專利名稱：三相負(fù)荷限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種三相電力定量供電設(shè)備，適合對(duì)動(dòng)力用戶進(jìn)行定量供電之用，使用該設(shè)備后，能達(dá)到計(jì)劃用電、節(jié)約用電的目的。
本三相負(fù)荷限制器通過限制電流達(dá)到限制功率的目的，它是通過用戶的電流互感器測量電流的，可以與任意容量的動(dòng)力系統(tǒng)配套。負(fù)荷限制器上配有電流整定度盤和負(fù)荷電流表，在用戶電流互感器額定電流值范圍內(nèi)，可對(duì)動(dòng)作電流隨意整定。當(dāng)負(fù)荷電流超過整定值時(shí)，限制器上的“超負(fù)荷報(bào)警”指示燈亮，并用電鈴進(jìn)行超負(fù)荷報(bào)警，在報(bào)警期間，如果用戶采取措施將負(fù)荷電流減至整定值以下，則限制器停止報(bào)警并正常供電。如果用戶不采取措施減負(fù)荷，則在8－12分鐘后自動(dòng)斷開用戶主開關(guān)。跳閘后，限制器確保用戶無法立即重合閘，從而使用電過程中斷，以示懲罰。經(jīng)過幾分鐘延時(shí)后，限制器上的“超負(fù)荷跳閘”指示燈熄滅，用戶才能重新合閘，合閘后，如果負(fù)荷電流小于整定值，則正常供電；如果大于整定值，則又重新報(bào)警直至使主開關(guān)再跳閘。
現(xiàn)有的負(fù)荷控制裝置“電力定量器”采用測量電度表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速間接測量有功功率的大小(詳見《電子科學(xué)技術(shù)》雜志87年5期24頁“高靈敏555負(fù)荷越限報(bào)警裝置”一文)。這種電力定量器有以下不足之處(1)功率定值(即功率整定)電路是一個(gè)放電式延時(shí)電路，通過改變放電電阻來改變電路的時(shí)間常數(shù)。由于放電曲線的非線性，因此功率整定無法做到線性化，并且只能采用分檔定值，不能平滑定值。(2)只限制有功功率，對(duì)無功功率無反應(yīng)，不能促進(jìn)用戶采取措施提高功率因數(shù)。
本實(shí)用新型不但具有上述“電力定量器”的全部功能，而且有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用電流互感器測量負(fù)荷電流，電流整定度盤刻度線性化，并能平滑地進(jìn)行精確整定。
2、把功率定值化為電流定值，在整定電流范圍內(nèi)要增加有功功率，唯一途徑是提高功率因數(shù)，因此，能促進(jìn)用戶自發(fā)采取措施提高功率因數(shù)。
3、采用單片四運(yùn)放集成電路，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，體積小。
工作原理本實(shí)用新型主要由以下幾部分組成(1)電流測量電路；(2)電流比較電路；(3)超負(fù)荷報(bào)警延時(shí)電路；(4)超負(fù)荷跳閘延時(shí)電路；(5)執(zhí)行電路。具體線路請參看附圖
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1、電流測量電路由電流互感器LHa、LHC，D1－4，R1、C1組成。電流互感器LHa串接到被控制的動(dòng)力線路A相上的電流互感器的次級(jí)，LHC串接動(dòng)力線路C相的電流互感器的次級(jí)，接法為不完全星形(缺B相)，這種接法適合測量三相負(fù)荷基本平衡的動(dòng)力線路的電流。兩個(gè)電流互感器的次級(jí)接成開口三角形?；ジ衅鞔渭?jí)電流經(jīng)D1－4整流。后通過R1，在R1兩端產(chǎn)生壓降，此電壓經(jīng)C1濾波后成為平滑的直流電壓，穩(wěn)壓二極管DW1的作用是防止動(dòng)力線路電流超載(起動(dòng)、短路)時(shí)，在R1上產(chǎn)生的過高電壓，以保護(hù)運(yùn)放A1。理論分析及實(shí)驗(yàn)證明，R1兩端電壓大小正比于互感器初級(jí)電流的大小(詳見本人的另一實(shí)用新型專利申請說明書，申請?zhí)?7213546名稱單相負(fù)荷限制開關(guān))。電流互感器LHa、LHC初級(jí)額定電流為5安。
2、比較電路此電路的作用是對(duì)被測負(fù)荷電流與整定電流的大小進(jìn)行比較，負(fù)荷電流小于整定電流時(shí)，電路不動(dòng)作，如負(fù)荷電流大于整定電流，則給出超負(fù)荷報(bào)警信號(hào)，直至發(fā)出跳閘信號(hào)。
