CN201039527Y - 一种智能节电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能节电控制器，它由可控硅模块、移相触发电路板、可调电阻和电流控制器构成。所述可控硅模块的电源输入端与交流电源相连，输出端穿过穿芯式的电流控制器的感应线圈与用电负荷相连；所述移相触发电路板的触发信号与可控硅模块的触发极相连；所述可调电阻与移相触发电路板的控制端相连。本实用新型通过电流控制器感应线圈对用电负荷和可控硅模块输出电流采样信号的采样，控制可控硅模块的工作状态，负荷电流较小时，可控硅模块不工作，负荷电流增大时，可控硅模块投入工作，工作时通过可调电阻对移相触发电路板的调节，改变了可控硅模块的触发角，降低了用电负荷的工作电压和电流，减小了用电设备的耗电量。

Description

一种智能节电控制器

技术领域

本实用新型涉及一种节电控制器，尤指一种智能节电控制器。

背景技术

随着城市建设的飞速发展，城市/乡村的公路、道路建设日新月异，道路纵横交错、四通八达。目前，各个城市/乡村公路、道路两边都安装有各种各样的照明设备，如霓虹灯、金属卤化物灯、钠灯、碘钨灯、日光灯等。采用光控开关灯具时，天黑了把灯点亮，天亮了把灯关闭，赶上阴天时，大白天的就亮着灯，造成大量的电能浪费。采用时间控制器开关灯具时，每天晚上定时点亮，第二天早晨定时关闭。这种定时点亮、定时关闭控制方式的最大弊端是：日耗电量巨大。因为，有时天还比较亮，路灯就亮了；有时凌晨街上行人、车辆稀少，且天越来越亮了，路灯还亮着。

另外，有些大厦、办公楼、购物超市等，为了使室内更明亮，即使是白天也象晚上似的开着所有的照明灯。

城市中的用电都是通过无数个电力变压器所提供的，电力变压器都没有稳压装置，所以，城市中的供电电压一般都比较高，尤其在用电低谷时，有时电压在240V以上。照明灯具的用电电压也都有一个使用范围，一般在额定电压的10％左右。对于那些额定电压为220V的照明设备来说，电压过高不但加大了耗电量，也缩短了灯具的使用寿命。其工作电压适当降低、低于其额定电压，对其亮度影响不大。反而，由于工作电压降低了，供电电流相应减小，耗电量也减少了。所以，对于路灯、大厦、办公楼和购物超市来说，完全可以根据日照情况，通过降低照明设备的供电电压，达到既照明，又节约了用电的目的，还延长了照明设备的使用寿命。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种智能节电控制器，该控制器通过降低照明设备的供电电压，使其工作在额定电压范围内，以及根据一年四季的日照情况、自动控制路灯的开关灯时间，以达到节约用电的目的。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种智能节电控制器，它由可控硅模块、移相触发电路板、可调电阻、电流控制器、延时继电器组、电压继电器组、经纬仪和选择开关构成；

