專利名稱：通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交流接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，采用本實用新型電磁系統(tǒng)的控制器的交流接觸器，斷電后能快速關(guān)斷續(xù)流回路，使鐵心分離運(yùn)動速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的接觸器，從而具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Γ蚨唧w地說是一種通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器。
背景技術(shù)：
采用交流電磁鐵的接觸器在接通過程中鐵心磁通正負(fù)變化，磁通過0時吸力為0，因此合閘力是波動的，分?jǐn)鄷r由于短路環(huán)續(xù)流，鐵心去磁時間長，造成分?jǐn)嘌舆t時間長，而且分?jǐn)噙\(yùn)動速度低。
采用直流電磁鐵的接觸器，交流220V電壓經(jīng)串聯(lián)電容降壓后再經(jīng)橋式整流后給激磁線卷供電，因此降壓后成為低電壓小電流。當(dāng)接通電源時，與電容并聯(lián)的行程開關(guān)K使電容C短路，于是220V高電壓直接經(jīng)橋式整流后供激磁線卷高電壓大電流激磁。這種線路的接觸器分?jǐn)嗍怯申P(guān)斷220V的控制電源來實現(xiàn)的，當(dāng)220V被關(guān)斷后，激磁線卷經(jīng)過橋式整流構(gòu)成導(dǎo)通的續(xù)流回路，整個激磁線卷成為一個大短路環(huán)，它能使續(xù)流維持100ms—200ms時間，動鐵心分離運(yùn)動過程中，磁通下降在激磁線卷中產(chǎn)生感生電壓u為下正上負(fù)，這個感生電壓能加大續(xù)流使動鐵心分離速度下降。因此觸頭分離速度只能達(dá)到0.2m/s以下，故續(xù)流時間很長，分?jǐn)嘌舆t時間長而且分?jǐn)噙\(yùn)動速度低造成接觸器燃弧時間長，分?jǐn)嗄芰Φ?，因而傳統(tǒng)的交流接觸器的接通能力和分?jǐn)嗄芰εc斷路器相比是很低的，沒有接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?，因此也就不具備短路保護(hù)功能。并且由于行程開關(guān)與鐵心連動，因此鐵心在閉合前行程開關(guān)就已經(jīng)打開將降壓電容接入激磁回路，因此此時激磁電流已經(jīng)由大電流轉(zhuǎn)換成小電流了，閉合時吸力會突然變小，造成觸頭和鐵心振動大，使接通能力低。
進(jìn)一步分析，斷路器之所以具有接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?，是因為斷路器的合閘力或分閘力是通過儲能彈簧來實現(xiàn)的，因此每次接通或分?jǐn)鄷r作用力都相同，而且接通時作用力不會突變和波動，這樣觸頭接通時也就不會出現(xiàn)像接觸器那樣的彈跳或振動，同時分?jǐn)鄷r不會出現(xiàn)像接觸器那樣的延遲時間。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的是現(xiàn)有的接觸器在分?jǐn)鄷r續(xù)流時間長，分?jǐn)嗄芰Φ?，不具有短路保護(hù)功能的問題。
本實用新型還要解決的是現(xiàn)有的接觸器合閘時觸頭和鐵心振動大，吸合不可靠，接通能力低的問題。
解決上述問題采用的技術(shù)方案是通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，包括整流電路和降壓電路，所述的降壓電路在合閘初始使控制器提供給激磁線圈L全壓激磁，而在鐵芯閉合后將激磁電壓維持在使鐵芯保持閉合的低電壓狀態(tài)，其特征在于激磁線圈L與場效應(yīng)管Q6串聯(lián)構(gòu)成續(xù)流回路，分閘時所述場效應(yīng)管Q6由電子延遲器關(guān)斷，所述電子延遲器的延遲時間T0小于續(xù)流衰減時間常數(shù)T。
