專利名稱：低電弧交流接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流接觸器，具體地說(shuō)，是一種在交流電源處于最低電壓位置時(shí)以瞬時(shí)大電流轉(zhuǎn)化成強(qiáng)大磁場(chǎng)能量去推動(dòng)接觸器的機(jī)械觸頭接點(diǎn)產(chǎn)生動(dòng)作，控制交流電源負(fù)載通路導(dǎo)通或斷開(kāi)，并還具有接受外來(lái)低電壓信號(hào)指令操控以及具有過(guò)載、欠相、短路和漏電等電路安全保護(hù)功能的交流接觸器。
背景技術(shù)：
眾所周知，市售傳統(tǒng)的接觸器是采用交流或直流通過(guò)接觸器線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)控制接觸器中的機(jī)械觸頭接點(diǎn)產(chǎn)生動(dòng)作，使電源負(fù)載回路導(dǎo)通或斷開(kāi)。根據(jù)負(fù)載回路通斷程序的要求，當(dāng)機(jī)械觸頭接點(diǎn)需要長(zhǎng)時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)的電源就必須長(zhǎng)時(shí)間不斷地對(duì)接觸器的線圈供電，使接觸器線圈保持磁場(chǎng)，維持負(fù)載回路的導(dǎo)通狀態(tài)，如此導(dǎo)致耗電多和線圈體積大；另外，傳統(tǒng)接觸器在進(jìn)行通斷程序中，觸頭接點(diǎn)的離合呈隨機(jī)性，沒(méi)有固定時(shí)間，因此，通斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，即觸頭接點(diǎn)的離合動(dòng)作可能發(fā)生在電源周波的任何一點(diǎn)，當(dāng)負(fù)載電流較大或短路時(shí)，便有可能產(chǎn)生強(qiáng)大電弧，使觸頭接點(diǎn)縮短壽命或即時(shí)燒毀，為此，傳統(tǒng)接觸器常常輔設(shè)有五金或陶瓷部件作為散熱滅弧裝置，使接觸器結(jié)構(gòu)復(fù)雜和龐大；此外，市售傳統(tǒng)接觸器一般只具有控制負(fù)載回路通斷的功能，用途單一，為此，在使用時(shí)，還須配合使用各種電力安全保護(hù)設(shè)備，例如漏電保護(hù)、過(guò)載保護(hù)或欠相保護(hù)等，這些都造成使用上的不不便；最后，傳統(tǒng)市售接觸器不能直接接受外來(lái)低電壓小電流信號(hào)指令操控，為此，在一些使用場(chǎng)合，還必須外加周邊輔件及電路。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，如何克服傳統(tǒng)接觸器存在電磁控制保護(hù)觸發(fā)接點(diǎn)通斷狀態(tài)功耗大、狀態(tài)轉(zhuǎn)換易產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的不安全事故，以及用途單一和不能直接接受外來(lái)低電壓小電流信號(hào)指令操控的缺陷，乃是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，為此，本發(fā)明的目的在于提供一種能直接接受外來(lái)低電壓小電流信號(hào)指令操控的低電弧交流接觸器，本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用脈沖磁場(chǎng)控制觸頭接點(diǎn)通斷狀態(tài)的接觸器，本發(fā)明的再一目的在于提供一種能檢測(cè)多種電路故障的多功能接觸器。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下根據(jù)本發(fā)明的一種低電弧交流觸發(fā)器，其包括電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)，其中含有第一線圈(L1)、第二線圈(L2)，它們分別將電能轉(zhuǎn)換成磁能而使觸頭接點(diǎn)成吸合狀態(tài)和分離狀態(tài)，特點(diǎn)在于還包括a.一脈沖電源形成電路，其輸入端連接交流電源的R端和T端，并提供二個(gè)脈沖電源，此二脈沖電源分別與線圈L1和線圈L2成受控電路連接；b.