Устройство ограничения мощности потребляемой электроэнергии

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, предназначенным для предотвращения использования нелимитированного количества электроэнергии. Устройство содержит датчик потребляемой мощности, блок определителя перегрузки, ждущий мультивибратор, блок формирователя отключения, два триггера, блок повторного включения и силовой коммутатор. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области устройств, предназначенных для предотвращения использования нелимитированного количества электроэнергии, т.е., решения ранее не решенной задачи.

До настоящего времени предохранительные устройства, устанавливаемые на линиях электрических сетей, в основном предназначались для защиты электрических сетей, а также используемого электрооборудования от режимов аварийных перегрузок. Для этих целей обычно используют тепловые защитные аппараты и предохранители различного вида. Наиболее простую конструкцию представляют плавкие предохранители, которые плавятся при повышении по любой причине величины электрического тока в сети. Подобные предохранители являются одноразовыми. Более сложную конструкцию представляют различные тепловые реле, которые размыкают электрическую сеть при резком увеличении тока, предпочтительно вызванном наличием короткого замыкания. Однако все перечисленные устройства не позволяют ограничивать мощность потребляемой электрической энергии.

Известно устройство для ограничения мощности в электрических цепях переменного тока (RU, заявка 95101885 H 02 H 9/02, 1996), содержащее управляемый дроссель, мостовой диодный выпрямитель и разделительный конденсатор, в котором управляемый дроссель выполнен в виде двух последовательно соединенных обмоток подмагничивания и рабочей обмотки, вход которой подключен к одному выходу источника переменного напряжения, а выход к первому входу нагрузки, при этом разделительный конденсатор включен между выходом рабочей обмотки и первым входом мостового диодного выпрямителя, второй вход которого соединен со вторым входом нагрузки и другим выходом источника переменного напряжения, а оба выхода мостового диодного выпрямителя подключены к входам обмоток подмагничивания.

Основным недостатком известного устройства является принципиальная невозможность использования его для установки лимита потребляемой мощности электрической энергии.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке, ранее неизвестного типа устройств - устройства ограничения мощности потребляемой электрической энергии.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении контроля разрешенной потребляемой мощности при обеспечении автоматического отключения потребителя от электрических сетей при превышении установленного лимита потребляемой мощности.

Указанный технический результат достигается использованием устройства ограничения мощности потребляемой электроэнергии, содержащего датчик потребляемой мощности и блок определителя перегрузки, причем в устройство дополнительно введены ждущий мультивибратор, блок формирователя отключения, первый триггер, блок повторного включения и силовой коммутатор, причем вход датчика потребляемой мощности выполнен с возможностью соединения с электрической сетью, первый выход датчика потребляемой мощности соединен с входом блока определителя перегрузки, первый выход блока определителя перегрузки посредством ждущего мультивибратора соединен с первым входом блока формирователя отключения, второй выход блока определителя перегрузки соединен со вторым входом блока формирователя отключения, выход блока формирователя отключения соединен с первым входом первого триггера, при этом сигнал с первого триггера отключает силовой коммутатор, на второй вход которого поступает сетевое напряжение выход которого выполнен с возможностью подключения к потребителю, при этом сигнал с первого триггера поступает на блок повторного включения, на котором задана временная задержка повторного включения силового коммутатора. Силовой коммутатор может быть выполнен с возможностью ручного и/или автоматического включения. Устройство может дополнительно содержать источник питания, подключенный к силовому коммутатору. В этом случае оно может также дополнительно содержать сигнализатор питания. Источник питания может быть выполнен автономным или быть подключенным посредством датчика потребляемой мощности к электрической сети.

В различных вариантах реализации изобретения устройство может дополнительно содержать второй триггер и счетчик количества включений, установленный между вторым триггером и блоком повторного включения.

Предельная потребляемая мощность может быть установлена на блоке определителя в заводских условиях при изготовлении устройства или установлена в процессе установки устройства потребителю.

Устройство состоит из ранее известных деталей и узлов. Так, в частности, в качестве датчика потребляемой мощности может быть использован трансформатор тока. В качестве блока определителя перегрузки может быть использована микросхема KP100GBH1. В качестве блока формирователя отключения может быть использована микросхема К56ЛА7. В качестве блока повторного включения может быть использована микросхема К561ИЕ8. В качестве счетчика количества включений может быть использована микросхема К561ИЕ8. В качестве силового коммутатора может быть использован КНЕ 230. В качестве источника питания может быть использован трансформатор на 25 Вт и напряжением 9 В.