所述可控硅模块的电源输入端与交流电源相连，输出端穿过穿芯式的电流控制器的感应线圈与用电负荷相连；

所述电流控制器的输出端与延时继电器组的工作电源相连；

所述延时继电器组的输出端与移相触发电路板的工作电源相连；，

所述移相触发电路板的触发信号与可控硅模块的触发极相连；

所述可调电阻与移相触发电路板的控制端相连；

所述电压继电器组的电源输入端与可控硅模块的电源输出端相连。

所述的可控硅模块的导通和关断是受移相触发电路板的触发信号所控制的。

在本实用新型的具体实施例中，

所述可控硅模块是由一组正反相并连的单相可控硅构成。

本实用新型智能节电控制器还包括两个接触器；

一个接触器的常开触点串联在所述的交流电源输入端与可控硅模块的电源输入端之间；另一个接触器的常开触点并联在所述的交流电源输入端与可控硅模块的电源输出端之间；

所述两个接触器线圈通过一个手动的选择开关与交流电源相连。

所述的电流控制器的穿芯式的感应线圈分别串联在可控硅模块的输出端与用电负荷的电路中。

所述延时继电器组的输入电源通过电流控制器的常开触点与交流电源相连。

延时继电器组的两个延时触点分别与所述两个接触器线圈的输入电源相连。

所述电流控制器的工作电源通过一个选择开关与交流电源相连。

所述电压继电器组输出的常闭触点通过选择开关与所述可控硅模块电源输入端与输出端之间相连接的接触器电磁线圈相连；

所述控制装置为经纬仪；该经纬仪的电源输入端通过选择开关与交流电源相连。

本实用新型通过一块移触发电路板调节可控硅模块的导通角使照明设备或其他用电设备的工作电压在0～220V之间平滑调节，通过降低用电设备工作电压的方式，减小用电设备的工作电流，降低用电设备的耗电量，达到节约用电的目的，而且，经过本实用新型发明人在通州区的实验证明，节电率达到20％～40％。

本实用新型还通过经纬仪自动控制照明设备的开启和熄灭，达到节约用电的目的。

另外，本实用新型的电压继电器组在可控硅模块输出电压过高或过低时，防止烧坏可控硅模块，可以停止其工作状态，使用电设备正常用电。

附图说明

图1为本实用新型智能节电控制器的原理框图

图2为本实用新型具体电路图

图3为本实用新型电流控制器的具体电路图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开的智能节电控制器主要由可控硅模块V、触发电路板TV、电流控制器KI、延时继电器组S、电压继电器组U、可调电阻RP、选择开关SA和经纬仪KT构成。

可控硅模块V的电源输入端与交流电源的相线相连，其电源输出端与用电设备如日光灯等的电源输入端相连；电流控制器KI、延时继电器组S和经纬仪KT的信号输出端通过可调电阻组RP与触发电路板的控制极相连，控制触发电路板触发信号的输出。电压继电器组的输出触点通过选择开关SA1与接触器K2的电磁线圈相连。

所述可控硅模块V的导通、关断是受移相触发电路板TV控制，移相触发电路板TV的作用是通过改变可控硅的触发导通角，改变可控硅模块V的输出电压，进而改变/降低用电设备的供电电压，达到减小用电设备耗电量、节约用电的目的。

与可控硅模块输出端相串联的穿芯式电流控制器KI输出的常开触点与延时继电器组S相连；延时继电器组S又与触发电路板TV的工作电源相连；电流控制器KI根据用电负荷电流的大小使可控硅模块自动并通过延时投入工作状态。

与所述电流控制器KI和触发电路板TV相连的经纬仪KT是根据各地区经度和纬度的不同，在天黑时自动输出控制信号，使电流控制器的输入电源和常开触点与电源接通，当用电负荷的电流超过电流控制器的启动电流时，电流控制器的常开触点打开，接通所述延时继电器组的输入电源，可控硅模块V和触发电路板TV通过延时后投入工作，可控硅模块V在触发电路板TV触发信号的控制下导通，点亮路灯；天亮时，自动断开控制信号，使触发电路板TV和可控硅模块V切断电源，路灯熄灭。而且，经纬仪KT还可以根据各地区不同时段天黑程度的不同，自动调整开关灯的时间，通过选择不同阻值的可调电阻RP调整触发电路板TV触发电路输出的触发角，调低用电设备的工作电压，减小耗电量，达到节约用电的目的。

本实用新型还可以通过选择开关SA选择自动状态，当用电设备的电流小于所述电流控制器设定的电流值时，可控硅模块V和触发电路板TV都不工作，电流控制器KI把输入电源与用电设备如日光灯等接通，用电设备正常用电，当用电设备的电流超过电流控制器设定的电流值时，通过延时继电器组的延时后，可控硅模块V和触发电路板TV投入工作，用电设备如日光灯等工作在降低工作电压的节电状态。

另外，本实用新型还可以根据实际负荷的使用情况，在不影响光照度的前提下，根据需要，通过调整可调电阻RP的阻值，改变了触发电路板TV输出的导通角，使可控硅模块V输出的相电压在0～220V之间，从而达到改变/降低用电设备的工作电压，减小耗电量、节约用电的目的。

