专利名称：插卡式电度表的控制电路系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种插卡式电度表的控制电路系统。
目前，插卡式电度表已开始普及使用，插卡式电度表是用于对用户端用电量进行实时控制，采用预付费方式。如
图1所示，一般民用的IC卡电度表1对主回路的控制都是采用继电器控制主回路，在IC预付费电度表中，相线12上连接一个继电器13的常开接头，由电表回路继电器13控制，中性线11直接连通。由于继电器13装在电度表内，而电度表1的内部空间有限，所以只能选用小型继电器。而小型继电器的接点容量小，当主回路中发生过载、短路故障时，继电器13很难承受过载，短路引起的大电流而可能被烧毁，一旦继电器发生故障，现场无法修理，电度表1只能停止运行，在这种情况下，只能停止为用户供电或临时甩电表供电。这是目前IC卡电度表普遍存在的一大难题，并影响大量推广使用。另一方面，如选用目前市场上的微型断路器2与IC卡电度表1配合使用来克服以上障碍的话，其主要问题是普通微型断路器不能由电度表控制分断电路，而且普通微型断路器2一般不具有分励脱扣的功能，如需要分励，就要外加分励脱扣器。而外加的分励脱扣器一般不具有延时功能，而且不能连续工作(连续工作将会烧毁动作线圈)。另外，在微型断路器与IC卡电度表之间还必须连接信号线，由于微型断路器连接在电度表之外，由于信号线外露，很容易被破坏。如果信号线被破坏，IC卡电度表将不能对用户端用电进行控制。如图2所示，其为现有微型断路器的示意图，现有的微型断路器由上下接线端子21、27、触头装置22、灭弧装置23、机构24、双金属元件26、磁脱扣装置25等组成。其工作原理如下由上接线端子21接入待控制电路的电流，该电流通过触头装置22、双金属元件26、磁脱扣装置25，由下接线端子27引出；当电流超过额定电流值(过载)时，会导致双金属元件26受热，而弯曲，引起断路机构24动作，使触头装置22的一触头打开，即可分断电路；当线路出现短路现象时，会导致磁脱扣装置25动作，引起断路机构24动作使触头打开，即可分断电路。其中，双金属元件26及其工作原理如下如图6-8所示，双金属元件26由一种复合金属材料制成，它是由两层具有不同温度线膨胀系数的金属或合金材料结合而成。双金属元件具有特殊性能一热敏感性，即随温度变化而产生不同程度的弯曲变形，因而又称做热敏双金属，利用双金属元件26受热弯曲的特性，达到分断电路的目的。
本发明的目的在于提供一种可减少预付费电度表线路故障的电度表控制电路系统。
为达到上述目的本发明采取如下措施本发明的电路系统中采用具有延时作用断路器，其通过一控制信号线控制电路的分断，在断路器中，在双金属片上固定了一种热敏陶瓷元件，热敏陶瓷元件的主要特性是其电阻率随温度上升至开关温度时，会急剧增长几个数量级，利用这种特性对双金属片进行加热，即可实现过流保护，又可实现过热保护及延时的目的。
本发明的采取如下具体电路本发明的插卡式电度表的控制电路系统，包括一插卡式电度表、一断路器及从交流电源引出的中性线、相线；断路器包括上下接线端子、触头装置、灭弧装置、断路装置、双金属元件、磁脱扣装置；所述中性线、相线经插卡式电度表连接到断路器，断路器的输出端连接到用户；其特征在于电度表及断路器之间连接有一控制信号线；断路器还包括一控制电路及一热敏陶瓷元件；断路器中，上接线端子、触头装置、双金属元件、磁脱扣装置及下接线端子依次连接；断路装置的两端分别与磁脱扣装置及触头装置连接；灭弧装置连接到触头装置；控制信号线连接到控制电路；控制电路连接热敏陶瓷元件。
其中，所述电度表中，中性线及相线分别直接穿过；信号线的一端连接相线，另一端串接一个继电器的常开触头；控制电路中设有一继电器；热敏陶瓷元件固定在双金属元件上，热敏陶瓷元件与继电器的一常闭触头串接，并跨接在用户端的中性线及相线上。
其中，所述热敏陶瓷元件由具正温度系数电阻率的材料制成。
其中，所述热敏陶瓷元件由铁电半导体多晶材料制成。
其中，所述热敏陶瓷元件由钛酸钡制成。
其中，所述所述断路器的延时时间大于1秒。
结合附图及实施例对本发明的技术特征详细说明如下图1现有插卡式电度表的控制电路系统的电路图；图2现有微型断路器的电路方框图；图3本发明插卡式电度表的控制电路系统的电路图；图4本发明中微型断路器的电路方框图；图5、6本发明中微型断路器的双金属元件的结构示意图；图7本发明中断路器的组装示意图。