一低電弧觸發(fā)形成電路，其接受所述脈沖電源形成電路中所產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)而建立交流電源周波最低電位時(shí)間座標(biāo)，以及接受外觸發(fā)通斷操控指令而向所述所述脈沖電源形成電路提供導(dǎo)通指令觸發(fā)脈沖，使線圈L1產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，令觸頭接點(diǎn)處于導(dǎo)通狀態(tài)，和提供關(guān)斷指令觸發(fā)脈沖或斷電自動(dòng)關(guān)斷觸發(fā)脈沖，使線圈L2產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，令觸頭接點(diǎn)處于關(guān)斷狀態(tài)；此外，所述的低電弧交流觸發(fā)器還包括一后接該電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)的多功能故障檢出電路，其分別輸出短路電流脈沖檢測(cè)信號(hào)或過(guò)載電流脈沖檢測(cè)信號(hào)，傳送給所述低電弧觸發(fā)形成電路，而輸出關(guān)斷指令觸發(fā)脈沖，使線圈L2產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，令觸頭接點(diǎn)處于關(guān)斷狀態(tài)；進(jìn)一步，所述脈沖電源形成電路包括依次成電路聯(lián)結(jié)的脈動(dòng)直流電壓產(chǎn)生單元、充電開(kāi)關(guān)單元，導(dǎo)通脈沖電源存儲(chǔ)單元和關(guān)斷脈沖電源存儲(chǔ)單元，它們形成充電回路，以及分別控制導(dǎo)通脈沖電源存儲(chǔ)單元和關(guān)斷脈沖電源存儲(chǔ)單元的導(dǎo)通放電開(kāi)關(guān)單元和關(guān)斷放電開(kāi)關(guān)單元，它們分別與線圈L1或線圈L2形成放電回路；所述低電弧觸發(fā)形成電路包括a.接受所述脈沖電源形成電路送來(lái)的脈沖直流電壓信號(hào)且依次成電路聯(lián)結(jié)的零電位座標(biāo)發(fā)生單元和斷電自動(dòng)關(guān)斷觸發(fā)單元；和b.依次成電路聯(lián)結(jié)的光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元、導(dǎo)通指令檢出單元和導(dǎo)通指令觸發(fā)單元，而且該導(dǎo)通指令檢出單元還接受該零電位座標(biāo)發(fā)生單元送來(lái)的交流電源周波最低電位時(shí)間座標(biāo)信號(hào)的控制；以及
c.依次成電路聯(lián)結(jié)的光電耦合關(guān)斷指令輸入單元、關(guān)斷指令檢出單元和關(guān)斷指令觸發(fā)單元，而且該光電耦合關(guān)斷指令輸入單元還接受該零電位座標(biāo)發(fā)生單元送來(lái)的交流電源周波最低電位時(shí)間座標(biāo)信號(hào)的控制；所述光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元包括一塊把操控導(dǎo)通指令電路的接地端與所述觸發(fā)器的接地端隔離的光電耦合電路PT1；所述操控導(dǎo)通指令電路聯(lián)結(jié)光電耦合器PT1的輸入端，并包含一個(gè)指令按鍵S1；所述光電耦合關(guān)斷指令輸入單元包括一塊把操控關(guān)斷指令電路的接地端與所述觸發(fā)器的接地端隔離的光電耦合電路PT2。
所述的關(guān)斷指令電路聯(lián)結(jié)該光電耦合電路PT2的輸入端，并含有一個(gè)指令按鍵S2；所述多功能故障檢出電路包括依次成電路聯(lián)結(jié)的多功能故障檢測(cè)單元、短路電流脈沖檢測(cè)單元、短路信號(hào)座標(biāo)發(fā)生單元，以及另一后接該多功能故障檢測(cè)單元的過(guò)載電流脈沖檢測(cè)單元，該短路信號(hào)座標(biāo)發(fā)生單元和過(guò)載電流脈沖檢測(cè)單元分別作為關(guān)斷指令信號(hào)輸入低電弧觸發(fā)形成電路中；所述多功能故障檢測(cè)電源是一個(gè)由多互感器組成的可檢測(cè)出短路、過(guò)載、漏電、欠相和電力不平衡的電路故障的檢測(cè)器件；所述的電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)為機(jī)械自鎖結(jié)構(gòu)或極化磁場(chǎng)自鎖結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.