CN104882847A - 用电负荷限制保护报警器 - Google Patents

Abstract

用电负荷限制保护报警器，属于电能安全领域，本发明为解决采用安装保险丝来防止用电超负荷的方案存在维修人员工作量大；及维修周期长，影响用电的问题。本发明包括电流互感器TA、单相断路器QS、NE555时基集成电路、交流接触器KM、中间继电器K、滑动变阻器Rp、电阻R2～R6、电容C2～C6、整流二极管VD、与非门D1～D4、超负荷指示灯VL2和喇叭BL；在负载功率低于限制功率时能正常供电，在负载功率超过限定功率时，能迅速切断用户的供电线路；待用户的负载功率降至限制功率以下时，又能自动恢复对用户供电。

Description

用电负荷限制保护报警器

技术领域

本发明涉及一种用电安全保护设备，属于电能安全领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高,各种用电器已经成为我们生活中不可或缺的组成部分。但不当使用电器,特别是大功率电器极易引发事故。据权威部门统计,我国每年半数以上的火灾都是不当用电所致。尤其在诸如集体宿舍等一些人员密集的场所,同时也是使用电器较为集中的区域,稍有不慎就会酿成大祸。

传统的保护措施是安装保险丝，当负荷超限时，保险丝会熔断，恢复供电需人为更换保险丝，重新更换新的保险丝时，并不能判断用电量是否还超负荷，存在因用电量仍超负荷而造成反复更换保险丝的情况，因此这种操作方式给维修人员增加了很大的工作量，同时，还存在找不到维修人员导致停电时间长，影响用电的情况。

发明内容

本发明目的是为了解决采用安装保险丝来防止用电超负荷的方案存在维修人员工作量大；及维修周期长，影响用电的问题，提供了一种用电负荷限制保护报警器。

本发明所述用电负荷限制保护报警器，它包括电流互感器TA、单相断路器QS、NE555时基集成电路、交流接触器KM、中间继电器K、滑动变阻器Rp、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电解电容C2、电容C3、电解电容C4、电解电容C5、电容C6、整流二极管VD、与非门D1、与非门D2、与非门D3、与非门D4、超负荷指示灯VL2和喇叭BL；

220V交流电源通过单相断路器QS和交流接触器KM常开主触点连接至用户供电系统，其它控制电子元件均连接单相断路器QS和交流接触器KM常开主触点之间的供电线路；

电流互感器TA的原边绕组串接在火线L2中，电流互感器TA的副边绕组的一端连接整流二极管VD的阳极，整流二极管VD的阴极同时连接电解电容C2的正极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接滑动变阻器Rp的一个固定端，滑动变阻器Rp的滑动端同时连接电容C3的一端、电阻R2的一端和与非门D1的两个输入端；与非门D1的输出端同时连接与非门D3的一个输入端和与非门D2的两个输入端，与非门D2的输出端连接电阻R2的另一端；与非门D2的电源地端同时连接电阻R3的一端、电容C3的另一端、滑动变阻器Rp的另一个固定端、电解电容C2的负极和电流互感器TA的副边绕组的另一端；

与非门D3的输出端连接电解电容C4的正极，电解电容C4的负极同时连接电阻R3的另一端和与非门D4的两个输入端，与非门D4的输出端同时连接与非门D3的另一个输入端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接NE555时基集成电路的2脚，

NE555时基集成电路的6脚、7脚同时连接电阻R5的一端和电解电容C5的正极，

NE555时基集成电路的4脚、8脚和电阻R5的另一端同时连接直流电源VDD；

NE555时基集成电路的3脚同时连接中间继电器K线圈的一端、超负荷指示灯VL2的阳极和喇叭BL的正极供电端子；

NE555时基集成电路的5脚连接电容C6的一端；

NE555时基集成电路的1脚同时连接电解电容C5的负极、电容C6的另一端、中间继电器K线圈的另一端、超负荷指示灯VL2的阴极和喇叭BL的负极供电端子，并接地；

交流接触器KM线圈和中间继电器K常闭触点串联在火线L1和火线L2之间。

本发明的优点：本发明用电负荷限制器具有自动限电控制功能，即在负载功率(用户的用电功率)低于限制功率时能正常供电，在负载功率超过限定功率时，能迅速切断用户的供电线路；待用户的负载功率降至限制功率以下时，又能自动恢复对用户供电。且本发明的电路设计简单，性能稳定，易于推广。

附图说明

图1是本发明所述用电负荷限制保护报警器的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述用电负荷限制保护报警器，它包括电流互感器TA、单相断路器QS、NE555时基集成电路、交流接触器KM、中间继电器K、滑动变阻器Rp、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电解电容C2、电容C3、电解电容C4、电解电容C5、电容C6、整流二极管VD、与非门D1、与非门D2、与非门D3、与非门D4、超负荷指示灯VL2和喇叭BL；

