CN2311012Y - 一种负荷自控电度表箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种负荷自控电度表箱,该表箱由电度计量、负荷自控集成电路,控制继电器及短路、漏电保护部分构成,其中负荷自控集成电路部分由电源部分、采样部分Ⅰ、信号处理部分Ⅱ、内部出口部分Ⅲ构成。本实用新型具有两级限负荷满过载保护及一级自动投入、短路和漏电保护、电度表电力计量等功能,不仅能够实现用户供电自动化,而且安全方便、造价较低。
Description
本实用新型涉及一种负荷自控电度表箱。
目前，楼房供电系统入户配电箱，采用的都是简单的熔断丝十刀闸+电度表结构，随着居民生活水平的提高，用户用电量急剧上升，一些大功率电器不断增加，有时用电量会远远超过电度表的最大容量，个别用户私自更换大容量熔丝、甚至用铜丝代替熔丝，往征引起电度表烧毁、火灾等事故，另外，由于用电不当、漏电、触电事故时有发生，导致人身财产伤亡损失事故时有发生。为防止上述现象的发生，市场上也曾出现了以热双金属片原理制成的负荷控制器，但因其稳定性差，准确度低等原因而未能推广。
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种负荷自控电度表箱，该表箱具有短路保护、漏电保护、两级限负荷满过载保护及一级自动投入、电度表电力计量等功能，不仅能够实现用户供电自动化，而且方便安全、造价较低。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种负荷自控电度表箱，由电度计量、负荷自控集成电路、控制继电器及短路、漏电保护部分构成，其特征在于该电度表的电度计量采用的是一块单相电度表，交流220V的电源电压首先进入本装置的单相电度表，如图1所示，其中表上端子1接电源中的火线、端子3接零线，经内部计量后，火线经端子2、零线经端子4进入负荷自控集成电路中的①、②，给本装置的负荷自控集成电路XDQ供电，火线经端子4也进入高精度电流互感器TA穿芯的一端③，该穿芯的另一端④接控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧，①、②内接一低功耗变压器TC，高精度电流互感器TA的二次感应电流通过采样电阻R1转换成与其成正比的电压信号，该电压信号经负荷自控集成电路XDQ进行采样处理、比较判断后，输出一预期的控制信号，负荷自控集成电路XDQ的⑤、⑥实际上是一组开关接点，用它来控制控制继电器KA线圈的供电回路，正常时，KA的常闭接点⑦、⑧闭合，负荷通电，当过负荷时，XDQ输出的信号使⑤、⑥闭合，KA的线圈通电，其常闭接点⑦、⑧断开，负载断电，火线经控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧给入短路漏电保护开关QR，进行短路漏电保护后，进入负载。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：1、由于本实用新型的负荷自控集成电路中具有比较判断和延时确定功能，因此即能避免用户因家电启动等原因而产生瞬时过负荷时发生误动作，又能准确地在用户用电量超额时切断电路；2、由于本实用新型具有短路漏电保护开关，当用户用电电路出现短路及漏电现象时，可自动切断电路，避免人身触电及短路烧毁家电等事故的发生，安全可靠；3、由于本实用新型的最大限额可以是额定电流的4倍，因此能够满足日益增长的家庭用电量的需要；4、由于本实用新型的控制继电器KA与自控集成电路配合，使本实用新型具有用户用电自切自投的功能，故当因用户用电量超额而切断电路后，不用再接保险丝就可自动接通电路；5、本实用新型使用安全方便，造价较低，每只仅150元左右，非常适合家庭使用。
下面结合附图，以本实用新型的最佳实施例详述本实用新型。
图1为本实用新型的电路结构示意图；
图2为本实用新型自控集成电路XDQ中的电源部分的电路结构示意图；
图3为本实用新型自控集成电路XDQ中的采样部分工、信号处理部分Ⅱ及内部出口部分Ⅲ的电路结构示意图。
