用电负荷限制器.doc

用电负荷限制器
　介绍的用电负荷限制器，能在负载功率超过限定值时，切断用户电源，同时还具有防止偷电及短路保护功能。
　　电路工作原理
　　该用电负荷限制器电路由+12V稳压电路、过电流检测电路和控制电路组成，如图5-143所示。
+12V稳压电路由限压电容器C1、整流二极管VD1~VD4、滤波电容器C2、稳压二极管VS组成。
　　过流检测电路由电流互感器TA、二极管VD6、VD7、电容器C3、C4和电位器RP组成。
　　控制电路由时基集成电路IC、电阻器R1~R3、发光二极管VL1、VL2、继电器K、电容器C4、C5和二极管VD5组成。
　　交流220V电压经C1降压、VD1~VD4整流、C2滤波及VS稳压后，为IC提供+12V工作电压。
　　在TA的一次绕组W1中有电流流过时，其绕组W2上会产生感应电压 (W1中流过的电流越大，W2上产生的感应电压也越高)。绕组W2上的感应电压经VD6整流、C3滤波、RP分压后，通过VD7加至IC的2脚和6脚。
　　在负载功率 (用户的用电功率)低于该电路的限定功率时，C4两端电压低于4V(Vcc/3)，IC处于稳态，其3脚输出高电平，K通电吸合,其常开触头接通负载的供电电源,同时VL2发光。
　　当负载功率超过限定功率、使C4两端电压高于8V(2Vcc/3)时，IC内部的单稳态触发器翻转，由稳态变为暂态，3脚由高电平变为低电乎，使K释放，其常开触头将负载的供电电源切断。同时VL1点亮，VL2熄灭。随后，C4上所充电荷经R3放电，电路处于延时状态，C4两端电压开始缓慢下降。当C4两端电压低于4V时，IC的3脚又输出高电平，K吸合，接通负载的供电回路，若此时负载功率己降至限定功率以下，则电路维持对负载供电;若负载功率仍高于限定功率，则IC的3脚再输出低电平，使K释放，继续断电。
                                                                                                      　　　　　　　　      元器件选择
　　R1~R3均选用1/4W金属膜电阻器。
　　RP选用小型合成膜电位器或可变电阻器。
　　C1选用耐压值为400V的涤纶电容器或CBB电容器;C2~C4均选用耐压值为25V的铝电解电容器;C5选用独石电容器。
　　VD1~VD7均选用1N4007型硅整流二极管。
　　VS选用1W、12V的硅稳压二极管，例如1N4742等型号。
　　IC选用NE555型时基集成电路。
　　VL1和VL2均选用φ5mm的普通发光二极管，VL1选红色，VL2选绿色。
　　K选用JRX-13F型12V直流继电器，将其两组常开触头并联使用。
　　TA用5W变压器铁心制作：绕组W1用φ1.5mm的漆包线绕5~15匝，绕组W2用φ0.15mm漆包线绕1500匝。
　　电路调试
　　调试时，先将C4和R3断开，接入与所要限制的负载功率相同的用电器。
　　调节RP的阻值，使K释放，VL2点亮。最后接上R3和C4即可。
　　改变R3的阻值或C4的容量，可改变延时时间。
　　用电负荷限制器(七)
本例介绍的用电负荷限制器，能自动限制用户的用电功率。当用户的用电功率超过限定功率时，能自动切断用户的电源;待用户的用电功率降至限定功率以下时，又能自动恢复对用户供电。该装置作为计划用电、节约用电的有效限制装置，能防止因供电线路过载而引发的火灾事故，可用于学生、职工宿舍和居民生活用电区等场所。
　　电路工作原理
　　该用电负荷限制器电路由电源电路、电流检测电路、电子开关电路，单稳态延时电路和控制执行电路组成，如下图所示。

电源电路由降压电容器C6、稳压二极管VS2、整流二极管VD2和滤波电容器C5组成。
　　电流检测电路由电流互感器TA、电位器RP、整流二极管VD1和滤波电容器C1组成。
　　电子开关电路由稳压二极管VS1、电阻器R1、R2和晶体管V组成。
　　单稳态延时电路由时基集成电路IC、电阻器R3、R4和电容器C3、C4组成。