220V交流电源通过单相断路器QS和交流接触器KM常开主触点连接至用户供电系统，其它控制电子元件均连接单相断路器QS和交流接触器KM常开主触点之间的供电线路；

电流互感器TA的原边绕组串接在火线L2中，电流互感器TA的副边绕组的一端连接整流二极管VD的阳极，整流二极管VD的阴极同时连接电解电容C2的正极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接滑动变阻器Rp的一个固定端，滑动变阻器Rp的滑动端同时连接电容C3的一端、电阻R2的一端和与非门D1的两个输入端；与非门D1的输出端同时连接与非门D3的一个输入端和与非门D2的两个输入端，与非门D2的输出端连接电阻R2的另一端；与非门D2的电源地端同时连接电阻R3的一端、电容C3的另一端、滑动变阻器Rp的另一个固定端、电解电容C2的负极和电流互感器TA的副边绕组的另一端；

与非门D3的输出端连接电解电容C4的正极，电解电容C4的负极同时连接电阻R3的另一端和与非门D4的两个输入端，与非门D4的输出端同时连接与非门D3的另一个输入端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接NE555时基集成电路的2脚，

NE555时基集成电路的6脚、7脚同时连接电阻R5的一端和电解电容C5的正极，

NE555时基集成电路的4脚、8脚和电阻R5的另一端同时连接直流电源VDD；

NE555时基集成电路的3脚同时连接中间继电器K线圈的一端、超负荷指示灯VL2的阳极和喇叭BL的正极供电端子；

NE555时基集成电路的5脚连接电容C6的一端；

NE555时基集成电路的1脚同时连接电解电容C5的负极、电容C6的另一端、中间继电器K线圈的另一端、超负荷指示灯VL2的阴极和喇叭BL的负极供电端子，并接地；

交流接触器KM线圈和中间继电器K常闭触点串联在火线L1和火线L2之间。

与非门D1、与非门D2、与非门D3和与非门D4采用CD4011或C036型四与非门集成电路来实现。

超负荷指示灯VL2为红色LED灯。

工作原理：电流互感器TA的原边绕组串联在用户的供电回路中，流过原边绕组的电流大小的变化，引起闭合磁路中磁通的变化，在铁心未饱和时，流过原边绕组的电流越大，TA副边绕组感应的电压也越高。

VD将TA副边绕组感应出的交流电压整流，输出直流电压，再经R6、Rp分压及C2、C3滤波后输出的电压信号作为是否触发后续电路的触发信号，当用户的用功率低于限定功率时，TA副边绕组上感应出的电压信号较弱，经VD整流输出的电压低，D1和D4均输出高电平，即NE555的2脚输入信号为高电平，NE555为稳态，其3脚维持输出低电平，中间继电器K线圈不得电，其常闭触点维持闭合状态，KM线圈保持得电状电，KM的常开主触点保持闭合状态，用户保持得电状态。

当用户的用电功率高于限定功率时，TA副边绕组上感应出的电压信号变强，经VD整流输出的电压高，D1和D4均输出低电平，即NE555的2脚输入信号为低电平，NE555内部翻转，NE555的3脚输出高电平，中间继电器K线圈得电，其常闭触点断开，则与K常闭触点串联的KM线圈失电，KM常开主触点断开，将用户的供电回路断开。

同时，因NE555的3脚输出高电平，VL2红灯亮报警，喇叭BL声音报警。

若用户将超载用电电器关闭，则UR2整流后的电压降低，D1和D4又恢复输出高电平，NE555恢复稳态，NE555的3脚输出低电平，K线圈失电，K的常闭触点恢复闭合，KM线圈恢复得电，KM主触点重新闭合，用户恢复供电。本实施方式的控制电路不需要维修人员介入，只要用户不使用超载用电电器，电路就会恢复正常，这种控制方式不但大幅度的减少了维修人员的工作量，还会以最快的速度给用户恢复供电，不影响用户用电。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，还包括热继电器FR，热继电器FR设置在交流接触器KM常开主触点与用户供电系统之间的供电线路上。

用于保护电路，当供电回路发热超限时，自动切断电路。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，直流电源VDD的获取电路包括变压器T、单相全桥整流电路UR、7805稳压芯片、电阻R1、电解电容C1和电源工作指示灯VL1；

变压器T的原边线圈的两端分别连接火线L1和火线L2，变压器T的副边线圈的两端分别连接单相全桥整流电路UR的两个交流输入端，单相全桥整流电路UR的正极电源输出端同时连接电解电容C1的正极和7805稳压芯片的1脚，7805稳压芯片的3脚连接电阻R1的一端，并作为直流电源VDD的正极输出端；

