CN2854604Y - 自控限电式单相电度表 - Google Patents

Abstract

一种自控限电式单相电度表，它内置自控限电控制电路，该自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路组成，检测电路由一过载检测线圈L2构成，该过载检测线圈L穿在电度表内部相线回路上，运放比较电路由运放集成电路IC2－1、IC2－2构成，延时电路由延时电容C6构成，开关电路由三极管BG构成，执行电路由执行继电器J构成，电源控制电路为一稳压电路。它能预防在线时长期超载运行，让其更加智能化服务于千家万户，彻底杜绝因过流而引起的电度表、家电、电力线路发热燃烧和由此而引发的火灾。

Description

自控限电式单相电度表

                    一、所属技术领域

本实用新型涉及一种单相电度表。

                    二、背景技术

单相电度表自问世以来，以其准确和直观的计量方式，广泛应用于单相电力供电线路中。现单相电度表已由早期的电磁感应式计量，发展为电子式计量及插卡预缴式等智能型计量方式，使其结构更趋合理，外观更加精美，功能加更完善。但美中不足的是，不管哪类电度表，由于它不具备超载保护功能，用户在使用家用电器过程中(或意外情况下)，常常因无意超载(或短路)而烧毁家电设备、电气线路及电度表，甚至导致火灾发生的事时有发生。所以增加电度表的限电保护功能，已是刻不容缓的技术课题。

现有的电磁式电度表工作原理如下：利用电流线圈和电压线圈所产生的互感磁场，推动铝转盘转动。负载大时，所产生的磁场就大，铝转盘旋转就快，反之则慢。转盘上的蜗杆螺丝，带动计数器上的齿轮旋转，从而进行电能计量。

现有的电子式电度表工作原理如下：由分压器获取电压采样信号，分流器获取电流采样信号，经乘法器运算后取得电压与电流的乘积信号，再通过频率变换，产生一个与电压电流乘积成正比的计数脉冲信号，经过分频处理和功率放大，最后驱动步进电动机工作，进行电能计量。

目前，不论是电磁式或电子式单相电度表，也不管它的种类怎么多样化，它的职能只是准确记录和如实反映用户耗电量的多少，而它所缺乏的是对自身、对电力线路和对用户家用电器的保护，这也正是它的缺陷所在，因此会导致它在超载或其它异常情况下工作时，就有可能发生自身被烧毁或电力线路或家电被烧毁的结果。

                      三、实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种自控限电式单相电度表，它能预防在线时长期超载运行，让其更加智能化服务于千家万户，彻底杜绝因过流而引起的电度表、家电、电力线路发热燃烧和由此而引发的火灾。

为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是：一种自控限电式单相电度表，在不影响原有功能、原有结构及外壳尺寸的情况下，在原有技术基础上，内置自控限电电路，增加自控限电功能，自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路等单元组成，自控限电控制电路具有超载检测、自控限电、电源控制、稳压等功能，以达到电度表在超载、过载、短路时快速保护之目的，消除安全事故隐患。

超载检测功能：将过载检测线圈穿在电度表内部相线回路上。这样电度表在运行过程中，有二次电压信号输出，送入自控限电控制电路进行比较。过载检测线圈实为环形电压互感器，是由高强度漆包线在环形铁芯上绕制而成磁环线圈。

自控限电功能：由运放比较电路、延时电路、开关电路组成的电路具有自控限电功能。采用先进的元器件和成熟的电子电路，组成可靠的自控限电控制电路，处理由过载检测线圈拾取的电压信号。当这个信号超过予定值时，自控限电电路工作，推动执行继电器切断电源。当负载减少至一定值时，延时电路在延时一段时间后，重新接通电源，向用户供电。

执行电路由执行继电器构成，执行继电器主要负责电度表电源的控制。当其线圈上有控制电压通过时，就会吸合，从而切断电度表电源输出。选用相应规格的执行继电器，以适合不同规格的电度表的需要。在本电路中，执行继电器一直处于等待状态，只有在负载超载时才能工作，所以平时不耗电。

电源控制电路为一稳压电路，稳压电路采用1.5W超小型电源变压器变压，经桥式整流器整流，通过稳压集成电路稳压，经电容滤波输出平稳12V直流电，供电路使用。在感应式电度表中使用时，为了不影响旋转磁场，电源变压器可用非磁性金属片接地隔离。