如图3所示，本发明的IC卡预付费电度表的电路系统包括插卡式电度表1、断路器2，其中，中性线11、相线12经插卡式电度表1连接到断路器2，断路器2的输出端连接到用户3。在电度表1中，中性线11、相线12都直接连通；在相线12上引出一个信号线20；在信号线20串接一个继电器14的常开触头，由继电器14控制(去除原表内的主回路继电器13)。
如图4所示，本发明的断路器2是在原断路器基础上增加了一个控制电路31及与控制电路31连接的热敏陶瓷元件32；即本发明的断路器2包括上下接线端子21、27、触头装置22、灭弧装置23、机构24、双金属元件26、磁脱扣装置25、一控制电路31及热敏陶瓷元件32；热敏陶瓷元件(Positive Temperature Coefficient ofResistivity-PTCR)32固定在双金属元件26上；热敏陶瓷元件32的外形尺寸由微型断路器2中的空间大小、控制电路的电流等级及所需的加热阻值所决定。这种材料是以BaTiO3为主要成份，采用陶瓷工艺制成的铁电半导体多晶材料。热敏陶瓷元件32经继电器313的常闭触头315跨接在用户3端的中性线11及相线12上。控制电路包括带常闭触点的继电器313、电阻312、电容314等必要的电器元件，控制电路31与位于电表内的继电器15控制的信号线14连接，用于控制对热敏陶瓷元件32是否加热。当整个系统正常时，表内继电器15的线圈有电流通过，其常开触头闭合，导致其控制的信号线14有信号，信号传至控制电路31中，控制电路31中的继电器313的线圈有电流通过，继电器313的常闭触点打开，没有电压加在热敏陶器元件26上，附加热敏陶瓷元件32的双金属元26未被加热，双金属元件保持正常，本发明中的断路器2不动作而保持常态；当整个系统不正常时(需将电路分断或表内故障)，表内继电器15的线圈没有电流通过，其常开触头打开，导致其控制的信号线14无信号，控制电路31中的继电器313无电流通过，继电器313的常闭触头315闭合，有电压加在热敏陶瓷元件32上，双金属元件26被加热，呈弯曲状，推动断路装置24动作，即打开触头装置22中的触头221，分断整个电路。
当控制信号线14被破坏时，也会导致信号线14失去信号，也会分断整个用户3的电路。
如果整个电路系统停电，虽然表内的继电器15不供电，常开触点打开，信号中断，但是主回路11、12电源电压也为零(总电路不供电)，即没有电压加在热敏陶瓷元件32上，即断路器2处于接通状态。而一旦系统恢复正常，虽然控制电路的电源电压得到恢复，但是由于本发明中的断路器2是利用双金属元件26的弯曲来推动断路机构动作，所以只要控制热敏陶瓷元件32的发热量(即功率)，就能控制断路器2分断电路时间大于电表发出信号时间，使本发明的断路器2不分断整个电路，达到延时分励脱扣的目的，使整个系统保持正常工作状态。
由于本发明系统中，断路器2具有延时分励脱扣的功能，正由于本发明在断路器2的双金属元件26覆上一种热敏陶瓷元件32(其为一种铁电半导体多晶材料)，当需要断路器2分励脱扣时，给热敏陶瓷元件32加电压，使其产生热量，达到其开关温度约180±10％度，导致双金属元件26弯曲，直到双金属元件26弯曲到能断路装置动作，使断路器2分断电路，因双金属元件26弯曲需要一定的时间，因此只要控制陶瓷元件32的功率，就能得到所需要的延时时间。利用这种功能可以进行远程控制和配合选择。而且这种功能是通过简单地改造现有的微型断路器即可得到，不必重新设计及制造，同时也不会影响微型断路器的其它功能。
如图3、4所示，热敏陶瓷元件32被焊接在双金属元件26的上端，以便传递热量。在正常状态下，由上接线端子25接入电流，电流通过触头装置22、双金属元件26、磁脱扣装置25，由下接线端子27引出。如果此时控制电路31中有信号，控制电路31中的常闭触头315打开，即没有电压加在热敏陶瓷元件32上，这样双金属元件23得不到额外的热量，双金属元件23就不会弯曲，这样断路器2保持正常，对用户3保持正常供电；如果控制电路31中信号被解除，或信号线14被破坏，控制电路31中的常闭触头315闭合，电压加在热敏陶瓷元件32上，这样双金属元件23就获得了热量，变弯曲，推动断路机构24动作，导致触头装置22中的触头221打开，分断用户电路。
