专利名称：限流限压节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型有单相，三相之分，是一种限制负载(照明灯或电气设备)电流、电压均不超过其额定值的节电延寿装置。
本实用新型是按《电工技术》杂志1990年第9期第38－40页《照明灯的限压节电》一文公开的电路改进的，公知的照明灯限压节电线路采用了两只反向并联的单向晶闸管作为限压元件，未设限流环节，同采用双向晶闸管比，不仅价格高，而且增加其体积和重量，并且不能限流节电，易使两只反向并联的单向晶管因严重过流短路而被烧毁。
本实用新型的目的是设计一种采用双向晶闸管和电流互感器的限制负载(照明灯或电气设备)的电流、电压均不超过其额定值，从而使负载节电延寿的装置。
本实用新型的技术解决方案是在本限流限压节电器的输入侧相线(单相或三相)和零线之间并联着压敏电阻(YM1)和串联的阻容元件(R1和C1)，以抑制来自电源侧的各种过电压，在其输出侧相线(单相或三相)和零线之间并联着串联的阻容元件(R4和C4)，以抑制和吸收输出侧的过电压。
在双向晶闸管(SJG)端并联着压敏电阻(YM2)和串联的阻容元件(R2和C2)，以保护双向晶闸管(SJG)免受过电压的危害。在节电器输入侧(联接电源的一侧)相线(单相或三相)和零线之间还并联着控制变压器(B1)的原绕组，其付绕组的两端连接在单相整流桥(ZL2)的C点和d点，而反馈变压器(B2)的原绕组并联在节电器输出侧相线(单牙或三相)和零线之间，其付绕组两端联接在单相整流桥(ZL3)的e点和f点。在负载(Z)所在的相线(单相或三相)中各串职一台电流互感器(LH)的原绕组和一只双向晶闸管(SJG)，而电流互感器(LH)位于输入侧相线，其付绕组与一个分流电阻(R5)并联后并接在单相整流桥(ZL4)的i点和j点。双向触发二极管(SCF)或反向串联的两只稳压二极管的一端与双向晶闸管(STG)的控制板(G)相联接，另一端与单相整流桥(ZL1)的n点及电容(C3)的一端相联接。电容(C3)的另一端与T1点相联接，晶体三极管(BG)的集电极、发射极分别与单相整流桥(ZL1)的Q点、P点相联接。晶体三极管(BG)的发射极和基极之间并联着顺向串联的两组二极管(D5－6和D7－8)，起限幅作用，这两组二极管(D5－6和D7－8)是反极性并联的。单相整流桥(ZL1)由四个二极管(D1－4)构成，极管(D1)和二极管(D3)的阴极均联接在Q点上，其阳极分别接在m点、n点，二极管(D2)和二极管(D4)的阳极均联在P点，其阴极分别接在M点和n点。
单相整流桥(ZL4)由四个二极管(D17－20)构成，二极管(D17)和二极管(D19)的阴极均联接在l点，其阳极分别接在i点和j点，二极管(D18)和二极管(D20)的阳极均联接在K点，其阴极分别接在i点和j点。K点与电容(C6)的负极和电位器(DW3)的一端相联接，电位器(DW3)的另一端与电容(C6)的正极同单相整流(ZL4)的l点相联接，电位器(DW3)活动臂与稳压二极管(WY2)的阳极相联接，稳压二极管(WY2)的阴极与温度补偿二极管(D21)的阴极相联接，温度补偿二极管(D21)的阳极与限流电阻(R3)的一端相联接，限流电阻(R3)的另一端(1′)与晶体三极管(BG)的基极相联接。
单相整流桥(ZL3)由四个二极管(D13－16)构成，二极管(D13)和二极管(D15)的阴极均联接在g点，其阳极分别接在e点和f点，二极管(D14)和二极管(D16)的阳极均联接在h点，其阴极分别接在e点和f点。单相整流桥(ZL3)的g点与电容(C5)的正极和电位器(DW2)的一端相连接，其h点同电容(C5)的负极和电位器(DW2)的另一端相连接、同单相整流桥(ZL2)的h点相连接。电位器(DW2)的活动臂与晶体三极管(BG)的发射极相联接。
