专利名称：家用节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节电装置。
背景技术：
随着科学技术的日益发展和经济的飞速增长，人们日常生活不断提高，各类家用电器纷纷进入我们的每家每户，家庭用电负荷不断加大，电费支出、家用电器的维修和更换费用也在不断提高，怎样才能最大限度的节约用电减少电费支出，保护家用电器、延长使用寿命已成为每个家庭的迫切愿望。
另一方面能源的开发和控制是一个世界性的课题，它直接关系到人类的生存和发展，每个国家都在奋力寻求解决能源的有效方案，能源的储量是有限的，解决能源问题的重点自然就落到了能源控制，电能是应用最广泛的一种能源方式，而中国正面临着长期性的电力短缺和紧张。据国外一项研究报告指明中国目前的电力缺口9.93％，到2010年将剧增至15％以上，并且国内的电力来源的结构也对未来的电力市场造成了巨大的潜在性威胁，我国已由原来的煤炭生产国和消费国转为进口国，电力成本将因此而不断上扬，随着电力的普及，家庭用电负荷的不断增长，即使接近亚洲市场的平均电力使用水平，都会使我国的电力市场不堪重负。因此，合理的利用电能，节约电能，改善供电品质，提高用电质量，满足人们日常生活的需要和愿望已是势在必行。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够减少多余电能的损耗，抑制高次谐波和瞬变(电压和电流)的产生，优化供电参数，降低多余电流，提高供电品质从而保护用电设备、延长电器使用寿命的家用节电器。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是家用节电器包括主电路和节电档位及过载转换控制电路，所述的主电路包括高次谐波互感滤波器电路，节电档位及过载转换控制电路的电流取样互感器T2，优化供电参数的节电档位变压器T3，接在输出端US0为节电档位及过载转换控制电路提供电源的变压器T4；所述的节电档位自动变换及过载转换控制电路包括接在电流取样互感器T2的输出端的电流信号取样电路，接在电流信号取样电路输出端的双向可控硅驱动电路，接在电流取样互感器T2输出端的过载转换声光报警电路，接在主电路上的电压信号取样电路，接在电压信号取样电路输出端的节电档位自动变换电路，接在变压器T4副绕组上的直流稳压电路。
作为一种改进，所述的高次谐波互感滤波器电路包括互感滤波电抗器T1、接在互感滤波电抗器T1输入端的滤波电容C1，接在互感滤波电抗器T1输出端的滤波电容C2、C3，滤波电容C2、C3串联且其公共接点接地。
作为一种改进，所述的主电路的输入端USr接有短路过流保护开关S。
作为一种改进，所述的优化供电参数的节电档位变压器T3包括串联在主电路火线上的主绕组，主绕组的两端并联有继电器K1的主触头K1-2，变压器T3的辅助绕组具有一个中间抽头，中间抽头和辅助绕组的尾端并联继电器K2的主触头，K2的主触头与双向可控硅VT连接，双向可控硅VT串接有电阻R1、电容C4，电容C4的输出端接主电路的零线；变压器T3的主绕组和辅助绕组的输入端具有公共节点。
由于采用上述技术方案，本实用新型设置了高次谐波互感滤波器和节电档位及过载转换控制电路，调整改善了供电参数，保证了良好的供电品质，消除容易损坏家用电器的过压和谐波，保护电器提高用电质量，延长家用电器的使用寿命，减少过剩有功功率的多余损耗，在确保家用电器的正常工作状态下最大限度的节省电能，减少家庭电费支出，节电率一般在15％-25％，家用电器的使用寿命可延长1.5倍以上。
图1是本实用新型实施例的原理框图；图2是本实用新型实施例的电气原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，家用节电器，包括主电路1和节电档位及过载转换控制电路，所述的主电路1包括高次谐波互感滤波器电路，节电档位及过载转换控制电路的电流取样互感器T2，优化供电参数的节电档位变压器T3，接在输出端US0为节电档位及过载转换控制电路提供电源的变压器T4；所述的节电档位自动变换及过载转换控制电路包括接在电流取样互感器T2的输出端的电流信号取样电路2，接在电流信号取样电路2输出端的双向可控硅驱动电路3，接在电流取样互感器T2输出端的过载转换声光报警电路4，接在主电路上的电压信号取样电路5，接在电压信号取样电路输出端的节电档位自动变换电路6，接在变压器T4副绕组上的直流稳压电路7。
所述的高次谐波互感滤波器电路包括互感滤波电抗器T1、接在互感滤波电抗器T1输入端的滤波电容C1，接在互感滤波电抗器T1输出端的滤波电容C2、C3，滤波电容C2、C3串联且其公共接点接地。