本實用新型采用一種電子線路來控制直流電磁鐵的激磁電流，分?jǐn)鄷r由場效應(yīng)管關(guān)斷激磁電流，使鐵心吸力由穩(wěn)定值快速趨于0，延遲時間甚至比斷路器還要短，當(dāng)兩斷口最大開距之和等于或大于斷路器斷口距離，那么接觸器就具有像斷路器那樣的分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰α?，而且縮短了燃弧時間，電壽命長。由于雙斷點，因此分?jǐn)嗨俣纫脖葦嗦菲骺臁?br> 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述降壓電路包括降壓電容C1和與所述降壓電容C1并聯(lián)的固體開關(guān)，所述固體開關(guān)包括場效應(yīng)管Q7和在合閘后定時關(guān)斷所述場效應(yīng)管Q7使控制器由交流電源經(jīng)降壓電容C1降為低電壓后給激磁線圈L提供吸合維持電流的定時器電路。采用包括場效應(yīng)管Q7的固體開關(guān)替代傳統(tǒng)的行程開關(guān)，將定時器電路的定時關(guān)斷時間控制在鐵心吸合及振動結(jié)束后，也即在鐵心和觸頭吸合穩(wěn)定后，才將激磁大電流轉(zhuǎn)換成保持小電流，在這個過程中直流電磁鐵磁通是均勻上升的，又沒有過0點，因此合閘力就像斷路器中的儲能彈簧力一樣穩(wěn)定了。
所述定時器電路由電阻R12、電容C5、穩(wěn)壓管Z3和三極管Q5組成。在三極管Q5前端還設(shè)有由三極管Q1、Q4、電阻R5、R6、R7、R4、R3、R14、電容C4和穩(wěn)壓管Z2組成快速放電回路，當(dāng)電源斷電后，使電容C5快速放電，直至電容C5電壓下降為0，保證下一次合閘定時關(guān)斷場效應(yīng)管Q7的準(zhǔn)確性。
作為本實用新型的再進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制器還設(shè)有弱電控制電路，所述的弱電控制電路包括弱電合閘控制回路和弱電分閘控制回路，通過電子脫扣器控制所述續(xù)流回路中的場效應(yīng)管Q6和/或所述降壓電路中的場效應(yīng)管Q7通斷。所述弱電合閘控制回路由電阻R15、電容C6、光電藕合器Q8和開關(guān)K1組成，所述弱電分閘控制回路由電阻R16、光電藕合器Q9和開關(guān)K2組成，所述開關(guān)K1和K2是同一個單刀雙擲的撥動開關(guān)。這樣本實用新型同時具有通信、測量、計算、顯示記憶，存儲等功能，并且可實現(xiàn)遙測，遙調(diào)、遙訊、遙控等功能。
控制器的上述特征使通用接觸器有兩種不同的控制方式第一種控制方式是接通和分?jǐn)嗫刂破鞯碾娏魇雇ㄓ媒佑|器主回路接通和分?jǐn)?，這種控制方式與傳統(tǒng)接觸器的控制方式相同。第二種控制方式是控制器的電源總是處于通電狀態(tài)，用合閘按扭及分閘按扭使控制器中的固體開關(guān)和串聯(lián)激磁線圈的場效應(yīng)管分別得到控制就同樣能控制通用接觸器主回路的接通和分?jǐn)?，這種控制方式可由弱點信號代替合閘按扭及分閘按扭，因此通用接觸器可直接和計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，由計算機(jī)直接來控制。
作為本實用新型更進(jìn)一步改進(jìn)，所述激磁線圈L、二極管D9、電阻R9和光電藕合器Q2、Q3的發(fā)光二極管形成另一條續(xù)流通路，該續(xù)流通路的衰減時間常數(shù)T1＝L/R9，且滿足T0+T1＜T；所述的光電藕合器Q2、Q3受控制于弱電控制電路。在合閘時光電藕合器Q2、Q3的發(fā)光二極管開路，激磁主回路導(dǎo)通，分閘時光電藕合器Q2、Q3的發(fā)光二極管短路，續(xù)流經(jīng)該續(xù)流通路快速衰減。所述光電藕合器Q2、Q3的發(fā)光二極管相串聯(lián)后并聯(lián)電阻R8，其中R8的作用是防止干擾信號使Q2、Q3誤導(dǎo)通。所述激磁線圈L兩端并聯(lián)壓敏電阻VR1，防止過高電壓擊穿其他元器件。