电阻R1的另一端连接电源工作指示灯VL1的阳极，电源工作指示灯VL1的阴极同时连接单相全桥整流电路UR的负极电源输出端、电容C1的负极、7805稳压芯片的2脚和电源工作指示灯VL1的阴极，并接地，同时作为直流电源VDD的负极输出端。

电源工作指示灯VL1为绿色LED灯。

工作原理：变压器T将220V交流电压降压，低压的交流信号经过UR1整流后输出直流电压，该直流电压经C1整流和7805稳压后输出直流电源VDD为NE555提供直流电源，同时，VL1发光，提示现在电源状况正常。

Claims (6)

1.用电负荷限制保护报警器，其特征在于，它包括电流互感器TA、单相断路器QS、NE555时基集成电路、交流接触器KM、中间继电器K、滑动变阻器Rp、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电解电容C2、电容C3、电解电容C4、电解电容C5、电容C6、整流二极管VD、与非门D1、与非门D2、与非门D3、与非门D4、超负荷指示灯VL2和喇叭BL；

220V交流电源通过单相断路器QS和交流接触器KM常开主触点连接至用户供电系统，其它控制电子元件均连接单相断路器QS和交流接触器KM常开主触点之间的供电线路；

电流互感器TA的原边绕组串接在火线L2中，电流互感器TA的副边绕组的一端连接整流二极管VD的阳极，整流二极管VD的阴极同时连接电解电容C2的正极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接滑动变阻器Rp的一个固定端，滑动变阻器Rp的滑动端同时连接电容C3的一端、电阻R2的一端和与非门D1的两个输入端；与非门D1的输出端同时连接与非门D3的一个输入端和与非门D2的两个输入端，与非门D2的输出端连接电阻R2的另一端；与非门D2的电源地端同时连接电阻R3的一端、电容C3的另一端、滑动变阻器Rp的另一个固定端、电解电容C2的负极和电流互感器TA的副边绕组的另一端；

与非门D3的输出端连接电解电容C4的正极，电解电容C4的负极同时连接电阻R3的另一端和与非门D4的两个输入端，与非门D4的输出端同时连接与非门D3的另一个输入端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接NE555时基集成电路的2脚，

NE555时基集成电路的6脚、7脚同时连接电阻R5的一端和电解电容C5的正极，

NE555时基集成电路的4脚、8脚和电阻R5的另一端同时连接直流电源VDD；

NE555时基集成电路的3脚同时连接中间继电器K线圈的一端、超负荷指示灯VL2的阳极和喇叭BL的正极供电端子；

NE555时基集成电路的5脚连接电容C6的一端；

NE555时基集成电路的1脚同时连接电解电容C5的负极、电容C6的另一端、中间继电器K线圈的另一端、超负荷指示灯VL2的阴极和喇叭BL的负极供电端子，并接地；

交流接触器KM线圈和中间继电器K常闭触点串联在火线L1和火线L2之间。

2.根据权利要求1所述用电负荷限制保护报警器，其特征在于，还包括热继电器FR，热继电器FR设置在交流接触器KM常开主触点与用户供电系统之间的供电线路上。

3.根据权利要求1所述用电负荷限制保护报警器，其特征在于，直流电源VDD的获取电路包括变压器T、单相全桥整流电路UR、7805稳压芯片、电阻R1、电解电容C1和电源工作指示灯VL1；

变压器T的原边线圈的两端分别连接火线L1和火线L2，变压器T的副边线圈的两端分别连接单相全桥整流电路UR的两个交流输入端，单相全桥整流电路UR的正极电源输出端同时连接电解电容C1的正极和7805稳压芯片的1脚，7805稳压芯片的3脚连接电阻R1的一端，并作为直流电源VDD的正极输出端；

电阻R1的另一端连接电源工作指示灯VL1的阳极，电源工作指示灯VL1的阴极同时连接单相全桥整流电路UR的负极电源输出端、电容C1的负极、7805稳压芯片的2脚和电源工作指示灯VL1的阴极，并接地，同时作为直流电源VDD的负极输出端。

4.根据权利要求1所述用电负荷限制保护报警器，其特征在于，与非门D1、与非门D2、与非门D3和与非门D4采用CD4011或C036型四与非门集成电路来实现。

5.根据权利要求1所述用电负荷限制保护报警器，其特征在于，超负荷指示灯VL2为红色LED灯。

6.根据权利要求3所述用电负荷限制保护报警器，其特征在于，电源工作指示灯VL1为绿色LED灯。