本電路主要由運(yùn)算放大器A1，電位器R3組成。A1的同相輸入端通過R4、D5接到R1、C1正端，測量的是輸入電壓；A1的反相輸入端接到R3的滑動(dòng)融頭，測量的是設(shè)定電壓。輸入電壓與設(shè)定電壓由A1進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)定電壓大于輸入電壓時(shí)，A1輸出為0，當(dāng)輸入電壓大于設(shè)定電壓時(shí)，A1輸出為1，使BG2導(dǎo)通，發(fā)出超負(fù)荷報(bào)警信號(hào)。由于A1處于開環(huán)狀態(tài)，因此A1具有很高的比較精度。
K是電流表A的轉(zhuǎn)換開關(guān)，投向“運(yùn)行”狀態(tài)時(shí)，電流表A指示的是負(fù)荷實(shí)際電流；投向“整定”時(shí)，電流表A指示的是整定電流。運(yùn)放A4接成放大倍數(shù)為1的電壓跟隨器，其輸出驅(qū)動(dòng)電流表A。R1的作用是當(dāng)輸入電流為額定值時(shí)，作為電流表A的滿度校準(zhǔn)之用。R9的作用是作為“電流整定”為最大值時(shí)，作電流表滿度校準(zhǔn)之用，校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)先校準(zhǔn)“整定電流”，然后才校輸入電流。
電阻R4、電容C2組成一個(gè)充電延時(shí)電路，其作用是防止電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)誤報(bào)警，D5的作用是當(dāng)負(fù)荷電流下降時(shí)，C2迅速放電至新的輸入電壓水平，使A1的同相輸入端電壓能迅速跟上輸入電壓負(fù)方向的變化。
3、超負(fù)荷報(bào)警延時(shí)電路本電路由運(yùn)放A2、電阻R5、電容C3組成。運(yùn)放A2的作用是比較，其反相輸入端接R7、R8的分壓，R5、C3組成充電式延時(shí)電路，平時(shí)，A2同相端為O電壓，反相端為R8上的正分壓，所以平時(shí)A2輸出為0。
本電路工作原理當(dāng)運(yùn)放A1的輸出由0變1時(shí)，正電壓通過R5向C3充電，C3的端電壓按指數(shù)曲線上升，由于R5、C3時(shí)間常數(shù)較大，所以充電過程是比較緩慢的，充電時(shí)間t按下式計(jì)算t＝－RCLn (U-uC)/(U) (1)式中U——充電電源電壓(A1輸出電壓)uC——電容端電壓當(dāng)C兩端電壓升到稍微大于R8上的分壓時(shí)，A2迅速翻轉(zhuǎn)，輸出由O變1，因此A2翻轉(zhuǎn)條件近似為uC＝ (ER8)/(R7＋R8) 式中E——電源電壓代入(1)式得t＝－RCLn〔1－ (E.R8)/(U(R7＋R8)) 〕(2)D6、R6是C3的放電回路，R6的作用是限制放電電流，阻值較小，當(dāng)A1輸出由1變0時(shí)，C3通過R6、D6迅速放電，使超負(fù)荷報(bào)警延時(shí)電路具有延時(shí)動(dòng)作，瞬時(shí)返回的功能。
4、超負(fù)荷跳閘延時(shí)電路本電路由運(yùn)放A3、電容C4、電阻R10組成，其中A3組成一個(gè)電壓比較器，C4、R10組成一個(gè)放電式延時(shí)電路，動(dòng)作過程如下超負(fù)荷延時(shí)報(bào)警時(shí)間到后，A2輸出由0變1，由于R11阻值很小，所以C4迅速充電，當(dāng)C4電壓上升到大于R12、R13的分壓值以上時(shí)，A3輸出由0變1，發(fā)出跳閘信號(hào)。跳閘后，LHa、LHC無電流輸入，A2輸出由1變0，此時(shí)由于D7的反向截止作用，C4不能通過D7、R11支路放電，只能通過阻值很大的R10進(jìn)行緩慢放電。經(jīng)過一定的放電延時(shí)，C4上的電壓下降到小于R13上的分壓后，A3輸出才由1轉(zhuǎn)為0，解除跳閘信號(hào)，本電路具有瞬時(shí)動(dòng)作，延時(shí)返回的特性。
5、執(zhí)行電路這部分由BG1－3、LED1－3、J1－2組成。其中LED3發(fā)光表示負(fù)荷正常；LED2發(fā)光時(shí)繼電器J2動(dòng)作，接通電鈴進(jìn)行超負(fù)荷報(bào)警；LED1發(fā)光時(shí)，繼電器J1動(dòng)作，斷開小接觸器CJ吸引線圈，而CJ常開觸點(diǎn)是與主開關(guān)跳閘線圈串聯(lián)的，因此LED1亮，指示超負(fù)荷跳閘。D10－14組成與門，使任何時(shí)間只有一個(gè)LED發(fā)光。