圖1為現(xiàn)有的交流接觸器電磁系統(tǒng)控制器的原理圖。
圖2為本實用新型通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器的電路框圖。
圖3為本實用新型通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器的電路圖。
具體實施方式
圖1所示為現(xiàn)有的交流接觸器電磁系統(tǒng)控制器的原理圖，交流220V電壓經(jīng)串聯(lián)電容降壓后再經(jīng)橋式整流后給激磁線圈供電，行程開關(guān)K與電容并聯(lián)，在合閘時與鐵心連動使電容C短路，達(dá)到高壓激磁低壓維持。這種結(jié)構(gòu)的控制器的缺點前面已經(jīng)提到過了，不再累述。
參照圖2、3，本實用新型通用接觸器電磁系統(tǒng)控制器，交流電源經(jīng)串聯(lián)降壓電容C1降壓后，再經(jīng)D1、D2、D3、D4二極管橋式整流給激磁線圈L提供閉合維持小電流，激磁線圈L與場效應(yīng)管Q6串聯(lián)，又與橋式整流管構(gòu)成續(xù)流回路成為包圍鐵心整個截面的短路環(huán)，如果電源斷電后Q6仍導(dǎo)通的情況下，激磁線圈中續(xù)流衰減的時間常數(shù)T＝L/R，L是電磁鐵線圈電感，R是內(nèi)阻，如果L＝8H，R＝50Ω，則I＝160MS，衰減時間常數(shù)長達(dá)160毫秒。
使Q6導(dǎo)通的柵偏壓由二極管D5、電容C2、穩(wěn)壓管Z1、電阻R1、R2、R10和穩(wěn)壓管Z5提供，C2為濾波電容，D5是隔斷電容C2向交流電源放電的二極管，穩(wěn)壓管Z1、電阻R1與R10分壓后形成柵偏壓，Z5防止柵偏壓超過允許值的穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管Z1、電阻R1、R2、電容C2是電子延遲器，R2、C2放電時間常數(shù)為T0＝R2*C2，R2＝220K，C2＝0.22M，則T0＝48.4MS。分?jǐn)鄷r當(dāng)電源斷電后，由于T0小于T，經(jīng)T0時間后，Q6柵偏壓降到開啟電壓以下就關(guān)斷了續(xù)流回路，電感L中電流不能突變，于是續(xù)流經(jīng)二極管D9、電阻R9與光電藕合器Q2、Q3的發(fā)光二極管形成另一條通路，光電藕合器Q2、Q3的發(fā)光二極管相串聯(lián)后又與R8并聯(lián)，其中R8的作用是防止干擾信號使Q2、Q3誤導(dǎo)通，這條續(xù)流通路的衰減時間常數(shù)T1＝L/R9＝0.8ms，續(xù)流能迅速衰減，續(xù)流引起的鐵心吸力就遠(yuǎn)小于彈簧反力之和，所以應(yīng)使T0遠(yuǎn)小于T，Q6先關(guān)斷后鐵心才產(chǎn)生分離運(yùn)動，作用在運(yùn)動部件上的彈簧力之和所做的功絕大部分都轉(zhuǎn)化為動能了，因為鐵心運(yùn)動產(chǎn)生的感生電勢大部分加在Q6兩端而削弱加強(qiáng)續(xù)流的能力，因此分?jǐn)嗨俣却蠓忍岣?，又是雙斷口，分?jǐn)嗨俣缺葦嗦菲鬟€要快，這樣通用接觸器就具備了分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰α耍瑫r縮短了燃弧時間。D9是防止逆向電流通過Q2和Q3發(fā)光二極管受到破壞，VR1壓敏電阻與L并聯(lián)防止產(chǎn)生過高電壓擊穿其他元器件，Q2和Q3進(jìn)一步提高Q6和Q7的關(guān)斷速度。
