电力是我国现代化建设的重要动力资源，是国民经济的命脉，是工农业生产的重要物质基础。电力紧张是我国面临的一个严重问题，供需矛盾较为突出。针对现有插座多采用24小时供电的特点，分析其弊端，提出插座采用自动分时供电系统的改进思路，介绍具体的实施方案，并进行实验与数据分析，得出本研究节能、降费效果明显的结论。

0、引言
          电力是我国现代化建设的重要动力资源，是国民经济的命脉，是工农业生产的重要物质基础。电力紧张是我国面临的一个严重问题，供需矛盾较为突出。因此，节约电能，减少不必要的电能损失，提高电能利用率人人有责!
1、研究背景


        在现有建筑物的供电系统中，插座供电多采用24小时供电方式，并且多采用由同一插座或同-线路为多类电器供电，如图1所示。实际上，大多数电器并不需要24小时通电，如电视机、电脑、机顶盒、饮水机等电器多工作于7时~23时，灭蚊器、电热毯等电器多工作于23时~次日7时。加之，许多用户在不使用电器时无切断电源的习惯，或者忘记切断电源，这必然会导致电器长时间工作或处于待机状态，造成大量电能浪费(尤其是饮水机这类大功率电器)，同时会缩短电器的使用寿命，有悖于共建节约型社会的宗旨。
2、具体实施方案
         本研究是对现有的插座供电系统进行改进，使之具有自动分类分时供电功能(时段的起止点可自行设置，并具有断电记忆功能)，自动给在相应时间段工作的电器供电，从而达到自动节能、提高电能利用率和延长电器使用寿命的目的。
         本研究所述的插座自动分时供电系统是在保留现有插座供电系统的基础上，再增加两路插座供电线路，方案如下:在原插座供电进线处增加一个定时控制器，定时控制器的常闭与常开端分别外接空气开关，空气开关输出端连接新增插座的火线，新增插座的零线与接地线分别就近连接原插座系统的零线与接地线，其线路如图2所示。


         图2中增加的两路插座的供电时间互补(即-路插座中有电时， 另一路插座中无电)，具体时间可通过定时控制器自行设置，既可按照自己的生活习惯设置，也可按照本地市电的峰谷段时间设置;既可将每天的供电/断电时间设置成相同，也可将每天的供电/断电时间设置成不同，如周末的夜间断电时间可设置得延后一些。
         在本研究所述的插座自动分时供电系统中，核心器件是定时控制器( 又称时间控制器或时控开关)。虽然市售的定时控制器的品牌与型号较多，具体功能与使用方法也不尽相同，但本研究所述定时控制器须选用具有可编程和循环功能的定时控制器，并且还须对其内部电路进行以下改动:
2.1增加继电器常闭输出端
          定时控制器内置单片机、显示模块、继电器、按键输入等电路，能根据设定的时间来控制继电器触点开关的通断，从而实现对外设电器的开/关控制，常用来控制路灯、水泵、广告牌等电器。常见的定时控制器通常设有4个接线端，其中两个端分别为AC220V的火线输入端(L)和零线输入端(N);另两个端分别为零线输出端和受控的火线输出端，如图3所示。


         这类定时控制器的端口连接关系:零线输入端与零线输出端在其内部处于直通状态，受控的火线输出端与内部控制继电器的常开端相连。因本研究所述定时控制器具有双路输出功能，分别对应同一继电器的常开与常闭状态，所以需在现有定时控制器的端口中增加一个继电器常闭端输出端，这里可将原零线输出端改为继电器常闭端输出端，改动方法如图4所示。


         注意，部分定时控制器内部的继电器无常闭触点引脚(该类继电器通常只有4个引脚)，这时需先换用有常闭触点引脚(该类继电器常有5个引脚)且工作电压相同的继电器，然后再按上图改动。
2.2增加断电记忆电路
         市售的部分定时控制器无断电记忆功能，断电后原设定时间值等数据将丢失，这不适合本研究的要求。判断定时控制器是否具有断电记忆功能，可看其内部是否安装有电池。对于无断电记忆功能的定时控制器而言，可通过加装电池及充电电路使之具有断电记忆功能。
         在加装前，须上电测量定时控制器内部单片机的工作电压，然后选择合适的电池。若要避免更换电池的麻烦，建议加装充电电池，且一并加装充电电路。当然，此建议也适用于内置普通电池的定时控制器的改造。
         另外，如有条件，建议选用蓝牙定时控制器。该类控制器可通过手机小程序对其进行时间设置，非常方便。更重要的是，该类控制器具有断电记忆功能，无需再增加相关电路。
3、实验过程与结果
3.1实验过程
          为了验证本研究的实际效果，笔者对家中的插座供电线路进行了改动，具体改动方法如下:
     第1步:在家庭的配电箱中，找到给插座供电的空气开关，在该类空气开关的前面加装一只按上述方法改动后的定时控制器，如图5所示。


