断，在这情况下，对于电路12的电荷22而言，中断是大致不可见的。这解决了现有技术所造成的问题，现有技术使用一次或数次长期的电流中断，而导致使用该电流的装置发生前述的故障。当然，在两相电路12的一面或两面臂端可使用多个开关装置16，以根据电荷组件的不同特性要求及电路的不同电流和电压要求作出调整，如图2所示。不过，在现时的最佳实施例中，在两相120伏电路12，或如图2所示的两相220伏电路，或如图3所示具有三条加电压线18的三相电路中，可设置一个或多个控制器14控制的开关装置16，用以中断从电源供应24通过每条加电压线18传到电荷22的电流。图5示出了一个在交流电流制造微秒中断的开关装置16的一个优选实施例，但可预期业内技术人员可使用任何可以处理微秒持续时间及电流要求的开关设计。
如图1至图3所示，以及如图7中较详细地示出，装置10可选择配以两个电路装置以提供额外的好处。其中一种是以箝位电路28为形式的装置，其把联系电荷22及开关装置16的加电压输出线19的电压箝位，所述箝位电路把电压拑位于从电源供应24提供至开关装置16的输入电压的正或负7/10。特别是对于电感性的电荷22而言，这避免有可能于加电压输出线19形成的电压所产生的潜在问题。
另一种可选择性地设于装置10的更有用的组件，是一种除去电感电荷中的剩余电能的方法，其以电路形式在开关装置16开放电路及为输出线19减电压时，于其时间距把输出线19接地。操作时，当开关装置16中断到输出线19的电流，接地电路30把输出线19接地，从而除去任何剩余电能，这些剩余电能是当输出线传至电感电荷的电能被关闭时，电动机电感产生的电能的副产品。这些电能使电感电动机的磁场涡旋，其倾向把电枢向理想的电动机转动的相反方向拉动，而减低电感电动机的效率，并使电感电动机加热。在开关装置16打开电路所引致的微秒电流中断的时距期间把输出线19接地，可除去电感电荷的剩余电能，从而提高电感电荷如电动机的效率。控制装置14不但是使开关装置16打开电路的讯号源，传至接地电路30的相同讯号亦同时把输出线19接地。当控制装置14向开关装置16发出相反的讯号，以关闭开关装置16和把输出线19加电压，相同的讯号使接地电路30分离。当然，业内技术人员应可设计或利用其它的电路。因此，优选设置把输出线间歇性接地的装置，以在开关装置已把输出线19减电压时除去电路的剩余电能。
图6示出了控制装置14的优选实施例，其使用微处理器及附带组件以提供开关装置16所提供的电流中断时间及持续时间，以及接地电路30提供的把输出线19接地的相对时间和持续时间，并同时透过反馈电路26监察装置的电荷端。因此，无论输入电压是否高于输出电压，它亦可提供有效的编程和/或实时回应的输出电压。控制装置14具有射频干扰(RFI)滤波器，它是一种低通滤波器，以防止开关所产生的脉动返回提供电源供应24的发电厂的公用线。在优选实施例的电路中，设有一气管式线路冲击波或电涌抑制器，其可抑制任何高于470伏的电压，并会在纳秒之间把高达20,000安培分流到接地；具有约50瓦耗散的串联电阻器，而电压在其中下降的，是被电荷带动的电流；差动放大器产生电压波形，其代表经过滤并成为交流电流基准并用于处理器的电荷电流。另外，同时地，它产生用于微处理器的交流电压基准，而这些微处理器使用的是高速跟踪的交流电流及交流电压。之后，两个过滤基准交流电流及交流电压的低通过滤器把交流电流传至定标放大器。定标放大器为开关设定线路电流点。然后，电流便进入带有磁滞的比较器。合作器的输出从低状态转为高状态。
线路电流限制讯号传至开始/停止模块，并重新设定其输出为零，并在5秒内停止。五秒的延迟后，20毫秒的开关频率脉冲触发开关晶体管至全面启动状态，为时一秒，其把60赫电压传至电荷。脉宽调制讯号经过开关控制器线路，开关控制器线路产生放大讯号、感应输入及跟随60赫的波形。当输入的脉宽调制讯号从低状态转为高状态，开关控制器会产生12伏或比当时的60赫波形更高的电压，以开动晶体管。所述讯号然后被传至缓冲放大器，缓冲放大器供应开动开关晶体管所需的极高峰值电流。
当脉宽调制讯号降低，放大的电压便会下降，并透过缓冲放大器关闭开关晶体管。开关晶体管在60赫波形的正向变换时开动。然后，负开关晶体管在低于正常输入(于60赫为零)的偏移时开动。
若微处理器侦察到任何问题，紧急旁路便会开动，导致开关预设地进入持续开动状态，因而终止电流中断。输出射频干扰滤波器与其它射频干扰滤波器相同，但其具有大于9千赫的抑制频率。