В дальнейшем изобретение будет рассмотрено в предпочтительном варианте реализации с использованием функциональной схемы (фиг. 1), на которой приняты следующие обозначения: датчик 1 потребляемой мощности, блок 2 определителя перегрузки, ждущий мультивибратор 3, блок 4 формирователя отключения, первый триггер 5, силовой коммутатор 6, блок 7 повторного включения, счетчик 8 количества включений, второй триггер 9, элемент "И" 10, источник 11 питания, сигнализатор 12 превышения мощности, сигнализатор 13 включения питания, пусковая кнопка 14, предохранитель 15, клеммы 16, предназначенные для установления значения максимально допустимой мощности потребляемой электроэнергии, переменный резистор 17.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно переменным резистором 17 устанавливают постоянное опорное напряжение U_оп, соответствующее максимально допустимой мощности потребляемого электрического тока и контролируемое посредством вольтметра, подключенного к клеммам 16. Опорное напряжение поступает на вход блока 2 определителя перегрузки. Входное напряжение (в данном случае трехфазное) поступает на датчик 1 потребляемой мощности, в котором происходит преобразование потребляемого тока в напряжение (U_A, U_B, U_C), поступающего затем на блок 2 определителя перегрузки, где сравнивается с заданным напряжением U_оп. В случае превышения напряжения U_A, U_B, U_C над U_оп на выходе блока 2 определителя перегрузки вырабатывается сигнал о наличии перегрузки, который, посредством ждущего мультивибратора 3, задерживающего поступление сигнала отключения на силовой коммутатор 6 на время прохождения пусковых токов, переходных токов и кратковременных случайных токовых бросков в электрической сети, и блока 4 формирователя сигнала отключения, передает сигнал на первый триггер 5. В случае устойчивого поступления сигнала о наличии перегрузки мощности электроэнергии на блок 4 формирователя отключения, с учетом сигнала задержки отключения, на первый триггер 5 поступает сигнал, перебрасывающий первый триггер 5. Сигнал с первого триггера 5 поступает на силовой коммутатор 6, на вход которого поступает сетевое напряжение, и отключает силовой коммутатор 6. Тот же сигнал поступает на блок 7 повторного включения, на который задана временная задержка повторного включения силового коммутатора 6, позволяющая пользователю снизить нагрузку путем отключения по меньшей мере части потребителей электроэнергии. Одновременно формируется сигнал, регистрируемый счетчиком 8 включений. После прохождения через счетчик 8 включений заданного количества включений, счетчиком 8 формируется сигнал, который перебрасывает второй триггер 9. На выходе второго триггера 9 появляется сигнал, запрещающий посредством первого триггера 5 дальнейшие попытки автоматического включения силового коммутатора 6. При этом срабатывает сигнализатор 12 превышения мощности (предпочтительно, в качестве сигнализатора 12 использован светодиод), информирующий о наличии аварийной ситуации. Сигнал блока 7 повторного включения совместно с сигналом от счетчика 8 поступает также на вход первого триггера 5 и блокирует его включение. В этом случае возможно принудительное включение силового коммутатора 6 с использованием пусковой кнопки 14. Силовой коммутатор 6 может работать как в автоматическом режиме, как описано выше, а также в ручном режиме. В этом случае источник питания 11 вырабатывает напряжение для питания силового коммутатора 6. О наличии питания информирует сигнализатор 13, в качестве которого обычно используют светодиод.

Использование устройства позволяет обеспечить контроль разрешенной потребляемой мощности при обеспечении возможности отключения потребителя при превышении лимита потребления.

Формула изобретения

1. Устройство ограничения мощности потребляемой электроэнергии, содержащее датчик потребляемой мощности и блок определителя перегрузки, отличающееся тем, что дополнительно введены ждущий мультивибратор, блок формирователя отключения, первый триггер, блок повторного включения и силовой коммутатор, причем вход датчика потребляемой мощности выполнен с возможностью соединения с электрической сетью, первый выход датчика потребляемой мощности соединен с входом блока определителя перегрузки, первый выход блока определителя перегрузки посредством ждущего мультивибратора соединен с первым входом блока формирователя отключения, второй выход блока определителя перегрузки соединен со вторым входом блока формирователя отключения, выход блока формирователя отключения соединен с первым входом первого триггера, при этом сигнал с первого триггера отключает силовой коммутатор, на второй вход которого поступает сетевое напряжение, выход которого выполнен с возможностью подключения к потребителю, при этом сигнал с первого триггера поступает на блок повторного включения, на котором задана временная задержка повторного включения силового коммутатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силовой коммутатор выполнен с возможностью ручного и/или автоматического включения.

3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник питания, подключенный к силовому коммутатору.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сигнализатор питания.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что источник питания выполнен автономным.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что источник питания подключен посредством датчика потребляемой мощности к электрической сети.

РИСУНКИ

Рисунок 1