专利名称：电功率限量控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型电功率限量控制器涉及一种对电力负荷进行定量供电的自动控制装置，特别适用于需要限量使用电功率的企、事业单位或供电部门对电力负荷系统进行限额使用电功率的电路。
目前浙江杭州或江苏生产的电脑电功率限量控制器，以及申请号为86103944家用电功率限量器专利申请，一般是采用传统的三相瓦特表取样，且电脑部件和电子控制元件都不能缺少工作电压，这样就会消耗一部份电能；现有的电脑限量控制器中，由于采用了“电脑”部件，给控制器带来结构复杂，单台售价高用户不易接受的问题；存在可靠性差，使用寿命短，维修困难的缺点。
本实用新型的目的是设计生产一种电功率限量控制仪器，它的作用是在电力负荷受控时间内，当用户用电量超过计划保安负荷额值时，能够自动地切断受控负荷电路，达到改善管理，控制供电电网高峰用电不超量，低峰用电不限量的目的。
本实用新型是通过下述技术方案实现的。结合图一的方框图说明该装置由1，霍耳功率检测控制单元，包括电网〈1〉，三相或二相电压信号变压器〈2〉，变压器B4〈3〉，霍耳效应元件功率换能器〈4〉，功率定值电路〈5〉，比较鉴别器〈6〉组成；2.时间钟控机构，即石英钟控电路〈7〉；3.延时控制单元，包括延时电路〈8〉、〈9〉、〈10〉，报警电路〈11〉，跳闸信号输出〈12〉、〈13〉组成。其工作原理是一、单元电路工作原理。
1.霍耳功率检测单元的工作原理是当电网〈三相或二相〉电压经B1、B2、B3信号变压器的电压，由D1～D6全波整流，C1滤波后，在电位器W1上取得8－12V的直流电压加在霍耳片H的电压端上，另一路电源电压经变压器B4降压，由D7～D12全波整流，得到14V电压加在一块环形磁性材料上绕有高强度φ0.05mm1200圈的漆包线线圈上，线圈电流在磁环的磁路气隙处产生磁感应强度B〈H－L〉，作用于霍耳片H上，根据霍耳电压与通过霍耳片上的电流和磁感应强度的乘积成正比的原理，即
〈电流〉×
〈磁场〉，经功率定值电路中的IC1放大由1，8脚输出0～100mv的交变电压，由W表作电功率指示，这个交变电压再经D17检波成直流信号进入BG1的基极。比较器IC2的1端接BG1的发射极Ve，作为定值信号输入，由电位器W2取得V定作为保安负荷功率阀值电压，由正向端2输入，当Ve的电压超过V定的阀值电压时，比较鉴别器翻转，使BG2导通，继电器J1工作，J1－1闭合；如果Ve电压超不过V定的阀值电压时，比较鉴别器不翻转，BG2截止，J1－1开路；调整电位器W2的阻值，可以改变IC2保安负荷限定阀值电压的大小，调整这个电压，可使电功率限量控制器达到10KW～1000KW的变化范围值。
2.时间钟控机构。
时间控制机构是电功率限量控制仪器，在控制用户高峰用电量与低峰用电量的关键部件，这里采用上海电钟厂生产的YPK2型音片定时开关钟，在音片钟盘上有三对定时调节器，根据用户高峰或低峰负荷出现的不同时间，在24小时内可把调节器分别固定在一个或多个〈8－12点、14－18点、19－23点钟上〉不同时间对应的钟面刻度处〈面盘是可以转动的，转动时带动六角凸轮〉，就能相应的控制一个或多个高峰或低峰负荷时间内的“开与关”状态，即在24小时内上述三个高峰期内K1闭合，低峰期内K1开路的情况。
3.延时控制单元。
