專利名稱：多功能電爐控制使用器的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種改進的多功能節能限電自動控制開關，其特征是限制私燒電爐及禁用的大功率用電器使用。和保證供電區電器在高電壓或低電壓供電時得到保護，適用于嚴禁使用電爐等大功率用電器的非生產供電區，如集體宿舍、家屬區等。
現有的節能限電產品，是以最大分配功率指標為量度，當供電區使用的總功率超過分配指標時，限電器動作切斷電源，迫使用戶減少用電，達到節電目的。上述節電器能有效的控制用電高峰時嚴禁使用大功率用電器，但在非用電高峰時仍會出現使用電爐等大功率禁用電器，而由于供電區總負荷并未超過分配指標而不能限制，因此節能效果不佳。本實用新型提供一種新的產品，它不僅有上述功能，而且在任何時候都能限制大功率用電器的使用，限制大功率用電器的瓦數任意可調。也就是說，無論在任何時候，當用戶使用了超過單位規定的最高瓦數的用電器時，本控制器都能迅速切斷電源，停止供電，直到用戶將禁用電器撤去后，才能恢復正常供電，同時當供電區需要使用超過規定瓦數的電器時，可調整為連續供電或連續斷電，可取代保險或閘刀。
附圖
一為本控制器的原理框圖。
本實用新型由電流電壓傳感器、信號交直變換濾波跟蹤器、最高限額比較器、浮點計算與浮點保持器、浮點比較器、可斷比較分析電路、欠壓、過壓比較器、繼電器電路、指標裝定器、直流電源等組成。
其簡要工作原理是從電流電壓傳感器輸出的電壓信號，經交直變換濾波跟蹤后，分三路一路到最高限額比較器，，當使用總功率超過最高限額時，最高限額比較器輸出高電平，通過可斷分析電路，分析非瞬時后，控制繼電器動作切斷電源；當沒有超過最高限額時，能連續供電；二路，經由浮點計算器后與第三路分別送到浮點比較器的正負兩端，當用戶使用超過規定瓦數的用電器時，浮點比較器輸出高電平，經可斷分析判斷，非小功率感容性用電器后，再控制繼電器動作切斷電源，延時一段時間后，供電判斷用戶是否將禁用電器撤去，如果撤去，則恢復用電，否則繼續斷電，迫使用戶撤去禁用電器，從而達到節電目的。同時當供電線路出線高電壓或欠電壓時，欠壓過壓比較器輸出高電平通過繼電器切斷電源從而保護供電區家用電器不受損壞。
為保證整個控制器安全可靠工作，又采用一些其它必要的保護電路。
附圖二為本控制器的電路圖。
其工作原理是從電流電壓傳感器輸出的與供電區使用負荷成比例的信號電壓，經全橋整流，R1、R2、C1、C2濾波后送到由A1組成的電壓跟隨器，從電壓跟隨器輸出的信號電壓分三路一路送到最高限額比較器B1的負輸入端，當其電位高于正輸入端電位時，則B1比較器輸出高電平，經D1對C7充電，當C7兩端電位上升到一定程度后，電壓跟隨器A4輸出使得J1吸合，斷開雙數觸點接通單數觸點，單數觸點接通，使得J2工作，斷開供電區電源，從而達到最高限制的目的，斷電后，B1輸出為低電平，但由于二極管特性，C7兩端電荷經R14放電，當A3輸出電壓逐漸下降到小于繼電器J1釋放電壓時，J1恢復雙數接通，單數斷開，又使J2恢復，整個電路又恢復供電。當總負載仍然最于最高限制瓦數，則B1再次出現高電平，控制器再次動作，切斷電源，直到用戶減少負載，才能恢復正常供電。調整裝定電阻R17可改變不同的最高限制功率。
第二路送到浮點比較器的負輸入端；第三路經J1雙數觸點，R3、C5延時后送到由A2組成的電壓跟隨器，則由電壓跟隨器輸出C5兩端電壓，此電壓送到浮點加法器A3，A3的另一輸入為最大限制瓦數裝定電路的輸出，因此從A3的輸出為裝定電阻R15中間點與C5兩端電壓之和。A3的輸出作為浮點比較器的正輸入。當供電區，沒有新增負荷時，A3的輸出為A1輸出與R15中間點電位之和，因此浮點比較器的正入端電位大于負輸入端電位，其差為R15中間點電位當用戶突然增加一個負載時，則從電流電壓互感器輸出的電壓有一個突增。因此A1的輸出猛增，其增量與新加負載功率相對應。若所加負載功率小于規定瓦數時，A1輸出猛增后仍小于A3輸出，因此，浮點比較器仍然輸出低電平，當新加負載超過規定瓦數時，A1的輸出猛增，將大于A3輸出，使得浮點比較器B2輸出為高電平。經D2對C7充電，經延時t1秒排除非小于規定瓦數容感性負載后，J1、J2相繼接通。斷開供電區電源，J1接通后，由J1控制的從A1輸出到R3的電路斷開，則由C5組成的記憶電容將保持斷電前供電區未加禁用電器前的使用總功率，通過A2輸出經A3加到浮點比較器B2的正輸入端以保證禁用電器撤去后恢復供電時，所有使用電器能一次接通并不斷電；但為防止斷電后部分合理使用電器撤去后讓出較大功率，使得禁用電器在沒有撤去時，又能恢復供電，特在C5兩端并聯R4大電阻使C5兩端電位適當下降，下降幅度以小于R15中間點電位，使得A3的輸出在第二次恢復供電時略大于斷電前未加禁用電器時A1的輸出，從而保證禁用電器撤去后立即恢復供電。但當禁用電器未撤去時，恢復供電后由于A1輸出大于A3輸出因此B2將再輸出為高電平，經分析后再次斷電，直到用戶將禁用電器撤去后，才能自動恢復供電。通過改變R15中間點的位置則可限制不同瓦數的電器。