　　控制执行电路由交流接触器KM、晶闸管VT、电容器C7和电阻器R5组成。
　　交流220V电压经C6降压、VS2稳压、VD2整流和C5滤波后，为电子开关电路和单稳态延时电路提供+12V工作电压。
　　在用户的用电功率低于限定功率时，TA的绕组W2上的感应电压较低，VSl和V均不导通，IC的2脚为高电位，3脚输出低电平，VT不导通，KM处于释放状态，市电经KM的两组常闭触头KM1和KM2供给用户。
　　当用户的用电功率超过限定功率时，TA的绕组W1中电流增大，使绕组W2上的感应电压升高，VS1击穿导通，使V导通，IC的2脚由高电位变为低电位，3脚输出高电平，使VT受触发而导通，KM通电吸合，其常闭触头断开，停止对用户供电。与此同时，TA的绕组W2上的感应电压消失，VS1和V均截止，IC的2脚又变为高电平;+12V电压经R4对C4充电，使IC的6脚电压不断上升。当C4两端电压充至8V以上时;IC内电路翻转，3脚由高电平跳变为低电平，VT截止，KM释放，暂恢复对用户供电。若用户的用电功率仍高于限定功率，则限制器又重复上述过程，直到用户的用电功率低于限定功率，限制器才能恢复对用户的正常供电。
　　调整RP的阻值，可以调节用户的限定功率值 (在300~1600W之间连续可调)。
　　元器件选择
　　R1~R5选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。
　　RP选用小型自锁式电位器。
　　C1选用耐压值为25V的铝电解电容器;C2和C3均选用独石电容器或涤纶电容器;C4和C5均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C6和C7均选用耐压值为400V以上的GBB电容器。
　　VS1选用2CW9或1N4617（2.5V、1/4W）型硅稳压二极管;VSZ选用1N4742或2CW110(1W、12V)的硅稳压二极管。
　　V选用3DG6或S9013型硅NPN晶体管。
　　VT选用1A、400V的双向晶闸管。
　　IC选用NE555或μA555、5G1555型时基集成电路。
　　KM选用线圈电压为220V交流接触器。
　　TA用铁心或磁心制作:绕组1用φ1.5~φ1.8mm的漆包线绕6~8匝，绕组W2用φ0.15~φ0.32mm的漆包线绕1000匝。
用电负荷限制器(十)
本例介绍一款采用TWH8751型电子开关集成电路制作的用电负荷限制器，它具有电路简单、容易制作等特点。
　　电路工作原理
　　该用电负荷限制器电路由电源电路、电压检测电路和控制电路组成，如图5-144所示。
　　电源电路由降压电容器C1、泄放电阻器R1、稳压二极管VS1、整流二极管VD1和滤波电容器C2组成。
　　电压检测电路由电流互感器TA、整流二极管VD2、滤波电容器C3、C4、电位器RP和稳压二极管VS2组成。
　　控制电路由晶体管V、电阻器R2~R5、二极管VD3、电容器C5、电子开关集成电路IC和继电器K组成。                　　　　      市电电压一路经C1降压、VS1稳压、VD1整流及C2滤波后，为控制电路提供+12V工作电压;另一路经TA的绕组W1和K的常闭触头供给用户。当TA的绕组W1中有电流流过时，绕组W2两端将产生感应电压。流过W1的电流越大，绕组W2上的感应电压越高。
　　在负载功率 (用户的用电功率)低于该用电负荷限制器的限定功率时，VS2和V处于截止状态，IC的2脚电压高于1.6V，其内部的电子开关处于关断状态，4脚输出高电平，K无法吸合，K的常闭触头接通。当负载功率超过限定功率时，VS2击穿导通，使V饱和导通，IC的2脚电压低于1.6V，其内部的电子开关接通,4脚输出低电平，使K通电吸合，K的常闭触头将负载的工作电源断开。此时，C3两端电压下降，使VS2截止,C4经R2对V放电，使V维持导通。c4放电结束后，V截止，+12V电压经R3对C4充电，当IC的2脚电压升至1.6V以上，其内部的电子开关关断，4脚输出高电平，K释放，K的常闭触头又接通。若此时负载功率低于限定功率，则电路恢复对负载供电;若负载功率仍高于限定功率，则K又吸合，继续断电。