          第2步:保留现有插座及其供电线路不变，并把这类插座作为备用插座，采用24小时供电方式。为便于使用时区分，在该类插座表面一角贴上如图6所示图标。


          第3步:在客厅、厨房、卧室的插座供电线路中，增加两根火线(零线与接地线仍用原插座线路)及数个插座，-根火线连接插座的供电时间设为7时~23时，对应我地的用电波峰时间段，连接电器有电视机顶盒、路由器、电脑、手机充电器、饮水机、净水机和抽油烟机等。为便于使用时区分，在该类插座表面一角贴上如图7所示图标。


         另一根火线所连接插座的供电时间设为23时~次日7时，对应我地的用电波谷时间段，连接的电器有电冰箱、电动车充电器、加湿器、灭蚊器、电热毯等。为便于使用时区分，在该类插座表面一角贴上如图8所示图标。


         本实验采用KG316T型定时控制器，其时间设置方法如下:
       首先按定时控制器、上的“时钟”键进入时间设置状态，再按“校时”键(设定小时数)->“校分”键(设定分钟数)->“校星期”键(设置日期)，设置当前时间。接下来按“取消/恢复”键进入定时设置状态，再按“定时"键->“校时”键(设定小时数)->“校分”键(设定分钟数)->“校星期”键(设置日期)，设置第“1”供电时间，重复上述步骤设定第“1”断电时间，再重复上述操作可设定第“2”、第“3”、第“4”等供电、断电时间。设置完成后，按“时钟”键回到时钟状态。
3.2实验结果
          笔者对自家插座供电系统改造前后各3个月的用电量进行记录，得到月用电平均量及电费金额，如表1所示。


3.3数据分析
(1)月用电量分析
         在未采用插座自动分时供电系统前，我家月波峰用电量是112kWh、波谷用电量是32kWh，月用电总量为144kWh;采用插座自动分时供电系统后，我家月波峰用电量是62kWh、波谷用电量是56kWh，月用电总量为118kWh。
        采用插座自动分时供电系统后，因电冰箱、电动车充电器改到波谷期间使用，则波峰用电量减少了50kWh。同时，在用电波谷期间，电视机、机顶盒、路由器、电脑、饮水机等电器完全断电(无待机功耗)，大幅减少了家用电器的待机用电量。
        结论;采用插座自动分时供电系统后，我家月用电总量减少了26kWh。
(2)月电费分析
         在未采用插座自动分时供电系统前，我家月电费支出金额为67.07元;采用插座自动分时供电系统后，波峰用电量减少了50kWh，波谷用电量增加了24kWh，我家月电费支出金额为47.16 元。
         结论:采用插座自动分时供电系统后，我家月电费支出金额减少了19.91元。我家仅是一户3口之家的普通家庭，从上述数据分析来看，采用插座自动分时供电系统后，节能、降费效果明显。如果将本研究用于用电量大的学校、企业、写字楼、厂矿等场所，节能效果会更明显，电能利用率会更高。
3.4成本分析
         本研究所述插座自动分时供电系统与现有的插座供电系统相比，会增加数十米电线、数个插座、两个空气开关、一个定时控制器。现以100平方米的普通住宅为例，在客厅、厨房、卧室增加上述插座系统，增加的成本约为300元，如按每月节约电费19元计算，约1年半便可收回成本，远高于市场期望。
        在实际安装中，可取消24小时供电插座，将其改为本日7时~23时或本日23时~次日7时供电插座中的一类，这样可少增加一组线路，从而降低改进成本。
        另外，也可只在电器种类和数量较多的区域增加本研究所述的插座自动分时供电系统，如常用电器主要集中在客厅，则只在客厅增加上述自动分时供电插座，这样也可降低改进成本。
4、结束语
        本研究对现有插座的供电线路进行改进，使之能对不同用电特点的电器进行自动分时供电。这种技术节电方式不仅减少了不必要的电能损失，节约了电能，同时还提高了电能利用率，延长了电器的使用寿命，一举三得，具有较强的实用性和推广价值。节约电能，提高电能利用率，福泽后代，从“我”做起!