一般地面电力供应有两种，其以正或负200伏供应，并以正及负7.5伏运作。然后，负200伏的供应直接与控制地面联系。在这一点的基准为正30.0伏及正12.0伏的电源供应，以供应开关的控制功能，其以60赫输入线路电力的最低交流电流点作基准。数字第五次60赫低通滤波器的时钟频率源自以锁相回路(PPT)控制的数字定时器。时钟频率为6千赫。数字定时器亦为脉宽调制器提供3千赫的讯号，并全部以60周期波形锁相。之后，输出传至峰值侦测器，其产生相等于其输入的正弦波的正峰值的直流电压。峰值侦测器的输出传至定标放大器，其用以决定开关电路的输出电压，在优选实施例中，其为大致105伏均方根，然后输出传至反相放大器，其使脉宽调制器产生百分之50至99工作周期的脉宽，然后传至停止/开始模块。
开关晶体管产生的相同讯号把开关装置开动或关闭，造成接地电路30的相互作用，当电流被关闭，接地电路30会接合并发出电能，而当开关装置16开动电流，接地电路30便会分离。
虽然上述控制器14为控制装置14的优选实施例，但可预期业内技术人员作出改变或变动。
图8至图9示出了现公开装置10的实施例，所述装置可以用于新的或改造过的一般交流电供应接线盒，这些接线盒具有附于导电条34的断路器32。在这实施例中，会设定以多个开关装置16加设于或取代接线盒中附于导电条34的一般断路器32。这实施例可容许多个装置10去控制多个具有不同电流要求的电路。在这实施例中，提供微秒电流断路的开关装置16会设定为安装于一般家居或商业接线盒31附带的断路器32，以提供简易的改造和安装。控制装置14会设定为控制各独立开关装置16，并从各电路12接收电流和电压使用的反馈，并根据每个独立电路的要求调较微秒电路中断。如果接地电路30亦安装于其中，它会以相互于开关装置16的形式循环开关。
这实施例可透过安装了开关装置及有关组件的每个独立电路中的独立回馈电路，对输入中央处理器的数据进行遥距监察。如果控制装置14以调制解调器或其它一般遥距联系方法连接至遥距监察站，它可对家居或商业或各独立电路的用电作双向实时控制，因而容许以一遥距控制器实时改变系统特征，或在超电荷或没有付款时遥距中断电力。
现公开装置的实施例亦可同时用作高速断路器，其如图8所示安装于导电条上。回馈电路26可持续监察开关装置16输出至设有本装置的电路的电压和电流。如果输出线19的电流电压比例超过预设水平，控制装置14便会立即开动开关装置16，并使电路12脱扣。所形成的高速断路器的反应时间，是在到达或超越监察线的预设电流之后不多于4毫秒。预设电流参数以定标放大器设定，其设定断路器以10至250安培或以上运作，并可持续地在该电流范围内作调整。当然，根据监察电路的需要，也何使用其它电流范围。当到达设定的电流限制，定标放大器便会触发合作器重新启动开动/停止模块至零输出，因而关闭开关晶体管，以致通过监察电路的电流和电压终止。选择地，可设置5秒启动延迟以监察短暂或过度电流状况，并容许断路器重新启动，以及在触发过度电流状况的线路被移除时提供电流。因此，如果导致线路超越电流的情况消失，以致需要人手操作，断路器便会智能地重新启动。又或是，如果在相联系的遥距监察站，装置可传送消失的状况回站，并遥距进行重新启动，以开启电流。
如图8所示的在断路器32中设有开关装置16的现公开装置10，当插入一带有电荷的电路时可用作电涌保护器。当装置的输入电压达到正或负470伏峰值，现公开装置可提供电线电涌保护。在本说明书及附图公开的控制器14中，气管会在少于5纳秒内把最多100,000安培传至公用。
另外，如图所示的现公开装置可用作或可设有一电力控制器，其可调整至高电荷要求。在监察电路时，当所述装置侦测到电流在一段10毫秒的期间内因电力负荷如大电动机转动或停转而急速增加，所述装置便会立即容许控制器14切换至在一段预设时间内，现时为一秒半，容许全面的电流和电压于电路中。之后所述装置回复正常运作参数，以微中断电路节约电能。这是现公开装置特别宝贵的特征，可达到设有本装置的空调、冰箱及其它高电流组件的发动其大发动机的高电流要求。
当本装置因任何理由发生故障，控制器14启动紧急旁路恢复不间断电流，从而确保电荷不会发生电力中断。如图所示，旁路以60赫波形在两个周期的时间内运作，因此不会影响附带装置的运作。
最后，图9示出了本装置的另一优选实施例，其设于一适当尺寸和设定合适的介面组件之内，以把现公开装置加插于家居或商业和电源供应之间。这实施例的装置10密封于介面36之内，所述介面设置于表38及家居或商业接线盒31及其导电条34之间，并为整个家居或商业电力系统提供微秒电流中断。这实施例虽然没有如其它实施例般提供独立电路监察能力，但其可特别容易安装，只要拆卸和再装上表38及置于其间的介面装置，并完成接线盒31至地区电力网的电源供应24的电路便可。