如图1所示，本实用新型由电度计量、负荷自控集成电路XDQ、控制继电器KA及漏电、短路自动保护QR构成，其中电度计量部分采用的是一只单相电度表PJ，漏电及短路自动保护部分采用的是一个DZ47L-IP自动开关；如图2、图3所示，本实用新型的负荷自控集成电路XDQ由电源部分、采样部分工、信号处理部分Ⅱ、及内部出口部分Ⅲ构成。
如图1、图2所示，交流220V的电源电压首先进入单相电度表PJ，其中表上端子1接电源中的火线、端子3接零线，经PJ内部计量后，火线经端子2、零线经端子4进入负荷自控集成电路XDQ中①、②、③，即电源部分的变压器TC的输入端和采样部分Ⅰ中的高精度电流互感器TA的穿芯，变压器TC的输出接由D2、D5、D6、D7四个二极管构成的全硅桥，全硅桥的输出接滤波电容C和三端稳压器M1，M1再经一退耦电容C5后电源部分即输出一稳定的+6V电源VCC，供负荷自控集成电路及该集成电路的内部出口；如图1、图3所示，采样部分工中的高精度电流互感器的穿芯接点③、④分别接电度表PJ中的端子2和控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧，TA的二次感应电流输入至采样部分的稳压管D3、D4，采样电阻R1与稳压管D3、D4并联，电阻R1再接起整流滤波作用的二极管D1和电容C1后，输出采样信号至信号处理部分Ⅱ的比较器LI(A)的ui+端，基准电位器W1的输入接+6V电源VCC，输出接比较器LI(A)的ui-，比较器LI(A)的输出uo接延时电阻R5和延时电容C2，R5、C2并联有作为电子开关的两套三级管T1R7和T2R6，延时整定电位器W2的输入接+6V电源VCC，输出接比较器LI(B)的ui+,LI(B)的ui-接在电阻R5与电容C2之间，L1(B)的输出uo接内部出口部分的单稳整触发器L2，电阻R3、R4为上拉电阻；如图3的内部出口部分Ⅲ所示，单稳整触发器L2采用的是接成单稳整电路的NE555电路，L1(B)的输出uo接L2的接点2,L2的接点6、7分别接出口延时电容C4、延时电阻R8，接点3接内部出口继电器J，接点4、8接+6V电源VCC，内部出口继电器J的触点实际上是一组开关接点⑤、⑥，用它来控制控制继电器KA的线圈供电回路，火线经KA的常闭接点⑦、⑧给入漏电、短路保护开关DZ47L-IP后接入负载，C3是一抗干扰电容。
当电源电流经电度表PJ计量后进入负荷自控集成电路XDQ中的电源部分，经电源部分的全硅桥整流后，再经电容C、三端稳压器M1整流稳压后输出一稳定的+6V直流电源VCC供负荷自控集成电路XDQ及XDQ的内部出口部分，采样部分的高精度电流互感器TA的二次感应电流经二极管D3、D4整流后，通过采样电阻R1转变为与其成正比的电压信号，该电压信号经二极管D1、电容C1整流滤波后输入至信号处理部分Ⅱ的比较器L1(A)的ui+，本实用新型所用的比较器L1为LM339四比较器，使用的是其中两个比较器L1(A)、L1(B，其工作原理如下：ui+：同相端输入电压
ui-：反相端输入电压uo：输出电压
当ui+＞ui-时，uo=VCC(高电平)；ui+＜ui-时，uo=0(低电平)。
LI(A)的ui+接的是采样部分的输出，为一个与负荷电流I成正比的直流电压信号，ui-接的是基准电位器W1的输出，为一个在0到VCC之间连续可调节的直流电压信号；在正常状态下(负荷电流不越限时)，ui+＜ui-,uo输出为OV。对比较器L1(B)而言，其ui-为OV，其ui+接的是W2(延时调整)电位器的输出，因ui+＞ui-，故比较器B的输出为VCC(高)，而出口部分的动作触发信号为下降沿(由高而低的过程)，故此时出口不动作；在负荷电流越限时，此时对比较器LI(A)而言，ui+将大于ui-，使比较器LI(B)的输入为VCC(高电平)，但由于C2的作用，电容上电压不能突变，比较器LI(B)的输入ui-将经过一定的延时(时长由R5与C2的乘积决定)，才能达到VCC(高电平)，如在此期间，负荷电流恢复正常，则比较器L1(A)输出由高变成低(即由VCC变OV)，通过两个三极管T1、T2构成的电子开关的作用迅速将C2放电，使比较器L1(B)的ui-为OV，不能触发出口，表现为在瞬间过负荷时装置不误动。