本实用新型产生的积极效果如下：

1、在负载超过预定范围时，能在少于0.5秒钟内自动快速切断电源，有效地保护电表本身及电力线路和用电器，避免由此所引发的意外事故。并且，能在减负后的30秒钟后自动恢复电力供应。

2、可以广泛地应用于大、中、小学校学生宿舍、商场店铺、各类公寓住所、出租房和临时房屋的供电计量。具有节约能源，新颖实用，安全可靠等独特功能，是重点消防对象的最佳选择。

3、能根据用户需要，预置用电功限，有效遏制了盲目用电或恶意用电的消费观念(有些人保险丝断后用铜丝铁丝代替)，强迫用户养成节约用电的习惯，有利于缓解全国电力供应紧张的局面。

4、其最大特点是：具有电能计量、限电节能和开关保险的三大基本功能，且耗电甚微，静态少于15mA，动态约为50mA-80mA(即超载保护时)。

5、对生产厂家来说，利用现有的和成熟的电度表生产技术条件及原材料半成品，在原有的基础上稍加改进，即可按现有规格大批量投产。

使用场合一：拿一只3-10A的普通单相电度表来说，它正常工作时最大的可允许功率为2.2KW左右，若装置在一个有4人的学生宿舍里，按学生现有的生活条件，除了照明灯具外，还自备一些录放音机、电动电热器具，特别是冬夏季用电量更是大，有时同时使用时总负载将接近或超过2KW。虽然一般电度表都配有空气开关或保险装置，但由于气温变化或其它原因，往往线路在过载时起不到应有的保险作用，从而引发安全事故，那些未装开关和保险的更不用说。现将其功率限定在1KW左右，既不影响一般的照明和小电器用电，又节约电能。就算用一些功率大一点的电器，学生也能自觉叉开电器负载使用，这样就能保证用电的安全。

使用场合二：普通单相电度表在商铺、店面使用时，由于照明灯具多，有些店主还同时使用电热器具，这时若是有客户买商品，还需要通电测试一下给客户看，假如此时电流过载很大而保险又不灵，一般难以让人察觉，这就将产生严重的安全隐患。要是装有本自控限电电度表，则可快速切断电源，以达到安全用电之目的。

使用场合三：公寓、临时房和出租屋也不例外，装置本电度表后，电力消费者就将会自觉养成节约用电的习惯，唯恐多用了会被电度表断电。

                       四、附图说明

图1是本实施例电气原理框图

图2是本实施例电气连接图。

                       五、具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本实用新型再作描述。

参见图2，DL为原电磁式或电子电度表电路，L1为用户主电力线一次电流线圈(即穿经磁环线圈的相线)，L2为过载检测线圈(磁环线圈)即二次电流检测线圈，B为电源变压器，D1-D4为桥式整流器，C1-C4为电源滤波电容，IC1为三端稳压集成电路。

参见图1和图2，一种自控限电式单相电度表，它内置自控限电控制电路，该自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路组成，检测电路由一过载检测线圈L2构成，该过载检测线圈L2穿在电度表内部相线回路上，运放比较电路由运放集成电路IC2-1、IC2-2构成，延时电路由延时电容C6构成，开关电路由三极管BG构成，执行电路由执行继电器J构成，电源控制电路为一稳压电路，过载检测线圈L2一端接稳压电路、另一端接二极管D5，二极管D5接电容C5和电位器W，电位器W活动端接电阻R3，电阻R3接运放集成电路IC2-2的5脚.运放集成电路IC2-1的1脚接二极管D6，运放集成电路IC2-2的7脚接二极管D7，二极管D6和二极管D7都接延时电容C6和电阻R6，电阻R6接三极管BG基极，三极管BG集电极接执行继电器J和二极管D8，稳压电路通过电容C4接执行继电器J、运放集成电路IC2-1的2脚、运放集成电路IC2-2的6脚、二极管D8、电阻R5、稳压管DW，电阻R5接运放集成电路IC2-1的8脚。