应理解的是，虽然现公开装置的最优选实施例采用上述独立组件，以达到控制设有这些组件的电力系统的最多功能，但可预期利用一个或以上的独立组件亦可大大地改进表现及实用性。另外，虽然本节约电能设备的所有基本特点及特征均以多个优选实施例说明，但应理解业内技术人员可作出多项不离本发明的精神或范畴的替换、改编及改变。因此，所有有关改编、变动和替换包含在以下权利要求所订定为本发明的范畴之中。

Claims (26)

1.一种节约电力的设备，其设于具有周期的电路之中，所述周期包括正及负的交流振动，其特征在于：其包括把交流电流从电源传至电荷的电线；透过所述电线以多次微秒增量中断电流的开关装置；及控制所述中断的次数及每次中断持续时间的控制装置，其亦包括在所述中断时把所述电线接地的装置，以除去任何剩余电能，所述剩余电能是当所述电线的电流关闭时由电感电荷产生的电能的副产品。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述控制装置控制所述中断正及负振动，并中断所述电流每周期约为10至100次。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述控制装置在一中性线中断电流。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述控制装置在一加电压线中断电流。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：其亦包括监察电线状况及持续调整所述中断的次数和持续时间的装置，以向所述电荷提供预设的电流和均方根电压。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：其亦包括滤波装置，以过滤所述电线以防止任何低频率脉冲经所述电线返回所述电源。
7.一种节约电力的方法，其用于具有周期的电路之中，所述周期包括正及负的交流振动，其特征在于：其包括透过连接至一电荷的电线从电源供应交流电；透过所述电线在所述正及负振动中以多次微秒增量中断电流；及控制所述中断的次数及每次中断的持续时间；及所述方法亦包括在所述中断时把所述电线接地，以除去任何剩余电能，所述剩余电能是当所述电线电流关闭时由电感电荷产生的电能的副产品。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述电流在一中性线被中断。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述电流在一加电压线被中断。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：其亦包括监察电线状况及持续调整所述中断的次数和持续时间，以向所述电荷提供预设的电流和均方根电压。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于：其亦包括把所述电线的中断电压箝位至由一预设电压加上或减去一预设范围的电压。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于：其亦包括把所述电线过滤，以防止任何低频率脉冲返回所述电源。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述电流的中断每周期约为10至100次。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于：在所述负振动的所述电线的所述电流的总合计中断时间大致相等于所述正振动的总合计中断时间。
15.一种节约电力的方法，其用于具有周期的电路之中，所述周期包括正及负的交流振动，其特征在于：其包括透过连接至一电荷的电线从电源供应具有负及正振动的交流电；透过所述电线在各所述正及负振动中以多次微秒增量中断电流，每周期约为10至100次；在所述中断时把所述电线接地，以除去任何剩余电能，所述剩余电能是当所述电线电流关闭时由电感电荷产生的电能的副产品；监察电线状况及持续调整所述中断的次数和持续时间，以向所述电荷提供预设的电流和均方根电压；把所述电线的中断电压箝位至由一预设电压加上或减去一预设范围的电压；把所述电线过滤，以防止任何低频率脉冲返回所述电源；及控制所述中断的次数及每次中断的持续时间。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：在所述负振动的所述电线的所述电流的总合计中断时间大致相等于所述正振动的总合计中断时间。