　　调节RP的阻值，可以设定限定功率的大小。                        
　　元器件选择
　　R1选用1/2W金属膜电阻器;R2~R5选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
　　RP选用小型合成膜电位器或膜式可变电阻器。
　　C1选用耐压值为400V的CBB电容器;C2~C5均选用耐压值为16V的铝电解电容器。
　　VD1~VD3选用1N4001或1N4007型硅整流二极管。
　　VS1选用1W的硅稳压二极管;VS2选用1/2W硅稳压二极管。
　　V选用S9013或S9014型硅NPN晶体管，其电流放大倍数应大于150。
　　IC选用 TWH8751型大功率电子开关集成电路。
　　K选用JRX-13F型12V直流继电器，将其两组常闭触头并联使用。
　　TA使用5~1OW电源变压器改制:将其一次绕组拆除，用φ2.24mm的单根塑胶铜线在电源变压器的骨架上绕3~8匝作为TA的绕组W1(使负载功率达到限定功率时，C3两端电压达到3V即可)，原电源变压器的二次绕组作为TA的绕组W2。

　用电负荷限制器(五)
本例介绍的用电负荷限制器，能在电力供应紧张的情况下，对用户该用电负荷进行自动限制。当用户用电超过计划供电负荷时，警示用电铃向用户发出警告，提醒用户立即采取措施，将电负荷将下来;否则，若延时时间结束，而用户的用电负荷仍未降到计划供电负荷以下，则用户的供电电源将被切断。
　　电路工作原理
　　该用电负荷限制器电路由电流检测控制电路、延时控制电路和报警电路组成，如图5-139所示。
电流检测控制电路由电流互感器TA、整流桥堆UR、滤波电容器C1、电位器RP、电阻器R1、R2、电容器C2、时基集成电路IC1、继电器K1和二极管VD1组成.  延时控制电路由电阻器R3、电容器C3、C4、时基集成电路IC2、继电器K2、二极管VD2和交流接触器KM组成。报警电路由电铃HA和K的常开触头K1-2组成。
      由电流互感器TA对负载供电线路的电流进行采样，采样电压 (与负载线路的电流成正比)经UR整流、C1滤波及RP与R1、R2分压后，分别加至IC1的6脚和2脚。在负载电流不超负荷时，IC1的2脚和6脚电压均低于阀值电压，其3脚输出高电平，K1不动作。IC2的3脚输出低电平，K2和KM均不吸合，交流380V电压经KM的三组常闭触头对用户正常供电。此时K1-1和K1-2均断开，HA不发声。
　　当用户用电超过供电负荷时，IC1的2脚和6脚电压均高于阀值电压，IC1的3脚变为低电平，K1吸合，其常开触头K1-1和K1-2吸合，使6脚锁定为高电平，HA发出警示铃声。同时，C3经R3对IC1第3脚放电，使IC2的2脚、6脚电压不断下降，当两脚电压低于阀值电压时，IC2的3脚由低电平变为高电平，使K2吸合，KM动作，，其常闭触头断开，切断用户的供电电源。
　　当用户的用电负荷降至计划供电负荷以内后，按动复位按钮S，即可使K1、K2和KM释放，恢复对用户供电。
　　调节RP的阻值，可设定对用户的计划供电负荷。
　　调整R3的电阻值或C3的电容量，可改变延时时间。
　　元器件选择
　　R1~R3均选用1/4W金属膜电阻器，
　　RP选用小型实心电位器或全密封膜式可变电阻器。
C1和C3均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C2和C4均选用独石电容器。   
VD1和VD2选用1N4001或1N4007型硅整流二极管。
　　UR选用1A、5OV的整流桥堆。
　　IC1和IC2选用NE555或CD7555型时基集成电路。
　　K1和K2均选用9V直流继电器。
　　S选用微型动断(常闭)按钮。
　　TA用内径约为5Omm的磁环绕制:绕组W1用φφ3.8mm的漆包线绕5~8匝;绕组W2用0.35mm的漆包线绕80~100匝。