单相整流桥(ZL2)由四个二极管(D9－12)构成，二极管(D9)和二极管(D11)的阴极均联接在a点，其阳极分别接在C点和d点，二极管(D10)和二极管(D12)的阳极均接在b点，其阴极分别接在c点和d点。
单相整流桥(ZL2)的a点与电容(C0)的正极和稳压电阻(RW)的一端相联接，b点与电容器(C0)的负极、稳压二极管(WY1)的阳极，并同电位器(DW1)的另一端相联接，电位器(DW1)的活动臂同限流电阻(R6)串联后与晶体三极管(BG)的基极相联接。
控制变压器(B1)的变化为220伏／30伏，次级电压为30伏，该电压经整流桥(ZL2)整流后，由电容(C0)滤波，电阻(RW)降压，稳压二极管(WY1)稳压，经电位器(DW1)输出“给定电压”u9(8－10伏)。
反馈变压器(B2)，变比为220伏／12伏，次级电压为12伏，该电压经整流桥(ZL3)整流，电容(C5)滤波后由电位器(DW2)输出反馈电压uf(8－10伏)。反馈电压Uf与给定电压U9串联综合后，形成控制电压Uk，S在晶体三极管(BG)的基极和发射极之间，如图2所示。
二极管D1－4和晶体三极管(BG)构成一个电子电位器，并与电容(C3)组成触发电路，其同步电压取自双向晶闸管(SJG)的两端。当节电器接通电源后，电容(C3)两端电压充至等于或大于双向触发二极管(SCF)的正、反向转折电压时，双向触发二极管(SCF)瞬间导通，产生强脉冲，触发双向晶闸管(SJG)，使之瞬时导通。
当电源电压正好为220伏时，晶体三极管(BG)饱和导通，双向晶闸管(SJG)全导通，输出电压为220伏。
当电源电压高于220伏时，反馈电压(Uf)增大，使控制电压(Uk)下降，致使晶体三极管(BG)处于放大状态，电容(C3)的充电时间便相应地被延长，使输出触发脉冲时刻后移，使双向晶闸管(SJG)减小导通角，限压输出220伏电压，实现其限压节电(负载的功耗与电压的平方成正比)。
当电源电压等于或小于220伏时，则双向晶闸管(SJG)不起限压作用，也不起补偿作用。
当节电器所在的相线中流过的负载电流为0.5安－150安时，电流互感器(LH)的次级绕组便感应出10－19伏的交流电压，由单相整流桥(ZL4)整流，电容(C6)滤波后，经稳压管(WY2)和二极管(D21)及电阻(R3)，从l点和l′点输出其电流负反馈电压(U′f)，调整电压器(DW3)，即可改变其电流负反馈电压(U′f)的大小。
当负载电流小于额定值时，电流负反馈电压(U′f)小于稳压管(WY2)的反向击穿电压，故稳压管(WY2)不导通，此时电流截止负反馈不起作用。当负载电流大于额定值时，电流负反馈电压(U′f)大于稳压管(WY2)的反向击穿电压，使稳压管(WY2)反向击穿导通，并直接作用在晶体三极管(BG)的发射极和基极之间构成并联电流截止负反馈，与控制电压(Uk)并联综合后，去控制双向晶闸管(SJG)的导通角，使其相应减小，从而有效地限制负载过电流(短路或过载造成的过电流)，避免负载过热(负载的发热量与电流的平方成正比)、延长负载(用电电器或设备)寿命、限流节电(负载的功耗与电流的平方成正比)。
本实用新型与1990年《电工技术》第9期《照明灯的限压节电》一文所介绍的电路相比，与1989年《电世界》第12期第16页《简易限压器》相比，具有如下优点和积极效果(1)能有效地限制负载的电流、电压不超过其额定值，从而避免因过流过压(当中线断开时，负载的相电压升高到3倍，足以烧毁用电设备)造成的绝缘强度下降、功耗增加和电气元件击穿损坏等弊病，收到使负载延寿、降耗、节电和安全运行之效果。过流或过压10％时，节电21％，而且过流过压越严重，节电越多。