與降壓電容C1并聯(lián)的固體開關(guān)由二極管D6、D7、D10、D11和場效應(yīng)管Q7構(gòu)成，場效應(yīng)管Q7的柵偏壓由二極管D8、電容C3、電阻R11、R13、穩(wěn)壓管Z4提供，二極管D8防止濾波電容C3向線圈反放電，濾波電容C3兩端電壓經(jīng)電阻R11和R13分壓后加再在場效應(yīng)管Q7的柵極上，穩(wěn)壓管Z4防止場效應(yīng)管Q7柵壓超過允許值。當(dāng)電源接通后，由于場效應(yīng)管Q7導(dǎo)通，固體開關(guān)將降壓電容C1短路，因此全壓經(jīng)整流后加在激磁線圈兩端，提供較大激磁電流，使鐵心吸合，鐵心閉合后，由三極管Q5導(dǎo)通將場效應(yīng)管Q7關(guān)斷，這樣電容C1將電壓降低提供較小的維持電流使鐵心保持閉合。由電阻R12、電容C5、穩(wěn)壓管Z3和三極管Q5組成電子定時器使場效應(yīng)管Q7定時關(guān)斷，穩(wěn)壓管Z3穩(wěn)壓值是V23，電源電壓為u，定時時間為T2，則T2*u/R12＝C5*Vz3，故T2＝R12*C5*Vz3/u，由上式知道，電源電壓越高，鐵心吸力大，鐵心閉合運(yùn)動的時間越短，該線路正好滿足這種反時限關(guān)系。由于場效應(yīng)管Q6的導(dǎo)通續(xù)流作用使激磁電流不會出現(xiàn)很大波動，鐵心吸力波動也不大，鐵心吸合穩(wěn)定后，場效應(yīng)管Q7關(guān)斷。這樣合閘力就與斷路器的合閘力一樣穩(wěn)定，因此具有接通短路電流的能力。三極管Q1、Q4、電阻R5、R6、R7、R4、R3、R14、電容C4和穩(wěn)壓管Z2組成快速放電回路，當(dāng)電源電斷后，使電容C5快速放電，使電容C5電壓下降為0，保證下一次合閘定時關(guān)斷場效應(yīng)管Q7的準(zhǔn)確性。電阻R15、電容C6、光電藕合器Q8、開關(guān)K1組成弱電合閘控制回路，電阻R16、光電藕合器Q9、開關(guān)K2組成弱電分閘控制回路，開關(guān)K1和K2是同一個單刀雙擲的撥動開關(guān)，采用弱電控制分?jǐn)鄷r，幾乎沒有延遲時間，當(dāng)按下開關(guān)K2后經(jīng)6毫秒就能將主回路關(guān)斷，這要比斷路器分?jǐn)噙€要快很多。用弱電控制方式時分閘應(yīng)使用拔動開關(guān)，分閘后開關(guān)K2總處于接通狀態(tài)，這樣場效應(yīng)管Q6不會導(dǎo)通，萬一電源斷電后再次送電時，接觸器主回路不會誤接通。如果開關(guān)K2使用按扭，當(dāng)將接觸器分?jǐn)嗪?，開關(guān)K2又?jǐn)嚅_了，這樣當(dāng)電源不出現(xiàn)斷電情況時，接觸器不會重新接通，但一旦電源斷電，再次送電時，接觸器就產(chǎn)生誤接通，所以K2要使用撥動開關(guān)。因此作為接觸器使用的情況下，最好還是選用強(qiáng)電控制方式，強(qiáng)電控制方式與傳統(tǒng)接觸器控制方式相同。因為通用接觸器具有保護(hù)功能，可替代塑殼式斷路器，因此運(yùn)行方式也應(yīng)與塑殼斷路器相同，主回路上側(cè)斷電，塑殼式斷路器不分?jǐn)啵俅嗡碗姾笕哉＿\(yùn)行，當(dāng)通用接觸器控制電源與主回路取自同一個電源時，如果采用弱電控制方式，當(dāng)電源斷電后雖然通用接觸器也會分?jǐn)?，但電源再次恢?fù)送電時，通用接觸器就會自行接通，仍然正常運(yùn)行，顯然與塑殼斷路器等效了。當(dāng)用開關(guān)K2分?jǐn)嗖僮鲿r則不會出現(xiàn)電源停送電引起通用接觸器誤動作，因此通用接觸器采用弱電控制方式時不但完全可以替代斷路器，而且，電壽命長，可靠性高。
Q8是電子脫扣器接口，電子脫扣器具有現(xiàn)場總線技術(shù)性能指標(biāo)就成為智能型通用接觸器了。
權(quán)利要求1.通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，包括整流電路和降壓電路，所述的降壓電路在合閘初始使控制器提供給激磁線圈(L)全壓激磁，而在鐵芯閉合后將激磁電壓維持在使鐵芯保持閉合的低電壓狀態(tài)，其特征在于激磁線圈L與場效應(yīng)管(Q6)串聯(lián)構(gòu)成續(xù)流回路，分閘時所述場效應(yīng)管(Q6)由電子延遲器關(guān)斷，所述電子延遲器的延遲時間(T0)小于續(xù)流衰減時間常數(shù)(T)。