本實(shí)用新型工作過程(請參看附圖)當(dāng)動(dòng)力線路實(shí)際負(fù)荷電流在整定值以下時(shí)，運(yùn)算放大器A1－3的反相輸入端電壓都大于同相輸入端電壓，因此A1－3的輸出都為0，此時(shí)BG1－2截止，繼電器J1－2不動(dòng)作，小接觸器CJ的吸引線圈得電吸合，其常開主觸頭閉合，接通動(dòng)力線路主開關(guān)(空氣開關(guān)或交流接觸器)吸引線圈，使主開關(guān)處于吸合運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，BG3因BG1－2截止而處于導(dǎo)通狀態(tài)，LED3指示燈亮，表示負(fù)荷正常。
當(dāng)負(fù)荷電流大于整定電流時(shí)，A1“＋”端電壓高于“－”端電壓，A1輸出由0翻轉(zhuǎn)為1，于是BG2導(dǎo)通，LED2發(fā)光，J2動(dòng)作接通電鈴進(jìn)行聲音報(bào)警，由于BG2導(dǎo)通，BG3的基極被D13鉗位在0電位，于是BG3截止，LED3熄滅，與此同時(shí)，A1輸出的高電位通過R5向C3充電，C3端電壓緩慢上升，經(jīng)一定時(shí)間后，C3電壓上升到大于R8上的電壓時(shí)，A2由0翻轉(zhuǎn)為1，由于R11很小，C4端電壓迅速升到大于R13上的電壓，于是A3也由輸出為0迅速翻為輸出為1，經(jīng)R16限流后合BG1導(dǎo)通，繼電器J1動(dòng)作、斷開小交流接觸器的吸引線圈，因此使動(dòng)力線路主開關(guān)跳閘，使用戶暫時(shí)無法用電。同時(shí)LED1發(fā)光，指示已超負(fù)荷跳閘。
動(dòng)力線路主開關(guān)跳閘后，線路電流為零，A1－2的輸出由1變0，由于D7的截止作用，C4不能通過R11放電，只能通過大電阻R10緩慢放電，因此在超負(fù)荷跳閘后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，A3輸出仍保持為1，CJ仍處于斷開狀態(tài)，用戶無法立即重合閘，使用電過程中斷，以示懲罰。
當(dāng)C4放電至電壓低于R13上的分壓后，A3恢復(fù)輸出為0，CJ重新閉合，用戶才能重新合閘用電。
權(quán)利要求1.一種三相負(fù)荷限制器，包括有負(fù)荷電流檢測電路，延時(shí)電路和輸出執(zhí)行電路，其特征在于延時(shí)電路包括有超負(fù)荷報(bào)警延時(shí)電路和超負(fù)荷跳閘延時(shí)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相負(fù)荷限制器，其特征在于報(bào)警延時(shí)電路采用電容器充電式時(shí)間回路，跳閘延時(shí)電路采用電容器放電式時(shí)間回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相負(fù)荷限制器，其特征在于延時(shí)電路中的延時(shí)電容器C3、C4的電容量大于10微法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相負(fù)荷限制器，其特征在于延時(shí)電路由具有大放大倍數(shù)的運(yùn)算放大器A2和A3組成。
專利摘要三相負(fù)荷限制器本三相負(fù)荷限制器是一種適合對(duì)動(dòng)力用戶進(jìn)行定量供電的設(shè)備，主要由運(yùn)算放大器、電流互感器等構(gòu)成。限制器內(nèi)的檢測電路時(shí)時(shí)測量動(dòng)力線路負(fù)荷電流的大小，負(fù)荷電流大于給定值時(shí)，先發(fā)出超負(fù)荷聲光報(bào)警信號(hào)，如用戶及時(shí)減負(fù)荷，則停止報(bào)警；如不減負(fù)荷，報(bào)警十分鐘后，則發(fā)出使動(dòng)力線路主開關(guān)跳閘的信號(hào)。
文檔編號(hào)H02H3/093GK2030386SQ8820315
公開日1989年1月4日 申請日期1988年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月3日
發(fā)明者陳甲標(biāo) 申請人:廣西平果縣科委