本發(fā)明低電弧多功能接觸器是采用預(yù)先貯藏于電容中的電流，經(jīng)電子電路制造一個(gè)脈沖電流，通過(guò)接觸器線圈，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大脈沖磁場(chǎng)作動(dòng)力，將機(jī)械動(dòng)作部份的觸頭接點(diǎn)吸下導(dǎo)通，并同時(shí)利用機(jī)械自鎖方法或極化磁場(chǎng)自鎖方法保持觸頭接導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)需要觸頭接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，亦取自預(yù)先貯藏于電容中的電流，經(jīng)電子電路產(chǎn)生一個(gè)脈沖磁場(chǎng)，將自鎖解除。因此，耗電低，體積小，安全系數(shù)高。由于接觸器線圈采用脈沖電流工作，平時(shí)接觸器線圈處于靜止?fàn)顟B(tài)，不損耗電流，不積聚熱能，因此，接觸器線圈可以特別細(xì)小，電子電路耗電量只是傳統(tǒng)接觸器耗電量的十分之一；2.本發(fā)明的低電弧多功能接觸器是采用電子電路計(jì)算，控制接觸器在每次通斷過(guò)程中，均在交流電壓電位最低時(shí)進(jìn)行，大幅度降低電弧破壞力，從而體積小，效能高，無(wú)須使用售價(jià)高昂而負(fù)載的滅弧裝置；3.本發(fā)明的低電弧多功能接觸器本身采用光電耦合電路，可直接接受外來(lái)信號(hào)指令操控，因此使用簡(jiǎn)單、方便，直接；4.本發(fā)明的低電弧多功能接觸器本身設(shè)有最先進(jìn)完善的電力安全保護(hù)裝置，當(dāng)電路負(fù)載上有故障電流發(fā)生，包括過(guò)載、漏電、欠相、短路，電力不平衡或電擊等，接觸器觸頭接點(diǎn)即時(shí)斷開(kāi)，保障用戶用電安全。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)方塊圖；圖2是本發(fā)明中的脈沖電源形成電路方框圖；圖3是本發(fā)明中的低電弧觸發(fā)形成電路方框圖；圖4是本發(fā)明中的多功能故障檢出電路方框圖；圖5是本發(fā)明的脈沖電源形成電路和電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)實(shí)施例圖；圖6是本發(fā)明的低電弧觸發(fā)形成電路實(shí)施例圖；圖7是本發(fā)明的多功能故障檢出電路實(shí)施例圖；圖8是本發(fā)明的電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)圖1～圖7給出本發(fā)明一個(gè)多功能低電弧交流觸發(fā)器的實(shí)施例。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的低電弧交流觸發(fā)器包括電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)2，其觸頭接點(diǎn)聯(lián)結(jié)交流電源和負(fù)載，特點(diǎn)是設(shè)有一脈沖電源形成電路1，其與電磁控制觸頭接點(diǎn)結(jié)構(gòu)2中的產(chǎn)生磁控的線圈L1和L2分別成雙向電路連接，并還設(shè)有一低電弧觸發(fā)形成電路3，其接受來(lái)自脈沖電源形成電路1中的脈沖直流信號(hào)，檢測(cè)出交流電壓的最低位置；并向脈沖電源形成電路1提供導(dǎo)通指令低電弧觸發(fā)信號(hào)，以使線圈L1形成強(qiáng)大電流脈沖磁場(chǎng)，使觸頭接點(diǎn)接合導(dǎo)通；以及提供關(guān)斷指令低電弧觸發(fā)信號(hào)或斷電自動(dòng)斷路觸發(fā)信號(hào)，以使線圈L2形成強(qiáng)大電流脈沖磁場(chǎng)，使觸頭接點(diǎn)斷路。進(jìn)一步，本發(fā)明還在電磁控制觸頭接點(diǎn)結(jié)構(gòu)2后接一多功能故障檢出電路4，如圖1、圖4所示。其檢出短路故障提供了短路脈沖電流信號(hào)或其他故障，例如過(guò)載、漏電、欠相和電力不平衡等故障而提供過(guò)載脈沖電流信號(hào)，并分別將它們輸入到低電弧觸發(fā)形成電路3，作為關(guān)斷指令或信號(hào)，而使線圈L2形成強(qiáng)大的脈沖磁場(chǎng)，使觸頭接點(diǎn)斷路。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖2，脈動(dòng)直流電流源形成電路1包括依次成電路聯(lián)結(jié)的脈動(dòng)直流電壓產(chǎn)生單元10、充電開(kāi)關(guān)單元11、導(dǎo)通脈沖電源存儲(chǔ)單元12、關(guān)斷脈沖電源存儲(chǔ)單元13，以及分別連接該脈沖電源儲(chǔ)存單元12和儲(chǔ)存單元13的導(dǎo)通放電開(kāi)關(guān)單元14和關(guān)斷放電開(kāi)關(guān)單元15。