如图3所示，当IC卡预付费电度表1中，显示用户的用电额度已用完或IC卡预付费电度表1内部有故障时，表内的继电器15的线圈无电流通过，其常开触头151打开，导致其控制的信号线14失去信号，断路器2内控制电路31中的继电器313的线圈无电流通过，继电器313的常闭触头315闭合，有电压加在热敏陶瓷元件32上，双金属元件26即得到热量，呈弯曲状，推动断路机构24动作，即打开触头装置22中的触头221、222，使断路器2分断用户3的电路。如果整个电路系统停电，虽然表内的继电器15得不到电，但是，因总电路系统停电，没有电压加在热敏陶瓷元件32上，即本断路器2即处于接通状态。这样一旦系统恢复正常，虽然控制电路31的电源电压得到恢复，但是由于IC卡预付费电度表1通过控制信号线14发出信号的时间需要500ms，在选择PCT时使断路器2的动作时间大于1秒，因此，在这段时间间隔内，本断路器2不会分断整个电路，达到延时分励脱扣的目的，使整个系统保持正常工作状态。
如图5、6所示，本发明的实施例中，双金属元件26包括相叠置的双金属片61、固定在双金属片61外部的热敏陶瓷元件32、包敷在热敏陶瓷元件32外部的收缩软管62、与热敏陶瓷元件32连接并导出的导线64、用于固定金属片61的支撑65及用于将导线64导接在控制电路中的插针66；金属片61的端部设有突出的推动点611；本发明中热敏陶瓷元件32可焊接或粘接在双金属元件26上，本实施例中是采取焊接的方式，将热敏陶瓷元件32固定在双金属元件26上。
如图7所示，其为本发明中断路器的组装示意图；本发明中的断路器2是在现有断路器的基础上经改进得来的，如图所示，本断路器包括上接线端子21、触头装置22、灭弧装置23、机构24、双金属元件26、磁脱扣装置25，上述组成部分与现有的断路器结构是相同的，本发明主要是在双金属元件26上加设了热敏陶瓷元件32，这一部分的结构如图5、6所示；在断路器的右下方装入了控制电路31(如图3所示)。
与现有技术相比，本发明具有如下效果本发明由于在电度表的电路系统中加装了断路器，还具有附加延时分励脱扣的功能，当电度表出现电路故障或用户用电额度已满，分断电路不会造成供电部门丢失电量。使电度表经一信号线就可实现对用户端的供电控制，这样不仅大大减少了电路故障，而且可实现不用分断整个电路，而达到延时分励脱扣的目的，是整个系统保持正常工作；如果用户甩电表用电，由于电表无电，则控制信号线没有信号，这时断电器将分断整个电路，即可防止不交费用电。
权利要求
1.一种插卡式电度表的控制电路系统，包括一插卡式电度表、一断路器及从交流电源引出的中性线、相线；断路器包括上下接线端子、触头装置、灭弧装置、断路装置、双金属元件、磁脱扣装置；所述中性线、相线经插卡式电度表连接到断路器，断路器的输出端连接到用户；其特征在于电度表及断路器之间连接有一控制信号线；断路器还包括一控制电路及一热敏陶瓷元件；断路器中，上接线端子、触头装置、双金属元件、磁脱扣装置及下接线端子依次连接；断路装置的两端分别与磁脱扣装置及触头装置连接；灭弧装置连接到触头装置；控制信号线连接到控制电路；控制电路连接热敏陶瓷元件。
2.根据权利要求1所述的控制电路系统，其特征在于，所述电度表中，中性线及相线分别直接穿过；信号线的一端连接相线，另一端串接一个继电器的常开触头；控制电路中设有一继电器；热敏陶瓷元件固定在双金属元件上，热敏陶瓷元件与继电器的一常闭触头串接，并跨接在用户端的中性线及相线上。
3.根据权利要求1或2所述的控制电路系统，其特征在于，所述热敏陶瓷元件由具正温度系数电阻率的材料制成。
4.根据权利要求3所述的控制电路系统，其特征在于，所述热敏陶瓷元件由铁电半导体多晶材料制成。
5.根据权利要求4所述的控制电路系统，其特征在于，所述热敏陶瓷元件由钛酸钡制成。
6.根据权利要求1或2所述的控制电路系统，其特征在于，所述断路器的延时时间大于1秒。
全文摘要
一种插卡式电度表的控制电路系统,包括一电度表、一断路器及从交流电源引出主电路的中性线、相线;断路器中增加一控制电路及一热敏陶瓷元件;中性线、相线经电度表连接到断路器,断路器连接用户端;电度表及断路器间连接一控制信号线;电度表中,信号线的一端连接相线,另一端串接一继电器的触头;控制电路中设有一继电器;热敏陶瓷元件固定在双金属元件上,其与继电器的一触头串接,跨接在主回路上。本电路系统可大大减少电路故障。
文档编号G07F15/02GK1271862SQ9911032
公开日2000年11月1日 申请日期1999年7月9日 优先权日1999年4月23日
发明者王农 申请人:北京Abb低压电器有限公司, 中国华北电力集团公司北京供电公司, 北京博尔节能设备技术开发有限责任公司