图2为本实用新型具体实施例具体电路图。如图所示，本实用新型公开的智能节电控制器主要由可控硅模块V、触发电路板TV、电流控制器KI、延时继电器组S1、S2、S3、电压继电器组KV、S4、可调电阻RP、选择开关SA1、SA2和经纬仪KT构成。

可控硅模块V的电源输入端与交流电源相线相连，其电源输出端AS、N与用电设备如日光灯等的电源输入端相连。与可控硅模块V触发极相连的是控制可控硅摸块导通、关断的移相触发电路板TV，其作用是通过改变可控硅的触发导通角，改变可控硅模块V的输出电压，将相电压220V交流电变为低于220V的交流电，进而降低用电设备的供电电压，达到减小用电设备耗电量、节约用电的目的。

可控硅模块输入电源的接通、断开是由接触器K1来完成的；可控硅模块不工作时，接触器K2可以把输入电源与用电设备如日光灯等接通，正常用电。

在本实用新型的具体实施例中，选用了西德西门康公司生产的型号为SKKT330/16E的可控硅模块V，移相触发电路板TV选用济南开源电子有限公司生产KY-23-1型的触发电路板。当然，可控硅模块为一组时，为单相电路，可用单相触发电路板，电源为单相220V供电。可控硅模块为三组时，为三相电路，可用三相触发电路板，电源为三相380V供电。可控硅模块也可选用单相可控硅及双相可控硅等代替，移相触发电路板也可根据用电设备的需要选用三相或单相的，也可自行制做，只要能够改变可控硅的触发导通角调节输出电压均可。

为了使可控硅模块使用更安全并延长使用寿命，本实用新型发明人自行研制了电流控制器KI，电流控制器的作用是根据用电负荷如日光灯等的电流大小控制可控硅模块的工作状态。当用电负荷电流很小或空载时，电流控制器KI输出的常闭触点把接触器K2线圈的电源接通，接触器K2吸合，输入电源A与用电负荷AS接通，正常用电，可控硅模块不工作。当用电负荷的电流增大时，电流控制器KI输出的常开触点接通所述延时继电器组工作电源，延时继电器组的控制触点接通接触器K1线圈的输入电源，接触器K1吸合，接通可控硅模块的输入电源，同时，经延时继电器延时后，断开了接触器K2线圈的输入电源，接触器K2释放，使可控硅模块工作在降压节电状态。当可控硅模块出现故障时，可控硅模块输出端的电流控制器常闭触点还可以通过接触器K2把可控硅模块的电源输入端A与输出端AS短路接通，使可控硅模块V停止工作，用电设备正常用电。