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖5，由整流二極管D1～D4構(gòu)造的全橋整流器構(gòu)成脈動(dòng)直流電壓產(chǎn)生單元10，其連接交流電源R、T端電壓，產(chǎn)生脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)電阻R6、R 7偏流維持二極管D6，電阻R8觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR1導(dǎo)通，電流經(jīng)CR1向電容C2、C3充電儲(chǔ)存，直至電容C2、C3電位高于限位穩(wěn)壓管ZD1時(shí)，偏流維持二極管D6反偏，開(kāi)關(guān)管CR1停止工作。當(dāng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2接受來(lái)自低電弧觸發(fā)形成電路3中的導(dǎo)通指令觸發(fā)單元34送來(lái)的觸發(fā)脈沖時(shí)，瞬間大量流自電容C2，經(jīng)線圈L1、二極管D9向觸發(fā)開(kāi)關(guān)CR2放電，使線圈L1瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大脈沖磁場(chǎng)能量，將本發(fā)明的接觸器的電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)2中的接頭接點(diǎn)吸下導(dǎo)通。由于觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2導(dǎo)通，使該開(kāi)關(guān)管CR1觸發(fā)電壓經(jīng)二極管D8、觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2短路，于是觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR1暫停工作，直至電容C2放電完畢，觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2沒(méi)有維持電流停止工作為止。同樣地，當(dāng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR3受低電弧觸發(fā)形成電路3中的運(yùn)算放大器OA2和OA9分別經(jīng)或門D7、D14送來(lái)的關(guān)斷信號(hào)電壓觸發(fā)導(dǎo)通，瞬間大量電流由電容C3經(jīng)線圈L2、二極管D12向觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR3放電，使線圈L2產(chǎn)生強(qiáng)大脈沖磁場(chǎng)能量，將電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷機(jī)構(gòu)2中的自鎖機(jī)構(gòu)解除。本實(shí)施例中電磁控制觸頭接點(diǎn)采用機(jī)械式自鎖或脫扣，當(dāng)脈沖電流通過(guò)L1時(shí)，產(chǎn)生一瞬間強(qiáng)大磁場(chǎng)，將機(jī)械部份的觸頭接點(diǎn)吸下導(dǎo)通，并利用機(jī)械自鎖方法，保持觸頭接點(diǎn)導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)脈沖電流通過(guò)L2時(shí)，產(chǎn)生一瞬間強(qiáng)大磁場(chǎng)，將自鎖機(jī)械吸下，解除觸頭接點(diǎn)導(dǎo)通狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)特征為1.L1及L2除了起動(dòng)時(shí)有脈沖電流通過(guò)外，平時(shí)沒(méi)有電流損耗；2.L1及L2起動(dòng)時(shí)脈沖電流較傳統(tǒng)接觸器工作電流高出十倍以上。
概括起來(lái)，脈沖直流電壓產(chǎn)生單元10是一只由D1～D4組成的全橋整流器。