所述的主电路1的输入端USr接有短路过流保护开关S。
所述的优化供电参数的节电档位变压器T3包括串联在主电路火线上的主绕组，主绕组的两端并联有继电器K1的主触头K1-2，变压器T3的辅助绕组具有一个中间抽头，中间抽头和辅助绕组的尾端并联继电器K2的主触头，K2的主触头与双向可控硅VT连接，双向可控硅VT串接有电阻R1、电容C4，电容C4的输出端接主电路的零线；变压器T3的主绕组和辅助绕组的输入端具有公共节点。
下面对本实用新型作详细的说明，家用节电器由主电路和控制电路两大部分组成。主电路包括电源输入端，通过短路过流保护开关S连接C1、T1、C2、C3组成的高次谐波互感滤波器，其作用是滤除高次谐波和杂波，抑制用电负载在通断时产生的浪涌电流和瞬变(瞬间突变的电压和电流)，同时还起到提高功率因数降低无功损耗和线路损耗的作用。经互感滤波器后接有电流互感器T2、节电档位变压器T3、电源变压器T4。节电档位变压器T3的辅助绕组接有继电器K2的主触头，通过K2的主触头接有双向可控硅VT和R1、C4，这部分电路的主要作用是自动削减过剩的电压和电流，其一限制多余的功率输出节省电能，其二是优化供电参数保护用电器和延长用电器具的使用寿命(如节能灯解决了“节电不节钱”的问题，由于节能灯寿命的延长，这样即节了电又节了钱)。另一方面节电档位变压器的主绕组还进一步起到抑制谐波的产生和减少冲击电流的幅值的重要作用，这样又可进一步节省电能。控制电路包括电流信号取样电路双向可控硅驱动电路、过载转换声光报警电路、电压信号取样电路、节电档位自动变换电路、直流稳压电路。其作用是通过电流互感器T2将信号输入到由R2、R3、VD1、A1、R4、R5、R6、C5、RP1组成的电流信号取样电路，经精密半波整流后将信号通过RP1的动触头送入由R7、R8、R9、R10、A2、Rl2、R11、R13、R14、R15、VS、VD2、VT1、继电器K1的辅助触头K1-1组成的双向可控硅驱动电路，当主电路输出端US0空载时驱动电路无触发信号，双向可控硅VT不导通，保证了节电保护器没负载时无损耗，当US0有负载时，双向可控硅驱动电路发生触发信号，VT导通，同时VL1发光二极管燃亮。通过电流互感器T2的另一路信号输入到由VD3、R16、RP2、C6、R17、C7、R18、R19、R20、A3、R21、VT2、K1、VD4、R22、BL、R23、VL2、组成的过载转换声光报警电路，当负载电流超过额定值时，继电器K1吸合，K1的辅助触头K1-1闭合双向可控硅VT断开节电保护器主电路停止工作，保护节电档位变压器T3免受损坏，同时K1的主触头K1-2闭合使输入电源直通负载端，此时节电保护器BL、VL2发出声光报警，警告用户应减少负荷，确保用户在额定负荷范围内安全用电。通过VD5、R24、C8、VD6组成的电压信号取样电路，经整流滤波后送入由R26、R27、R28、R29、A4、R30、VT3、K2、VD7、R31、VL3、VL4、R32、组成的节电档位自动变换电路，根据已整定好的数据，控制继电器K2的通、断，调整主电路中T3辅助绕组的励磁大小来改变负载回路的阻抗，使供电参数得到优化处理，限制多余的功率输出。当处在不同的节电状态下，相应的指示灯VL3或VL4被燃亮。直流稳压电路的主要作用是不受电源波动的影响供给控制电路一个稳定的直流电压。
各电气元件的连接关系如图2所示，包括主电路1，在主电路上接有过载和节电档位控制电路。主电路1包括电源输入端子连接短路过流保护开关S，短路过流保护开关S的输出端连接互感电抗器T1和滤波电容C1，T1的输出端连接相串联的滤波电容C1和C3，T1的输出端同时连接电流互感器T2主绕组的输入端，T2主绕组的输出端连接节电档位变压器T3主绕组的输入端和辅助绕组的输入端后再连接继电器K1的主触头的动触头，T3主绕组的输出端连接负载输出端子US0同时连接电源变压器T4初级绕的一端T4，另一端连接双向可控硅VT的阴极，同时连接尖脉冲吸收电容C4的一端和公共端(零线)，C4的另一端连接电阻R1的一端，R1的另一端连接双向可控硅VT的阳极和继电器K2触头的动触头，T3的辅助绕组另外两个端子分别连接继电器K2的两个定触头。