在负荷电流越限，并超过延时时间时，比较器L1(B)的反相输入端ui-将在延时到达时刻大于ui+(W2的输出)，使比较器L1(B)输出一个OV(低电平)由高而低的下降沿将触发出口电路L2，使L2输出一个时长由R8和C4决定的高电平，使内部出口继电器J的接点⑤、⑥吸合，触发控制继电器KA，使KA的线圈通电，其常闭接点⑦、⑧断开，负载断电，当负载恢复正常用电量时，在负荷自控集成电路XDQ信号处理部分Ⅱ的作用下，将自动恢复供电，当用电电路出现短路或漏电现象时，漏电短路自动保护开关QR自动切断电路，安全可靠。
Claims (5)
1、一种负荷自控电度表箱，由电度计量、负荷自控集成电路、控制继电器及短路、漏电保护部分构成，其特征在于该电度表箱的电度计量采用的是一块单相电度表PJ，交流220V的电源电压首先进入本装置的单相电度表PJ，其中表上端子(1)接电源中的火线、端子(3)接零线，经内部计量后，火线经端子(2)，零线经端子(4)进入负荷自控集成电路XDQ的接点①、②、③，给本装置的负荷自控集成电路XDQ作电源和供XDQ中的高精度电流互感器TA采样，其中①、②内接一低耗变压器TC，③接高精度电流互感器TA的穿芯，该穿芯的另一端④接控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧，高精度电流互感器TA的二次感应电流信号通过采样电阻R1转换成与其电流信号成正比的电压信号，该电压信号经负荷自控集成电路XDQ采样处理、比较判断后，输出一预期的控制信号，负荷自控集成电路XDQ的⑤、⑥实际上是一组开关接点，用它控制控制继电器KA线圈的供电回路，当负荷自控集成电路XDQ输出的信号正常时，控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧闭合，用户电路通电，当用户电路过负荷时，⑤、⑥闭合，KA的线圈通电，其常闭接点⑦、⑧断开，负载断电，火线经控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧给入漏电短路保护开关QR进行漏电及短路保护后，接入负载。
2、根据权利要求1所述的电度表箱，其特征在于该电度表箱的负荷自控集成电路XDQ由采样部分Ⅰ、信号处理部分Ⅱ、内部出口部分Ⅲ及电源部分构成。
3、根据权利要求2所述的电度表箱，其特征在于该电度表箱负荷自控集成电路XDQ中的电源部分的变压器TC的输出接由二极管D2、D5、D6、D7构成的全硅桥，该全硅桥的输出滤波电容C和三端稳压器M1，再经一退耦电容C5后，该电源部分即可输出一稳定的+6V电源VCC。
4、根据权利要求2所述的电度表箱，其特征在于该电度表箱的负荷自控集成电路XDQ的采样部分工的高精度电流互感器TA的穿芯一端③接电度表PJ上端子(2)的火线，另一端④接控制继电器KA的常闭接点⑦、⑧,TA的二次感应电流输入至稳压管D3、D4，采样电阻R1与稳压管D3、D4并联，再接起整流、滤波作用的二极管D1、电容C1后，输出采样信号至信号处理部分Ⅱ的比较器L1(A)的ui+端，基准电位器W1的输入接+6V电源VCC，输出接比较器L1(A)的ui-，比较器LI(A)的输出uo接延时电阻R5和延时电容C2，作为电子开关的二套三级管T1R7和T2R6与电阻R5、电容C2并联，延时整定电位器w2的输入接+6V电源VCC、输出接比较器L1(B)的ui+,L1(B)的ui-接在电阻R5和电容C2之间，L1(B)的输出uo接内部出口部分Ⅲ的单稳态触发器L2。
5、根据权利要求4所述的电度表箱，其特征在于该电度表箱负荷自控集成电路XDQ的内部出口部分Ⅲ的单稳态触发器L2采用的是接成单稳态电路的NE555电路，L1(B)的输出uo接L2的接点2,L2的接点6、7分别接出口延时电容C4、延时电阻R8，接点3接内部出口继电器J，接点4、8接+6V电源VCC。
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