延时继电器组S由断电延时继电器S1、断开延时继电器S2、延时继电器S3构成。断电延时继电器S1的延时触点没有工作电源时是断开的，工作电源接通后，延时触点也接通，工作电源切断后，延时触点能够通过延时后再断开；断开延时继电器S2的延时触点没有工作电源时是接通的，工作电源接通后，延时触点能够断开并通过延时后再接通；延时继电器S3的延时触点没有工作电源时是断开的，工作电源接通后，延时触点通过延时后再接通，延时时间的长短可根据需要进行选择，也可以进行手动调节。在用电负荷如日光灯等空载或电流很小时，断开延时继电器的延时触点S2的一端通过电流控制器输出的常闭触点KI₁与接触器K2线圈接通，另一端通过选择开关与电源相连，接触器K2吸合，电源进线A与用电负荷如日光灯等的AS端接通，用电负荷正常用电，接触器K1不吸合，可控硅模块不工作。当用电负荷如日光灯等电流增大时，电流控制器感应线圈L2感应到信号后，常开触点KI₂吸合，接通断电延时继电器S1线圈的工作电源，断电延时继电器S1得电后，延时触点S1接通延时继电器S3线圈、接触器K1线圈和触发电路板TV的工作电源，可控硅模块V接通电源进线；同时，延时继电器S3得电后开始延时，延时结束后延时触点接通断开延时继电器S2线圈的工作电源，断开延时继电器S2得电后，延时触点断开延时，同时切断了接触器K2线圈的工作电源并开始延时，接触器K2释放，使电源进线A与用电负荷AS的通路切断；由于接触器K1已经吸合，使可控硅模块V和触发电路板TV投入工作；可控硅模块V工作后，串联在可控硅模块电源输出端AS的电流控制器感应线圈L1有感应信号出现，电流控制器输出的常闭触点KI₁打开，KI₁打开后，切断了接触器K2的电源通路；断开延时继电器常闭延时触点S2经过延时后再接通，由于S2和KI₁是串联的，而且KI1是断开的，接触器K2没有电源通路，所以不会再吸合；在上述延时继电器S3延时过程中，接触器K1和接触器K2是同时吸合的，由于接触器K2把可控硅模块V的电源输入端与电源输出端并联短路了，输入电源A与用电负荷AS直接相通，可控硅模块V不工作，在此期间用电负荷的启动延时过程是由接触器K2的闭合来完成的；可控硅模块V和触发电路板TV投入工作后，通过触发电路板TV对可控硅摸块V触发角的控制，使可控硅模块V工作在节电的工作状态。当用电负荷如日光灯等的的电流减小时，串联在用电负荷端AS的电流控制器感应线圈L2的感应信号减弱或消失，输出触点KI₂断开，切断了延时继电器组S1、S2、S3的工作电源，断电延时继电器断电后，延时触点S1经过延时切断了接触器K1线圈的工作电源，可控硅模块V和触发电路板TV停止工作；与此同时，由于电流减小，串联在可控硅模块输出端AS的电流控制器感应线圈L1感应信号也同时消失，电流控制器输出的常闭触点KI₁闭合，与之相串联的断开延时继电器S2断电后其常闭触点也是闭合的，所以，使其相连接的接触器K2吸合，电源进线A与用电负荷AS如日光灯等重新接通；下一个工作周期重复上述过程。断电延时继电器S1的延时作用是：防止电流控制器输出触点KI₂频繁动作时，接触器K1频繁吸合。断开延时继电器S2的延时作用是：在其断开延时过程中顺利的转换接触器K1和K2的工作状态，使可控硅模块由不工作状态转为工作状态。延时继电器S3的延时作用是：当用电负荷为感性负载时，启动电流很大而且时间较长，通过延时继电器S3的延时可以防止大的启动电流对可控硅模块的冲击。

为了改变可控硅模块V的输出电压，控制触发板TV输出的导通角，本实用新型经纬仪KT选用兰州华联电子有限公司生产的CIS-201型微电脑智能型经纬仪，也可根据需要选择其他同类产品，经纬仪KT控制触发电路板TV的导通角的输出。如图所示，经纬仪KT的电源输入端与选择开关SA2相连，选择开关SA2动触点又与电源相连，经纬仪的输出触点与电流控制器的输入电源和常开触点相连。

经纬仪KT是根据各地区经度和纬度的不同，在天黑时自动输出控制信号，使触发电路板TV输出触发信号，可控硅模块V开始工作，天亮时，自动切断控制信号，可控硅模块V关断。

电压继电器组是由高低压保护器KV和延时继电器S4组成的，其作用是可以使可控硅模块V始终能够工作在正常的电压范围内。KV选用浙江泰华电器有限公司生产的SRE-K2-NA型高低压保护器，也可根据需要选用其他同类产品。

电压继电器KV所连接的延时继电器S4输出的常闭触点一端与接触器K2线圈相连，另一端通过转换开关与工作电源相连；在可控硅模块V输出电压正常的情况下，高低压保护器工作在正常电压范围内，KV输出的常闭触点接通延时继电器S4的工作电源，延时继电器S4延时后，输出的常闭触点打开，可控硅模块V正常工作。当可控硅模块V输出电压过高或过低时，高低压保护器KV输出的常闭触点打开，切断了延时继电器S4的工作电源，延时继电器输出的常闭触点接通了接触器K2线圈的工作电源，使输入电源A与用电负荷AS直接接通，可控硅模块停止工作，用电设备正常用电。

