前沿拓展：

本裝置能夠自動限制一戶或幾戶家庭(或職工、學生宿舍樓)的用電量，其定量供電功率在300～1200W范圍內連續可調，它是計劃供電、節約用電的有效裝置，可從根本上杜絕竊電、違章使用電爐等行為。當用戶用電負荷超過規定值時，本裝置可自動切斷用戶電源，同時發出告警聲;以后每隔1min(可調)對用戶負荷情況檢測一次，直到用電負荷降低到限定值后，才停止告警，并自動恢復正常供電。

本裝置適用于220V、50Hz單相交流電源，電壓在170～240V之間變化都能正常工作。裝置平時自身消耗功率<0.4W。

單相限電器的電路如圖32-1所示。T為電抗變換器，它與晶體二極管VD1、電阻器R1、電容器C1和微調電位器RP等組成了用戶負荷檢測電路。調整微調電位器RP的阻值，可改變輸出檢測信號的幅值，從而使用電限額在一定范圍內連續可調。此外，電阻器R1和電容器C1還具有延時作用，能夠避免負載較大啟動電流對電路產生的誤動作。晶體三極管VT、穩壓二極管VD2和電阻器R2等組成了電子開關。“555”時基集成電路A和電阻器R3、電容器C4等組成了典型單穩態延時電路，通過調整電阻器R3或電容器C4的數值，可改變延時時間。電磁繼電器K為執行機構，其轉換觸點KZ直接控制用戶電源和交流訊響器HA的電源通斷。電容器C6、晶體二極管VD5～VD8、穩壓二極管VD4、電容器C5等組成了降壓整流濾波電路，向單穩態及執行電路提供所需的12V直流電源。

圖32-1 單相限電器電路圖

平時，用戶用電量未超過限定值(調微調電位器RP自定)時，電抗變換器T的初級繞組流過的電流較小，它的次級感應到的信號電壓亦較弱，經晶體二極管VD1整流、電容器C1濾波和微調電位器RP分壓后，不足以擊穿穩壓二極管VD2，故晶體三極管VT截止，由時基集成電路A等元器件構成的單穩態電路處于穩定狀態，時基集成電路A的第3腳輸出低電平，電磁繼電器K無電處于釋放狀態，交流訊響器HA無電不發聲，用戶供電正常。

當用戶用電量增加并超過限定值時，電抗變換器T的次級感應電壓增大，微調電位器RP輸出的分壓值也增大，穩壓二極管VD2被擊穿(確切講應該是導通)，晶體三極管VT獲得偏流而飽和導通，時基集成電路A的第2腳由高電位轉為低電位，單穩態電路受觸發翻轉進入暫穩態，時基集成電路A的第3腳輸出高電平，電磁繼電器K得電吸合，其轉換觸點KZ迅速切斷用戶電源，并使交流訊響器HA得電發出告警聲。這時，延時電路中的電容器C4通過電阻器R3開始充電，并使時基集成電路A的閾值輸入端(第6腳)電位不斷上升，并最終使單穩態電路翻轉復位，時基集成電路A的第3腳又恢復為低電平，電磁繼電器K斷電釋放，其轉換觸點KZ重新接通用戶電源、斷開交流訊響器HA電源。如果此時用電負荷仍未減小，電路則重復上述過程，直至用戶用電量減小到限定值以下，電路才恢復正常供電。

本制作共用了23個元器件，備料清單見表32。

表32 元器件清單

續表

A選用NE555型“555”時基集成電路，其引腳排列見圖15-2。NE555也可用SL555、LM555或μA555型等同類時基集成電路來直接代換。

VT用9014(集電極最大允許電流ICM=100mA，集電極最大允許功耗PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三極管，要求電流放大系數β>40，VD1用1N4148型硅開關二極管;VD2用穩定電壓是2V左右的普通硅穩壓二極管，如2CW50、1N4615型等;VD4用穩定電壓是12V、最大耗散功率是1W的普通硅穩壓二極管，如2CW110、1N4742型等;VD3、VD5～VD8均用1N4004或1N4007型硅整流二極管。

RP用WS-2型自鎖式有機實芯微調電位器，標稱阻值為5.1kΩ。R1～R3均用RTX-1/8W型碳膜電阻器，標稱阻值依次為1kΩ、43kΩ和510kΩ。C1、C4、C5均用CD11-25V型電解電容器，標稱容量依次為220μF、100μF、100μF;C2、C3均用CT1型瓷介電容器，標稱容量分別為0.047μF和0.01μF;C6用優質CBB13-630V型聚丙烯電容器，標稱容量為0.47μF。

K采用JQX-4F型電磁繼電器，要求線圈額定工作電壓為直流12V，吸合電流≤20mA，觸點形式選2Z那種;使用時，將兩組轉換觸點并聯起來，以增大其負荷容量。HA為交流220V小型訊響器，亦可用220V小型交流電鈴來直接代換。

電抗變換器T需要自制，鐵芯選用GEI-12型，舌寬12mm，疊片厚度15mm。先用φ0.1mm漆包線繞1000匝作為次級;墊上幾層絕緣紙后，用φ1.5mm漆包線排繞6匝作為初級。最后，將鐵芯對插即可。

圖32-2所示為該單相限電器的印制電路板接線圖，印制電路板實際尺寸約為90mm×55mm。印制電路板也可直接采用相同大小的單孔“洞洞板”，并充分利用元器件引腳飛線連接，以省去加工專用印制電路板的麻煩。

圖32-2 單相限電器印制電路板圖

整個電路全部焊裝在絕緣性良好的儀器專用盒中。盒面板開孔固定微調電位器RP和交流訊響器HA;盒內4根外引線可通過電工常用的4眼膠木接線端子接出，以方便使用。本裝置只要元器件質量有保證，焊接無差錯，便可投入使用。

實際使用時，在照明線路入戶(樓)處按圖32-2所示串入本裝置，在用戶正常用電(允許工作的電器具都通電)的條件下，微調電位器RP，使交流訊響器HA處于臨界發聲狀態即可。如嫌每次超負荷自斷電報警時間太長(或太短)，可通過適當減小(或增大)電阻器R3的阻值來加以調節。如果正常供電功率超過1200W，可斷開電磁繼電器K的常閉觸點，在交流訊響器HA兩端并聯一只220V交流接觸器，通過接觸器大容量的常閉觸頭再去控制供電回路。

拓展知識：