17.一种节约交流电的设备，交流电具有一正振动和一负振动，各有完整周期，并于一交流电路传至一电荷，其特征在于：其包括一个或以上开关装置，所述开关装置具有输入端和输出端，可插入一交流电路最少一条电线之中，使所述输入端与一交流电源供应联系，所述输出端与所述交流电路发动的所述电荷联系；所述开关装置设一开放位置，以中断所述输入端及所述输出端之间的联系；所述开关装置设一关闭位置，以连接所述输入端至所述输出端；一控制装置，把所述开关装置于所述关闭位置及所述开放位置之间切换；所述控制装置在每个完整交流电流周期中多次使所述开关装置从所述关闭位置切换至所述开放位置，从而在每个所述交流电流周期造成多次独立的电流中断，并中断所述交流电流传至与所述开关装置的所述输出端联系的所述电荷；在所述正振动的所述独立中断的次数大致相等于每个所述交流电流周期在所述负振动的所述独立中断的次数；由所述开关装置的所述输出端传至所述电荷的有效电压从而被降低至一预设水平，但所述电流中断的持续时间维持足够的短暂及相同，使其不能被所述电荷感应，因而降低所述电荷的耗电量；其亦包括所述控制装置使所述正振动的所述独立中断的总合计持续时间大致相等于每个所述交流电流周期的所述负振动的所述独立中断的总合计持续时间，由所述开关装置的所述输出端传至所述电荷的有效电压从而被降低至一预设水平，但所述电流中断的持续时间维持足够的短暂及相同，使其不能被所述电荷感应，因而降低所述电荷的耗电量；所述交流电路具有一条或以上加电压线及一条中性线以供应所述交流电路；每条所述加电压线加插所述开关装置，每个所述开关装置设有一输入端和一输出端，所述输入端与一交流电供应的一条加电压线联系，每个所述输出端以所述交流电路与所述电荷联系；其亦包括电路装置，只是当每个所述开关装置处于所述开放位置，透过把每个所述开关装置的所述输出端接地，以从每个所述开关装置的所述输出端除去剩余电能。
18.如权利要求17所述的节约交流电的设备，其特征在于：其亦包括一反馈电路以联系所述开关装置的输出端及所述控制装置；所述反馈电路把均方根电压从所述开关装置的所述输出端传至所述控制装置，所述控制装置随后调整每个所述交流电流周期的所述正振动的所述独立中断的次数和持续时间以及所述负振动的所述独立中断的次数和持续时间，从而把所述开关装置的所述输出端输出的所述均方根电压维持于所述预设水平。
19.如权利要求17所述的节约交流电的设备，其特征在于：其亦包括把所述开关装置的所述输出端的电压箝位于一预设电压的装置，所述预设电压界乎所述开关装置的所述输入端的输入电压以上的一预设水平及所述开关装置的所述输入端的输入电压以下的一预设水平。
20.如权利要求18所述的节约交流电的设备，其特征在于：其亦包括把所述开关装置的所述输出端的电压箝位于所述开关装置的所述输入端的输入电压以上的一预设水平及所述开关装置的所述输入端的输入电压以下的一预设水平。
21.如权利要求17所述的节约交流电的设备，其特征在于：所述开关装置置于一外在壳体之内，所述壳体的尺寸可容许所述开关装置的所述输入端与一接线盒的母线协调地接合，而所述输出端构造为可与联系所述电荷的电线协调地接合。
22.如权利要求18所述的节约交流电的设备，其特征在于：所述开关装置置于一外在壳体之内，所述壳体的尺寸可容许所述开关装置的所述输入端与一接线盒的母线协调地接合，而所述输出端构造为可与联系所述电荷的电线协调地接合。
23.如权利要求19所述的节约交流电的设备，其特征在于：所述开关装置置于一外在壳体之内，所述壳体的尺寸可容许所述开关装置的所述输入端与一接线盒的母线协调地接合，而所述输出端构造为可与联系所述电荷的电线协调地接合。
24.如权利要求17所述的节约交流电的设备，其特征在于：所述开关装置置于一介面之内运作，所述介面构造为可合适地置于一接线盒上的用电表及其安装之间，所述开关装置的输入与所述用电表的电输出协调地接合，所述开关装置的输出端于所述用电表的正常安装与所述接线盒协调地接合。
25.如权利要求18所述的节约交流电的设备，其特征在于：所述开关装置置于一介面之内运作，所述介面构造为可合适地置于一接线盒上的用电表及其安装之间，所述开关装置的输入与所述用电表的电输出协调地接合，所述开关装置的输出端于所述用电表的正常安装与所述接线盒协调地接合。
26.如权利要求17所述的节约交流电的设备，其特征在于：其亦包括一反馈电路以联系每个所述开关装置的每个输出端及一控制装置；所述反馈电路把有效电压从所述开关装置的每个所述输出端传至所控制装置，所述控制装置随后调整每条所述加电压线的每个所述交流电流周期的所述正振动的所述独立中断的次数和持续时间以及所述负振动的所述独立中断的次数和持续时间，从而把每个所述开关装置的每个所述输出端输出的所述电压维持于所述预设电压。
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