由于我國供電緊張，經常停電，停電后C5兩端電壓將降到零，為保證再一次供電時，由于供電區許多電器處于接通位置，來電瞬間造成很大的起動電流，在來電瞬間也相當于增加一個禁用的大電器，而且當供電區較大時，這個起動功率往往大于規定最高限制瓦數，造成無法供電，為保證第一突然來電時整個供電區所有處于接通位置的電器起動，特加浮點起動補償電路。補償電路由R16、C4組成，其補償原理是當突然來電時，控制器電源電壓將猛增至規定值U，此時電壓通過R16的上端(接電源上端)，C4、R15下端(接地端)形成充電電路，而在R15的中間點形成突然來電時的高電位，改變R16的阻值，可改變R15中間點的起動電位。R16的裝定通過對供電區可能處于接通位置用電器的功率估算。
本實用新型可以制成三相控制，其原理相同，只是可根據三相供電區每相供電范圍的不同，實施不同的裝定。當三相供電區每相負載區范圍要求一致時，除采用同一電源外，其裝定器可采用一個，其它控制電路相同。當某相出現超功率用電或使用禁用電器時，控制器動作切斷該相供電區供電，直到該相區恢復正常使用為止。
本控制器的欠壓、過壓保護功能是這樣完成的，當供電線路出現高壓時，電源變壓器輸出電壓上升，此時由B3組成的過壓比較器負輸入端輸入電壓上升并超過R19與R20中間點的電位時，B3輸出高電平經R22、D3對C5充電，使得J1、J2斷開切斷電源，當供電線路出現低壓時，此時由B4組成的欠壓保護器正輸入端電位下降至低于R19與R20中間點的電位時，B4輸出高電平，通過J1、J2切斷電源，從而達到保護供電區家用電器的目的。
本控制器的工作狀態可通過K1的位置不同來確定，當K1處于F點高電位時，供電區處于停止供電狀態，控制器相當干閘刀開關。當K1位于E點時，由于E點電位為零，因此本控制器將不能使J1、J2動作，因而處于連續供電狀態。當K1位于D點時，本控制器處于限制保護工作狀態。
上述控制器為繼電控制。由于本發明J1采用雙組轉換繼電器，因此控制開關可采用雙向可控硅或接觸器等。
由于本控制器從傳感器中取得的信號很微弱，因此相同的控制板可控制不同功率的供電區，最大可達1000安培。
當供電區出現短路時，本控制器能在瞬間切斷電源。
由于本發明全部采用集成電路，沒有一個三極管，因此具有體積小，可靠性高，功耗小的特點。體積、功耗、造價與現行采用機械式或微分法限電器相比降低3－4倍。而且又增加欠壓過壓保護功能，最大控制范圍無限制。
權利要求1.由電流電壓傳感器、交直變換濾波器、最高限額比較器、浮點計算與保持器、浮點比較器、可斷分析電路、欠壓過壓保護電路，指標裝定器和電源電路組成的多功能電爐控制使用器其特征是a、其最高限額比較器的正輸入端電位連續可調，b、浮點比較器的正輸入端電位隨負載使用功率浮動，c、采用繼電器的遲滯特性，構成斷電延時電路，d、采用的浮點補償連續可調，e、可斷分析電路能分離感容與存阻性負載，f、直流電源電壓在一定范圍內連續可變，g、過壓、欠壓指標可變。
2.根據權利要求1所述裝置，由延時電阻R3與快速返回二極管D5構成的并聯電路，其特征是當A1輸出猛增時A2輸出延時增長，而當A1輸出下降時A2輸出與之相同。
3.根據權利要求1所述裝置，由J1控制的由A1輸出到C5及R4組成的放電回路，其特征是a、保持記憶斷電前未加禁用電器的負載功率，b、保證A3的輸出在第二次接通時略大于A1斷電前未加禁用電器的輸出。
4.根據權利要求1所述裝置，由R15、R16、R17、組成的裝定電路，其特征是a、最高限額與限制單一電器瓦數連續可調，b、最大起動功率連續可調。
5.根據權利要求1所述裝置，由D1、D2、D3、D4組成的反向斷開與C7組成的保持器，及R14組成的放電器回路，可保證A4輸出的下降率不同。
6.根據權利要求1或5所述裝置，其斷電間隔任意可調。
7.根據權利要求1所述裝置，由R10或R11與C7組成的延時電路，其特征是能分離出小于規定瓦數的感容性負載與大于規定瓦數的純阻性負載。
8.根據權利要求1所述裝置，由三個相同電路構成的三相控制器，其特征是a、同一電源，b、同一限電指標裝定器或不同一限電指標裝定器均可。
9.根據權利要求1所述裝置，其斷電開關適用于繼電器、可控硅、接觸器等。
專利摘要本實用新型提供一種全新的節能、限電、禁用大電器使用的多功能控制開關，其特征是限制與禁止私燒電爐及使用大功率電器。由于本控制器采用浮點比較與固定比較原理。因此具有控制供電區最高使用功率與使用單一電器最高瓦數任意可調。由于控制器全部采用集成電路，因此具有體積小，可靠性高，功耗小等特點，體積和造價與現行功率因數法相比降低70％，最大控制范圍無限等優點。
文檔編號H02H3/10GK2063305SQ9020093
公開日1990年10月3日 申請日期1990年1月22日 優先權日1990年1月22日
發明者云永利, 李蘭英 申請人:云永利, 李蘭英