(2)采用双向晶闸管作为限压元件，体积小、重量轻，实现了无触点化，且触发电路简单可靠并易于自动控制。
(3)限流限压的调整精度较高。
以下结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的原理方框图，图1中，1、过压保护装置，2、给定信号环节，3、电流互感器，4、电流载止负反馈环节，5、过电压保护装置，6、限流限压元件，7、触发器，8、综合控制信号，9、电压反馈环节，10、过压保护装置，11、用电负载。
图2是三相限流限压节电器A相电路接线图，图中，U9是给定电压，Uf是反馈电压，Uk是控制电压，DK是单投刀闸，A、O为节电器输入端子，输入220伏－260伏交流电压，，A′、O′为节电器输出端子，输出220伏交流电压，双向晶闸管(SJG)左侧为输入侧，右侧为输出侧，AA′为相线，OO′为零线。
图3是三相限流限压节电器方框图。图3中，A、B、C三相的相线中分别串联一台单相限流限压节电器(DJ)。
图4是反馈变压器铁芯尺寸图，图4中。a为10毫米，c为8毫米，b为20毫米，L为36毫米，h为25毫米，H为35毫米，铁芯截面积Sc为1.78(厘米)2。
图5是电流互感器铁芯尺寸图。图5中，a为10毫米，b为20毫米，c为12.5毫米，h为32毫米，H为52毫米，L为32.5毫米，铁芯截面积Sc为1.78(厘米)2。
在图2所示的实施例中，刀闸(DK)串联在节电器输入侧A、D端子、之后，与压敏电阻(YM1)并联。压敏电阴(YM1)选用MY31－470／1型，它的一端接在相线上，另一端接在零线上。电容(C1)与电阻(R1)串联后并联接在节电器输入侧的相线和零线之间，选取R1为20欧／0.25瓦电阻，C1为0.5微法／500伏交流电容。
控制变压器(B1)的原绕组两端并联在节电器输入侧相线和零线之间，其付绕组两端接在单相整流桥(ZL2)的C点和d点。
电流互器(LH)的原绕组直接串联在输入侧相线(AA′)中，其付绕组两端与分流电阻(R5)并联后接在单相整流桥(ZL4)的i点和j点。选用R5为10欧／10瓦电阻。
双向晶闸(SJG)串联在相线(AA′)中，其第一电极(T1)与相线(AA′)的输出端子(A′)相联接，第二电极(T2)与电流互感器(LH)的原绕组的一端相联接，双向晶闸管(SJG)应视负载额定电流的大小，选用10－200安／600伏的元件，例如当负载额定电流为150安，便可选用KS－200安／600伏型双向晶闸管。在双向晶闸管(SJG)两端并联压敏电阻(YM2)和串联着的阻容(R2和c2)元件。压敏电阻(YM2)选用MY31－300／1型，电阻(R2)选用20欧／0.5瓦的金膜或炭膜电阻均可，电容(C2)选用0.5微法／500伏的纸介卷绕型电容器。
双向触发二极管(SCF)的一端和电容(C3)的一端共同联接在单相整流桥(ZL2)的n点，它们的另一端分别同双向晶闸管(SJG)的控制极(G)和第一电极(T1)相联接。双向触发二极管(SCF)选用2CTS2型。电容(C3)选用0.5微法／500伏的纸介卷绕型交流电容。
单相整流桥(ZL1)由四个二极管(D1－4)构成，二极管(D1)和二级管(D3)的阴极均接在Q点，其阳极分别接在m点和n点；二极管(D2)和二极管(D4)的阳极均接在P点，其阴极分别接在m点和n点。晶体三极管(BG)的发射极和集电极分别联接在P点和Q点。二极管(D1－4)选用2CP26型硅二极管(300毫安／600伏)。
