[其他]单相负荷限制开关

说明书

本单相负荷限制开关是一种定量供电开关，具有超负荷自停、延时自动复通的功能，适合电力部门及各单位控制单相照明线路用，使用本开关可达到计划用电，节省电费开支的目的，能有效地根绝在照明线路上偷用电炉等大容量电器用具的现象。

过去，限制负荷用的开关一般采用标准的电力用的电流互感器、交流电流表、中间继电器、时间继电器组成，具有体积大，造价昂贵，灵敏度低等缺点，很难推广使用。（见《电世界》杂志87年1期20页）。本发明的目的是采用电子技术取代传统电力技术，研究一种体积小成本低，可广泛推广使用的负荷限制开关。

本发明的工作原理是根据负荷电流的大小来控制开关动作的，因此也可称为限流开关。根据公式：P＝I·U、cosφ（式中：P＝功率、I－电流、U－电压、cosφ－功率因数），在U与cosφ不变时，负荷功率与电流大小有关，因此称为负荷限制开关也是确切的。

本发明的原理框图见图1，工作过程如下：电源通过主开关（交流接触器）电流互感器向负荷供电，负荷电流通过电流互感器转换成电压信号，此电压信号与给定值在比较环节进行比较，如果负荷电流小于给定值，主开关正常供电；如果负荷电流大于给定值，则比较环节，及延时环节的输出使推动级动作，断开主开关。经几分钟延时后，电路复原，主开关复通。如果超量负荷已切除，负荷电流小于给定值，则开关正常供电；如果超量负荷未切除，负荷电流仍大于给定值，则电路重新动作，断开主开关，如此反复不已，使超量负荷无法用电，直到负荷电流降至小于给定值为止。

本发明优点：1、采用电子器件代替传统电力设备，造价低、体积小，重量轻。

2、负荷电流整定度盘直接以千瓦为单位进行线性刻度、

並配有负荷电流表，因此安装调整很方便容易。

3、采用集成运放，使开关具有动作灵敏度高，工作可

靠，寿命长等特点。

本机详细工作原理：（请参看图2）

一、电流互感器LH：这是检测负荷电流的传感器，由于本开关只作自动控制用，无需精密计量，所以不需要电力通用的电流互感器。本开关所用电流互感器与传统电力用互感器在工作原理上完全相同，但在结构上则有二个特点：1、体积比较小，2、次级标称电流小。这是因为本开关采用集成运算放大器作放大，互感器只需给出信号即可，消耗功率很小，所以体积可以做得较小，成本只有正规电流互感器的十几分之一。LH初级只有一匝，次级圈数很多，变比超过3000，初级额定电流45A，次级额定电流只有0.015A，而正规电流互感器次级的额定电流为5A。由于LH的消耗功率小（小于0.1瓦），所以耗铜耗铁（硅钢片）量比正规电流互感器要少得多，这是本发明所用电器互感器的新颖之处。

二、电流－电压变换回路：这部分由D1－4、R1、C1组成。其作用是将交流电流信号变换为直流电压信号。变换原理：根据电工理论，在一定范围内电流互感器的次级电流只随一次电流的变化而变化，而与次级负荷（电阻）的变化无关，即次级负荷电阻变化时，次级电流並不变化，相当于一个恒流源，根据这一原理，可得两点结论：1、在电流互感器的次级串接一个可变电阻，如一次电流不变，则电阻两端电压与电阻大小成正比；2、如果电阻不变，则电阻两端电压大小与一次电流成正比。根据后一结论，即可将电流信号转变为电压信号。根据前一结论，可对电压信号进行标定（即确定每伏代表多少安）。

根据以上所述，当改变R1时，流过R1的电流並不改变，因此，可通过调节R1的阻值，对LH的一次电流进行标定，即确定R1上每伏电压代表多少安，本实用新型调整到4.55A／V，即每伏代表1千瓦。为了便于观测监视负荷电流（R1两端电压），设置了由运放A3，毫安表A组成的负荷电流测量电路。运放A3接成一个深度负反馈电路，反馈量为百分之百，电压放大倍数为1，这是一个电压跟随器，即A3输出电压等于输入电压，由于A3的输入端通过R2、K並接在R1两端，因此通过测量A3的输出电压就可以测量R1的电压，也就可测量通过互感器的负荷电流了。毫安表A与电阻R10组成电流测量回路，毫安表盘面是直接以负荷电流刻度的。电流表不直接接到互感器次级，是因为互感器次级电流小。电流表采用91C16－A型微型电表，价格很便宜。