当Ve电压超过V定时，继电器J1工作，J1－1闭合，在高峰期K1闭合的初始时，为了防止浪涌电流或设备起动峰值电流的出现，控制仪器中设置了第一级延时电路，由于Vc电位高于VD电位，则BG3中的Ve低于VD电位，即BG3、BG4、处于截止，随着电源电压Vc通过R5向C3充电电位的升高，当BG3中的Vc电压约高于VD时，则BG3、BG4导通，继电器J2工作，J2－1闭合，进入第二级延时电路，此时BG5、BG6和报警电路开始工作，以后的第二级、第三级BG7、BG8延时电路的工作原理和电路结构与第一级相同，不同之处是前者延时时间为18±2秒，后两者延时时间各为5分钟。报警电路是由三极管BG9、BG10、R11、R12、C6、C7组成自激振荡器，调节C7的大小，可以改变振荡频率。
二、电功率限量控制器的工作原理。
1.高峰期超负荷工作原理。
由霍耳效应元件为主体组成的三相〈二相〉功率检测器，时间钟控机构，构，延时报警电路组成的电功率限量控制仪器，是根据霍耳元件测量负载功率的原理，采用三相〈二相〉信号变压器经整流后和变压器B4降压整流通过线圈电流在磁环上产生的磁场强度同时作用于霍耳元件H上，产生一个正比于三相〈二相〉功率的输出电压，经过功率定值电路与给定保安负荷限量功率值进行比较鉴别，当用户在高峰期超负荷使用电功率时，即K1闭合，BG2导通，继电器J1工作，J1－1闭合，则第一级延时电路工作，18秒后便有报警信号声，此时告诉用户已超过限额功率，不能继续超载使用电功率，为此应减少负荷数，否则间隔5分钟时延时控制单元中的BG5、BG6导通，继电器J3工作，通过用户的空气自动开关或交流接触器切断用户主控回路负载电源，并接通J3－1，J3－2，完成对主控回路的超负荷控制。如果此时用户使用的负荷功率额小于保安负荷用电额时，则BG2截止，J1－1开路，完成高峰期超负荷控制主控回路的目的；如果此时用户使用的负荷功率额仍然超载，延时控制单元中的BG7、BG8导通，继电器J4工作，通过用户空气自动开关或交流接触器切断用户次控回路电源，并使J4－1开路；完成高峰期超负荷控制次控回路的目的。
2.高峰期不超负荷工作原理。
各用户使用电功率在高峰期内不超保安负荷额，则K1接通，BG2不导通，继电器J1不工作即J1－1开路，电功率限量控制器处于正常。
3.低峰期超负荷工作原理。
作为供电部门来说，在各用户用电低峰期内，要求用户能够多用电，允许或要求超负荷用电。在这种情况下，K1开路，BG2导通，继电器J1工作，J1－1接通，延时控制单元不工作，完成用户低峰用电不限量的目的。
4.低峰期不超负荷工作原理。
由于控制仪器工作在保安负荷额内，且各用户用电处于低峰期，即K1开路，BG2截止，继电器J1不工作，J1－1开路，延时控制单元不工作，控制仪器处于正常。
本实用新型的效果是以霍耳元件为主体设计安装的电功率限量控制仪器将为我国科学管理电力，限量供电提供了有利条件，也是为适应目前电力不足，为合理分配电力量，做到计划用电的需求而设计的，它的作用是在电力负荷受控时间内，用户超过了供电部门给定的计划功率指标时，本控制仪器便会自动切断用户受控电路，使负荷量不超过规定值，达到控制企、事业单位合理、经济、安全用电的目的，克服了各用户用电量一经超载，就全部停电的问题。受控时间机构分高峰、低峰，功率保安负荷计划定值额可在10KW－1000KW范围内调节，不受环境和温度的影响。延时控制电路分别控制主控回路，次控回路，且在不超负荷时，电路则不需要工作电压，为此不消耗电能，提高了控制仪器的使用寿命和可靠性，具有生产工艺简单、功能齐全、造价低廉，深受用户的欢迎。
图一是电功率限量控制仪器的方框原理图。