选用晶体三极管(BG)为硅三极管3DD2530型(1安／600伏)。
在本节电器的输出侧的相线(AA′)和零线(OO′)之间并联着反馈变压器(B2)的原绕组和串联着的阻容(R4和C4)元件。选电阻(R4)为20欧／1瓦的炭膜电阻，选电容(C4)为2微法／400伏的交流电容器。反馈变压器(B2)的付绕组的两端与单相整流桥(ZL3)的l点和f点相联接，g点同滤波电容(C5)的正极和电位器(BW2)的一端相联接，h点同滤波电容(C5)的负极和电位器(DW2)的另一端及整流桥(ZL2)的b点相联接。电位器(DW2)的活动臂接晶体三极管(BG)的发射极。
在晶体三极管(BG)的基极和发射极之间反向并联两组二极管(D5－6和7－8)，每组二极管都有两个二极管组成，而且顺序地串联起来。
选用二极管(D5－8)为ZCP26型(300毫安／600伏)的，选用电位器(DW2)为2千欧／1瓦的，选滤波电容(C5)为100微法／50伏的电解电容器，电阻(RW)选用4.7千欧／2瓦的炭膜电阻。稳压二极管(WY1)选用2CW4型(UW＝10－12伏，IW＝5－20毫安)。电位器(DW1)选用2千欧／1瓦的。
单相整流桥(ZL4)l点与滤波电容(C6)的正极和电位器(DW3)的一端联接在一起、与晶体三极管(BG)的发射极(P点)联接在一起，而K点与滤波电容(C6)的负极和电位器(DW3)另一端相联接，电位器(DW3)的活动臂与稳压二极管(WY2)的阴极相联接，稳压二极管(WY2)的阴极与二极管(D21)的阴极相联接，二极管(D21)的阳极与电阻(R3)的一端相联接。电阻(R3)的另一端(l’)与晶体三极管(BG)的基极相联接。
滤波电容(C6)选用100微法／50伏的电解电容器。选电位器(DW3)的规格为2千欧／1瓦的。选稳压管(WY2)为ZCW21型(UW＝3－4.5伏，IW＝30－220毫安)的。选用二极管(D21)为ZCP21型(300毫安／100伏)的。选用电阻(R3)为51欧／5瓦的绕线电阻。
控制变压器(B1)的变比为220伏／30伏，初级绕组用0.1毫米直径的漆包线绕制3480匝。控制变压器(B1)的铁芯的型号选为XED10×20×25，其尺寸如图4所示。次级绕组530匝，漆包线直径0.16毫米。
反馈变压器(B2)的铁芯型号为XED10×20×25，其尺寸如图4所示。该变压器(B2)的变比为220伏／12伏，初级绕组为3480匝，次级绕组为212匝，初次级绕组漆包线直径均为0.1毫米。
电流互感器(LH)的铁芯型号为XCB10×20×32，其尺寸如图5所示，a为10毫米，b为20毫米，h为32毫米，H为52毫米，C为12.5毫米，L为32.5毫米，其铁芯柱截面积SC＝1.78(厘米)2。
该电流互感器(LH)的初级绕组取为1匝，其导线选用2毫米×30毫米×150毫米的铜板，次级绕组选用0.55毫米漆包线绕制255匝。
权利要求1.一种用于限制照明灯和电气设备的电流、电压不超过其额定值的节电装置，其输入侧相线(单相或三相)和零线之间并联着压敏电阻(YN1)和串联的阻容元件(R1和C1)，其输出侧相线(单相或三相)与零线之间并联着串联的阻容元件(R4和C4)，在双向晶闸管(SJG)两端并联着压敏电阻(YN2)和串联的阻容元件(R2、C2)，其特征是控制变压器原绕组与输入侧相线和零线相并联，其付绕组的两端与单相整流桥(ZL2)的C点和d点相连接，而反馈变压器的原绕组与节电器输出侧相线和零线相并联，其付绕组两端联接在单相整流桥(ZL3)的e点和f点，并且在负载(Z)所在的单相或三相线中各串联一台电流互感器(LH)的原绕组和一只双向晶闸管(SJG)，而电流互感器(LH)位于输入铡相线，