参见图2，过载检测线圈L2为一磁环线圈。

参见图2，电源变压器B、桥式整流器D1-D4、电源滤波电容C1-C4、三端稳压集成电路IC1组成稳压电路。

参见图2，运放集成电路IC2-1的3脚接电阻R2，电阻R2接电阻R1。

参见图2，三极管BG发射极接电阻R7。

其工作原理简述如下：

当检测电路检测到负载超载、过载或短路的信号后，该信号将被送到运放集成电路IC2-2进行处理，随后该运放集成电路IC2-2输出高电平信号，通过三极管BG推动执行继电器J工作，切断市电。同时延时电容C6得到充电。当负载减少(或故障排除)后，检测信号相应减少，运放集成电路IC2-2输出恢复低电平。此时由于延时电容C6放电需一段时间，执行继电器J延时释放，电度表恢复向用户供电。稳压电路输出的稳压电源供电路使用。

当电度表在设定的功率范围内工作时，由于过载检测线圈L2所感应的信号电压低，不致于使运放集成电路IC2-2输出端有高电平信号输出，三极管BG不能导通，执行继电器J因无电压不动作，市电通过执行继电器的常闭触头J-1、J-2向用户供电。

当负载超载、过载或短路时，过载检测线圈L2上所感应的信号电压瞬间增大，该信号电压经过二极管D5整流、电容C5滤波，由电阻R3进入运放集成电路IC2-2，运放集成电路IC2-2经与运放集成电路IC2-1进行比较后翻转，由7脚输出高电平信号。使三极管BG导通，执行继电器J得电吸合，常闭触头J-1、J-2断开，切断电源。同时，直流电压通过执行继电器J、电阻R6向延时电容C6充电。此时，若负载未减少(或短路排除)，自控限电控制电路则一直保持断电状态。负载减少后，过载检测线圈L2感应电压信号相应减少，运放集成电路IC2-2重新翻转，输出端呈低电平。此时延时电容C6开始放电，延时电容C6放电的时间即为自控限电控制电路的延时接通时间，一般选取30s左右。

电位器W为功率设定器，可按电度表规格区别和用户需要，在300W-8500W之间选择(电位器W内置在表壳中)。

该自控限电式单相电度表经验证(在一住有四名职工的宿舍中进行试用)，用电量由原来的每月130-150度(原来安装的电度表都被烧坏)，锐减为每月45-60度，节电效果明显，且运行安全可靠。

Claims (5)

1、一种自控限电式单相电度表，其特征在于：它内置自控限电控制电路，该自控限电控制电路由检测电路、运放比较电路、延时电路、开关电路和执行电路组成，检测电路由一过载检测线圈(L2)构成，该过载检测线圈(L2)穿在电度表内部相线回路上，运放比较电路由运放集成电路(IC2-1)、(IC2-2)构成，延时电路由延时电容(C6)构成，开关电路由三极管(BG)构成，执行电路由执行继电器(J)构成，电源控制电路为一稳压电路，过载检测线圈(L2)一端接稳压电路、另一端接二极管(D5)，二极管(D5)接电容(C5)和电位器(W)，电位器(W)活动端接电阻(R3)，电阻(R3)接运放集成电路(IC2-2)的5脚，运放集成电路(IC2-1)的1脚接二极管(D6)，运放集成电路(IC2-2)的7脚接二极管(D7)，二极管(D6)和二极管(D7)都接延时电容(C6)和电阻(R6)，电阻(R6)接三极管(BG)基极，三极管(BG)集电极接执行继电器(J)和二极管(D8)，稳压电路通过电容(C4)接执行继电器(J)、运放集成电路(IC2-1)的2脚、运放集成电路(IC2-2)的6脚、二极管(D8)、电阻(R5)、稳压管(DW)，电阻(R5)接运放集成电路(IC2-1)的8脚。

2、根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于：所述的过载检测线圈(L2)为一磁环线圈。

3、根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于：所述的稳压电路由电源变压器(B)、桥式整流器(D1-D4)、电源滤波电容(C1-C4)、三端稳压集成电路(ICl)组成。

4、根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于：所述的运放集成电路(IC2-1)的3脚接电阻(R2)，电阻(R2)接电阻(R1)。

5、根据权利要求1所述的一种自控限电式单相电度表，其特征在于：所述的三极管(BG)发射极接电阻(R7)。

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