高低压保护器KV的电压保护范围可以调节，可以根据需要进行设定，本实用新型通过实验，电压范围设定在180V～240V左右。

图3为本实用新型具体实施例电流控制器的具体电路图，如图所示，本实用新型公开的智能节电控制器所使用的电流控制器主要由电流取样感应线圈L1～L2、整流二极管D1～D2、滤波电容C1～C3、调节电位器RP01～RP02、电阻器R1～R7、三极管G1～G2、继电器J1～J2、发光二极管F1～F3和电源变压器T构成。如图所示，穿芯式感应线圈L1串联在可控硅模块电源输出端与图2接触器K2常开触点的连接点之间，感应线圈L2串联在图2接触器K2常开触点的连接点与用电负荷之间；当用电负荷电流很小时，感应线圈L1、L2没有感应电压，继电器J2输出的常开触点KI₂是断开的，图2中接触器K1不吸合，图2中可控硅模块和触发电路板TV不工作；由于继电器J1的常闭触点KI₁闭合，接通了图2中接触器K2线圈的工作电源，电源进线A与用电负荷AS接通，用电设备正常用电。当用电负荷AS电流增大时，感应线圈L2有感应电压出现，经过二极管D2整流、电阻R2降压、电容C2滤波和可调电阻RP02的调节给晶体管G2的基极提供偏置电压，晶体管G2导通，继电器J2的输出触点KI₂吸合，将延时继电器组S和图2中的触发电路板、接触器K1线圈的电源接通，使图2接触器K1吸合；虽然图2接触器K1的吸合接通了可控硅模块的工作电源，由于图2接触器K2已经将输入电源A和用电负荷AS直接接通，所以，可控硅模块V还是不能够工作；延时继电器组S接通电源后，继电器S3开始延时，延时结束后，延时触点接通了断开延时继电器S2线圈的工作电源，S2的常闭触点断开并开始延时，切断了图2接触器K2线圈的工作电源，使图2接触器K2释放。由于图2接触器K1已经在吸合状态，可控硅模块V开始工作，经过降压后给用电负荷AS送电。在断开延时继电器S2断开延时阶段，电流控制器KI的感应线圈L1也有感应电压出现，电流控制器KI感应到信号后，继电器J1吸合，输出触点KI₁的常闭触点打开，切断了图2中接触器K2线圈的电源通路；断开延时继电器S2延时结束后，其常闭触点闭合，由于继电器J1的输出触点KI₁已经将图2接触器K2的工作电源切断，所以，图2接触器K2仍然不能够工作。用电负荷如日光灯等工作在节电的工作状态。继电器J1的输出触点KI₁的作用是当可控硅模块V有损坏或者电源输出端AS电源电压偏低时，串联在可控硅模块输出端的L1感应线圈没有感应电压，继电器J1的输出触点KI₁的常闭触点闭合，使图2中的接触器K2吸合，使可控硅模块的电源输入端和电源输出端短路，输入电源的A与用电负荷AS相接通，正常用电，能够使可控硅模块停止工作。如图所示，图中的T、D3、C3是给电流控制器提供工作电源的，F1～F3是发光二极管，显示电源及G1、G2的工作状态。

不论采取那种方式控制触发板TV触发信号的输出，在不影响光照度的前提下，均可以根据需要，通过调整可调电阻RP的阻值，改变触发电路板TV输出的导通角的大小，使可控硅模块V的输出相电压在0～220V之间平滑调整，从而达到降低用电设备的工作电压，减小耗电量、节约用电的目的。

为了使照明设备或其他用电设备即可以工作在额定电压220V，又可以工作在额定电压220V以下，本实用新型设有两个接触器K1和K2，可以通过选择开关SA1进行选择，当选择开关SA1放在2，选择开关SA2放在1时，工作在自动位置，可以进行自动控制，SA2放在2时为经纬仪工作状态，可用于路灯控制；当选择开关SA2放在2时，为手动的工作状态，SA1可以进行手动操作，SA1放置在1时，图2接触器K1吸合，为节电状态，可以通过调节可调电阻RP改变可控硅模块的触发角，使用电负荷电压在0～220V之间平滑调节，选择开关SA1放置2时，图2接触器K2吸合，电源进线A与用电负荷AS接通，用电设备工作在不节电的工作状态。