双向晶闸管(SJG)位于所在相线的输入侧和输出侧之间，其第一电极与T1点相联接，第二电极与T2点相联接，其电流互感器付绕组与一个分流电阻(R5)并联后并接在单相整流桥(ZL4)i点和j点，触发二极管(SCF)或反向串联的两只稳压二极管的一端与双向晶闸管(SJG)的控制极(G)相联接，其另一端与单相整流桥(ZL1)的n点及触发电容(C3)的一端相联接，触发电容(C3)的另一端与T1点相联接，晶体三极管(BG)的集电极、发射极分别与单相整流桥(ZL1)的Q点、P点相连接，晶体三极管(BG)的发射极和基极之间并联着顺向串联的两组二极管(D5-6和D7-8)，该两组二极管(D5-6和D7-8)是反极性并联的，单相整流桥(ZL1)由四个二极管(D1-4)构成，二极管(D1)和二极管(D3)的阴极均联在D点，其阳极分别接在a点和n点，二极管(D2)和二极管(D4)的阳极均联接在P点，其阴极分别接在n点和n点。
2.根据权利要求1所述的节电器，其特征是单相整流桥(ZL4)由四个二极管(D17－20)构成，二极管(D17)二极管(D19)的阴极均联接在l点，其阳极分别接在i点和j点，二极管(D18)和二极管(D20)的阳极均联接在K点，其阴极分别接在i点和j点，K点还与电解电容(C6)的负极和电位器(DW3)的一端相联接，l点与电解电容器(C6)的正极和电位器(DW3)的另一端相联接、与晶体三极管(BG)的发射极相联接，电位器(DW3)的活动臂与稳压二极管(WY2)的阳极相联接，稳压二极管(WY3)的阴级与温度补偿二极管(D21)的阴极相联接，温度补偿二极管(D21)的阳极与限流电阻(R3)的一端相联接，限流电阻(R3)的另一端与晶体三极管(BG)的基极相联接。
3.根据权利要求1所述的节电器，其特征是单相整流桥(ZL3)由四个二极管(D13－16)构成，二极管(D13)和二极管(D15)的阴极均联接在g点，其阳极分别接在l点和f点，二极管(D13)和二极管(D16)阳极均接在h点，其阴极分别接在t点和f点，g点还与电容(C5)正极和电位器(DW2)的一端相联接，h点还与电容(C5)的负极和电位器(DW2)另一端相联接、同单相整流桥(ZL2)的b点相联接，电位器(DW2)的活动臂与晶体三极管(BG)发射极相联接。
4.根据权利要求1所述的节电器，其特征是单相整流桥(ZL2)由四个二极管(D9－12)构成，二极管(D9)二极管(D11)的阴极均接在a点，其阳极分别接在c点和d点，二极管(D10)二极管(D12)的阳极均接在b点，其阴极分别接在c点和d点，a点还与电容(C0)的正极及稳压电阻(RW)的一端相联接，b点与电容(C0)的负极，稳压二极管(WY1)的阳极及电位器(DW1)的一端相联接，稳压电阻(RW)的另一端接在稳压二极管(WY1)的阴极，并同电位器(DW1)的另一端相联接，电位器(DW1)的活动臂串接限流电阻(R6)后与晶体三极管(BG)的基极相联接。
专利摘要本“限流限压节电器”是限制负载电流、电压不超过额定值的节电装置，它是在联接单相或三相负载的相线中各串联一个双向晶闸管和电流互感器，并在双向晶闸管两端串联压敏电阻和串联的阻容元件以及阻容移相触发电路，在输入侧相线，零线之间并联着压敏电阻、控制变压器和串联的阻容元件，在输出侧相线、零线之间并联着反馈变压器和串联的阻容元件。当负载电流、电压大于额定值时，双向晶闸管自动减小导通角，限流限压，使照明灯及电气设备节电延寿。
文档编号H02H9/02GK2119718SQ9123114
公开日1992年10月21日 申请日期1991年12月17日 优先权日1991年12月17日
发明者魏宏远 申请人:魏宏远