2.如權(quán)利要求1所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述降壓電路包括降壓電容(C1)和與所述降壓電容(C1)并聯(lián)的固體開關(guān)，所述固體開關(guān)包括場效應(yīng)管(Q7)和在合閘后定時關(guān)斷所述場效應(yīng)管(Q7)使控制器由交流電源經(jīng)降壓電容(C1)降為低電壓后給激磁線圈(L)提供吸合維持電流的定時器電路。
3.如權(quán)利要求2所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述定時器電路由電阻(R12)、電容(C5)、穩(wěn)壓管(Z3)和三極管(Q5)組成。
4.如權(quán)利要求3所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述的固體開關(guān)還設(shè)有使所述定時器電路復(fù)位的快速放電回路。
5.如權(quán)利要求4所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述的快速放電回路由三極管(Q1、Q4)、電阻(R5、R6、R7、R4、R3、R14)、電容(C4)和穩(wěn)壓管(Z2)組成。
6.如權(quán)利要求1～5任何一項所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于還設(shè)有弱電控制電路，所述的弱電控制電路包括弱電合閘控制回路和弱電分閘控制回路，通過電子脫扣器控制所述續(xù)流回路中的場效應(yīng)管(Q6)和/或所述降壓電路中的場效應(yīng)管Q7通斷。
7.如權(quán)利要求6所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述弱電合閘控制回路由電阻(R15)、電容(C6)、光電藕合器(Q8)和開關(guān)(K1)組成，所述弱電分閘控制回路由電阻(R16)、光電藕合器(Q9)和開關(guān)(K2)組成，所述出兩開關(guān)(K1、K2)是同一個單刀雙擲的撥動開關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述激磁線圈(L)、二極管(D9)、電阻(R9)和光電藕合器(Q2、Q3)的發(fā)光二極管形成另一條續(xù)流通路，該續(xù)流通路的衰減時間常數(shù)T1＝L/R9，且滿足T0+T1＜T；所述的光電藕合器(Q2、Q3)受控制于弱電控制電路。
9.如權(quán)利要求8所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述光電藕合器(Q2、Q3)的發(fā)光二極管相串聯(lián)后并聯(lián)防干擾電阻(R8)，其中(R8)的作用是防止干擾信號使所述光電藕合器(Q2、Q3)誤導(dǎo)通。
10.如權(quán)利要求9所述的通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，其特征在于所述激磁線圈(L)兩端并聯(lián)防止過高電壓的壓敏電阻(VR1)。
專利摘要本實用新型公開了一種通用接觸器電磁系統(tǒng)的控制器，它的主要特點是合閘時用直流高電壓激磁，鐵心閉合穩(wěn)定后由場效應(yīng)管將高電壓關(guān)斷，同時給電磁鐵提供直流低電壓激磁；分閘時由另外的場效應(yīng)管關(guān)斷電磁鐵激磁電壓及續(xù)流回路，使續(xù)流快速衰減，提高分?jǐn)嗨俣?。采用本實用新型控制器的接觸器，具有像斷路器那樣接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?，配以弱電控制電路，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。
文檔編號H01H47/02GK2596535SQ0226690
公開日2003年12月31日 申請日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者王有元 申請人:正泰集團(tuán)公司