以上所述是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能节电控制器，它由可控硅模块、移相触发电路板、可调电阻、电流控制器、延时继电器组、电压继电器组、经纬仪和选择开关构成：

所述可控硅模块的电源输入端与交流电源相连，输出端穿过穿芯式的电流控制器的感应线圈与用电负荷相连；

所述电流控制器的输出端与延时继电器组的工作电源相连；

所述延时继电器组的输出端与移相触发电路板的工作电源相连；，

所述移相触发电路板的触发信号与可控硅模块的触发极相连；

所述可调电阻与移相触发电路板的控制端相连；

所述电压继电器组的电源输入端与可控硅模块的电源输出端相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能节电控制器，其特征在于：所述可控硅模块由三组正反相并联的单相可控硅和控制这三组可控硅模块导通、关断的移相触发电路板构成。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能节电控制器，其特征在于：所述控制装置为电流控制器；

该电流控制器的工作电源通过一个选择开关与电源相连，它自带有两个穿芯式的电流感应线圈和两个输出控制触点，其中一个感应线圈串联在可控硅模块的输出端，另一个感应线圈串联在用电负荷的电路中，两个感应线圈与两个输出触点一一对应，用电负荷电路中的感应线圈所对应的常开触点与延时继电器组的输入电源相连；延时继电器组的控制端点与控制可控硅模块输入电源的一个接触器相连；可控硅模块输出端的一个感应线圈所对应的常闭触点与另一个控制电源输入端和可控硅模块电源输出端之间接通或断开的接触器线圈相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种智能节电控制器，其特征在于：所述控制装置为经纬仪；

该经纬仪的电源输入端通过选择开关与交流电源相连，经纬仪的常开触点与所述电流控制器工作电源和常开触点及延时继电器组电压继电器组的输出触点相连。

5.根据权利要求1或2所述一种智能节电控制器，其特征在于：它还包括两个接触器；

一个接触器的常开触点串联在所述电源输入端与可控硅模块的电源输入端之间；另一个接触器的常开触点并联在所述的电源输入端和可控硅模块电源输出端之间；

所述两个接触器线圈通过一个选择开关与交流电源相连。

6.根据权利要求3所述一种智能节电控制器，其特征在于：所述控制装置为延时继电器组；

该延时继电器组的输入电源通过电流控制器的常开触点与交流220V电源相连，其中断电延时继电器的控制端与所述移相触发电路板的工作电源和一个控制可控硅模块输入电源的接触器线圈相连；延时继电器的控制端与断开延时继电器的输入电源相连；断开延时继电器的控制端与控制电源输入端与可控硅模块电源输出端接通、断开的接触器线圈相连。

7.根据权利要求3所述一种智能节电控制器，其特征在于：它还包括两个接触器；

一个接触器的常开触点串联在所述电源输入端与可控硅模块的电源输入端之间；另一个接触器的常开触点并联在所述的电源输入端和可控硅模块电源输出端之间；

所述两个接触器线圈与所述电流控制器的常闭触点和所述断电延时继电器的控制触点相连。

8.根据权利要求4所述一种智能节电控制器，其特征在于：它还包括两个接触器；

一个接触器的常开触点串联在所述电源输入端与可控硅模块的电源输入端之间；另一个接触器的常开触点并联在所述的电源输入端和可控硅模块电源输出端之间；

所述两个接触器线圈与所述电流控制器的常闭触点和所述断电延时继电器的控制触点相连。

9.根据权利要求6所述一种智能节电控制器，其特征在于：它还包括两个接触器；

一个接触器的常开触点串联在所述电源输入端与可控硅模块的电源输入端之间；另一个接触器的常开触点并联在所述的电源输入端和可控硅模块电源输出端之间；

所述两个接触器线圈与所述电流控制器的常闭触点和所述断电延时继电器的控制触点相连。

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