图二是电功率限量控制仪器的电原理图，其中B1、B2、B3、B4为信号变压器和降压变压器，D1～D24均为1N400I整流二极管，BG3、BG7为3CG21B三极管，β≥80，BG1、BG2、BG6、BG8均为3DG12B三极管，β≥100、R1－R12为1／8W金属膜电阻，J1为高灵敏度6V继电器，J2、J3、J4为JQX－3Z12V继电器，YPK2为音片石英钟，AN为按钮开关，IC2为5G23运算放大器，H和IC1为μGN－3501m霍耳效应元件。
图三是电功率限量控制仪器外形结构图，外壳上共有13个端子，三相〈二相〉交流380V〈220V〉电压进线端为1、2、3，电流互感器端子为4、5、6，交流220V电源端子为7、8，电功率主控回路端子为9、10，次控端子为11、12，〈均为常闭触点〉公共地端为13。
本实用新型电功率限量控制器的检验安装使用是一、出厂校验1.按图三的各接线端子连接好外部导线。2.按105％的额定保安负荷电功率输入控制仪器，调节电位器W2，应能听到继电器跳动声，18秒钟后发出报警声，5分钟后，听到继电器J3的跳闸声，再隔5分钟后听到继电器J4的跳闸声；3.按95％的额定保安负荷电功率输入控制仪器，在相应的时间内，没有报警声、跳闸声。二、控制仪器的安装使用1.将电功率限量控制仪器送供电部门按第一条的步骤进行校验认可，并加铅封；2.严格按图三的外部接线端子，要求正确接上各外部导线，即可通电使用。
权利要求1.一种电功率限量控制器，由三相《二相》变压器，霍耳元件换能器，时间钟控机构，延时报警电路组成，其特征是三相《二相》功率信号变压器B1，B2，B3的电压，经D1-D6全波整流后加在霍耳片H上与通过降压变压器B4，经D7-D12全波整流后在一块环形磁性材料上绕有线圈的电流，在气隙处产生磁感应强度B作用于霍耳片H上产生电压，经IC1，BG1功率定值器，IC2比较监别器，音片定时开关钟控机构和延时报警控制单元的电路装置。
2.根据权利要求1所述控制器，其特征是功率定值电路中的IC1输出交变电压，由功率表W作指示，再经D17检波形成直流信号，进入BG1的基极，IC2的1端接BG1的发射极Ve，由电位器W2取得V定，当Ve的电压超过V定的阀值电压时，比较监别器BG2导通的电路。
3.根据权利要求1所述控制器，其特征是高峰期超负荷工作时，由音片定时开关钟接通K1，比较监别器BG2导通，继电器J1工作，开关J1－1接通，延时报警控制单元电路中的BG3，BG4导通，继电器J2工作，开关J2－1接通，BG9，BG10振荡器发出超限额功率用电的报警信号电路。
4.根据权利要求1所述的控制器，其特征是高峰期超负荷工作时，K1闭合，J1－1闭合，延时控制电路中BG5，BG6导通，继电器J3工作，控制主控回路功率负荷量，开关J3－1闭合，当用户使用的负荷功率额仍然超载时，BG7，BG8导通，继电器J4工作，控制次控回路功率负荷量的电路。
专利摘要一种电功率限量控制器，由霍耳检测元件为主体的三相或两相功率检测器单元、时间控制机构、延时报警控制单元电路组成，实现控制各用户单位电功率超过给定保安负荷额值时，能够自动地切断受控负荷电路，克服了各用户用电量一经超载，就全部停电的问题，为科学管理电力，限量供应用电量提供了有利条件，达到控制供电电网高峰用电不超量，低峰用电不限量的目的，具有功能齐全、可靠性高、工艺生产简单、成本低、使用寿命长的优点，深受广大用户的欢迎。
文档编号G01R21/08GK2033907SQ8721455
公开日1989年3月8日 申请日期1987年10月17日 优先权日1987年10月17日
发明者周文远 申请人:自贡市新型建筑材料厂