控制电路包括电流信号取样电路2，主电路中电流互感器的输出端(副绕组)连接电流信号取样电路2的输入电阻R2和R3，R3的另一端接二极管VD1和集成电路A1的同相输入端，A1的反相端接电阻R4和R5，R5的另一端连接人A1的输出端和电阻R6，R6的另一端连接滤波电容C5和电位器RP1，通过RP1后连接双向可控硅驱动电路3的输入电阻R7，R7另一端连接集成电路A2的同相输入端和电阻R10，R10另一端连接A2的输出端和电阻R12、R11，R12另一端连接发光二极管VL1，R11的另一端连接三极管VT1的基极，VT1的集电极接电阻R13，VT1的发射极连接稳压二极管VS和二极管VD2的正端，VD2的负端连接电阻R14，R14的另一端连接继电器K1的辅助触头K1-1同时连接电阻R15和双向可控硅的控制极G端，集成电路A2的反相输入端连接电阻R8和R9。从主电路1中电流互感器T2的输出端还连接有控制电路中的过载转换声光报警电路4输入端二极管VD3的正极，VD3的负极连接电阻R16，R16另一端连接电位器RP2，通过RP2后连接电容C6和电阻R17，R17另一端连接电容C7和集成电路A3的同相端再连接电阻R20，R20另一端连接A3的输出端和电阻R21，R21另一端连接三极管VT2的基极，VT2的集电极连接二极管VD4、继电器K1的控制线圈、电阻R22和R23，电阻R22的另一端连接蜂鸣器BL，电阻R23另一端连接发光二极管VL2，三极管VT2的发射极连接公共端，集成电路A3的反相端接有电阻R18和R19。从主电路1中T1和T2之间还连接控制电路中的电压信号取样电路5的输入端二极管VD5的正极，VD5的负极连接电阻R24，R24另一端连接电容C8、二极管VD6、电阻R25和控制电路中的节电档位自动变换电路6的输入电阻R26，R26的另一端连接集成电路A4的同相端和电阻R29，R29一端连接A4的输出端和电阻R30，R30的另一端连接三极管VT3的基极，VT3的集电极连接有继电器K2的线圈、二极管VD7、电阻R31和R32，R31的另一端连接发光二极管VL3，R32的另一端连接发光二极管VL4，VT3的发射极连接公共端，A4的反相端接有电阻R27和R28。主电路输出端US0所接的电源变压器T4的副绕组连接直流稳压电路7的输入整流二极管VD8至VD11，经整流后连接滤波电容C9和集成电路IC2的输入端，IC2的输出端接有滤波电源C10，该输出端与整个控制电路的电源正端相连接。
在本实施例中，主要元器件选用IC1(包括A1、A2、.A3、A4)LM324，IC2LM7812，VT1～VT39013，继电器K1选用12V双触头，继电器K2选用12V单触头。VT选用15A400V的双向可控硅。
权利要求1.家用节电器，包括主电路(1)和节电档位及过载转换控制电路，其特征是所述的主电路(1)包括高次谐波互感滤波器电路，节电档位及过载转换控制电路的电流取样互感器T2，优化供电参数的节电档位变压器T3，接在输出端Uso为节电档位及过载转换控制电路提供电源的变压器T4；所述的节电档位自动变换及过载转换控制电路包括接在电流取样互感器T2的输出端的电流信号取样电路(2)，接在电流信号取样电路(2)输出端的双向可控硅驱动电路(3)，接在电流取样互感器T2输出端的过载转换声光报警电路(4)，接在主电路上的电压信号取样电路(5)，接在电压信号取样电路输出端的节电档位自动变换电路(6)，接在变压器T4副绕组上的直流稳压电路(7)。
2.如权利要求1所述的家用节电器，其特征是所述的高次谐波互感滤波器电路包括互感滤波电抗器T1、接在互感滤波电抗器T1输入端的滤波电容C1，接在互感滤波电抗器T1输出端的滤波电容C2、C3，滤波电容C2、C3串联且其公共接点接地。
3.如权利要求1所述的家用节电器，其特征是所述的主电路(1)的输入端Usr接有短路过流保护开关S。
4.如权利要求1所述的家用节电器，其特征是所述的优化供电参数的节电档位变压器T3包括串联在主电路火线上的主绕组，主绕组的两端并联有继电器K1的主触头K1-2，变压器T3的辅助绕组具有一个中间抽头，中间抽头和辅助绕组的尾端并联继电器K2的主触头，K2的主触头与双向可控硅VT连接，双向可控硅VT串接有电阻R1、电容C4，电容C4的输出端接主电路的零线；变压器T3的主绕组和辅助绕组的输入端具有公共节点。
专利摘要本实用新型公开了一种家用节电器，由于设置了高次谐波互感滤波器和节电档位及过载转换控制电路，调整改善了供电参数，保证了良好的供电品质，消除容易损坏家用电器的过压和谐波，保护电器提高用电质量，延长家用电器的使用寿命，减少过剩有功功率的多余损耗，在确保家用电器的正常工作状态下最大限度的节省电能，减少家庭电费支出，节电率一般在15％－25％，家用电器的使用寿命可延长1.5倍以上。
文档编号H02H3/02GK2768272SQ200420097670
公开日2006年3月29日 申请日期2004年11月15日 优先权日2004年11月15日
发明者刘利军 申请人:刘利军