充電開(kāi)關(guān)單元11包括觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR1和與其串聯(lián)的限流電阻R6，以及串聯(lián)連接的電阻R7、偏流維持二極管D6、電阻R8、限位穩(wěn)壓管ZD1、二極管D8、D10；導(dǎo)通脈沖電源存儲(chǔ)單元12是電容器C2，關(guān)斷脈沖電源存儲(chǔ)單元13是電容器C3，它們之間由隔離二極管D11分隔；導(dǎo)通放電開(kāi)關(guān)單元14包括相串聯(lián)的二極管D9和觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2以及與開(kāi)關(guān)管CR2的觸發(fā)極連接的分壓電阻R9、R13；關(guān)斷放電開(kāi)關(guān)單元15包括相串聯(lián)的二極管D12和觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR3以及與開(kāi)關(guān)管CD3的觸發(fā)極相連接的分壓電阻R10、R11與組成或門的二極管D7、D14。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖3和圖6，從圖3可見(jiàn)，本發(fā)明中的低電弧觸發(fā)形成電路3包括后接脈動(dòng)直流電壓產(chǎn)生單元10，并依次成電路連接的零電位座標(biāo)發(fā)生單元30、斷電自動(dòng)關(guān)斷觸發(fā)單元31；以及依次成電路聯(lián)結(jié)的光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元32、導(dǎo)通指令檢出單元33和導(dǎo)通指令觸發(fā)單元34，且該導(dǎo)通指令檢出單元33還接受該零電位座標(biāo)發(fā)生單元30的零電位檢測(cè)信號(hào)；還有依次成電路聯(lián)結(jié)的光電耦合關(guān)斷指令輸入單元35、關(guān)斷指令檢出單元36和關(guān)斷指令觸發(fā)單元37，且該光電耦合關(guān)斷指令輸入單元35還接受該零電位座標(biāo)發(fā)生單元30的零電位信號(hào)檢測(cè)。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖6。圖中的電壓比較器OA1與OA2所組成的電路是一個(gè)零電位座標(biāo)發(fā)生單元30和斷電自動(dòng)觸發(fā)單元31，該二電路工作目的有二，第一用作控制D13、C301及D201、C202充放電時(shí)固定在輸入電源零電位范圍內(nèi)進(jìn)行；第二，當(dāng)輸入交流電源中斷后，令OA2輸出一高電位信號(hào)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR3導(dǎo)通，將接觸器機(jī)械部份的觸頭接點(diǎn)離開(kāi)。
電壓比較器OA1將脈動(dòng)直流電路產(chǎn)生單元10進(jìn)入分壓電阻R1、R3端的電源電壓值與預(yù)定電阻R4端電壓值作比較，當(dāng)R3端電壓值低于R4端電壓值時(shí)，CA1輸出一高電位，使光電耦合關(guān)斷指令輸入單元35中的C202及導(dǎo)通指令檢出單位33中的C301進(jìn)入準(zhǔn)備充電狀態(tài)，直至R3端電壓值高于R4端電壓值時(shí)，OA1輸出轉(zhuǎn)為低電位，二極管D5、D13、D201與地端導(dǎo)通，儲(chǔ)存于C202、C301及C1上電壓、電流急速向二極管放電，為導(dǎo)通指令檢出單元33產(chǎn)生出一個(gè)時(shí)間座標(biāo)。其次，由于電路上C1充電時(shí)間慢，放電時(shí)間快，C1端電壓值正常遠(yuǎn)低于R4端電壓值。OA2輸出處于低電位狀態(tài)，當(dāng)輸入電源突然中斷，R4端電壓值長(zhǎng)時(shí)間高于R3端電壓，OA1輸出高電位向C1充電，直至C1端電壓值高于R4端電壓值時(shí)，OA2輸出變成高電位狀態(tài)，經(jīng)或門二極管D7觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR3導(dǎo)通，將接觸器機(jī)械部份的觸頭接點(diǎn)離開(kāi)。
設(shè)置光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元32和光電耦合關(guān)斷指令輸入單元35的目的是將輸入信號(hào)指令的地端與接觸器電路地端隔離，直接受外來(lái)信號(hào)電壓指令操控。
當(dāng)導(dǎo)通鍵S1按下，PT1導(dǎo)通，OA3輸出高電位經(jīng)R12、等待OA1輸出高電位時(shí)才向C301充電，直至OA1輸出電位由高轉(zhuǎn)低，C301經(jīng)D13向OA1放電，觸發(fā)導(dǎo)通指令檢出單元32工作。
當(dāng)關(guān)斷指令鍵S2按下，PT2導(dǎo)通，并輸出一個(gè)高電位經(jīng)R206，等待OA1輸出高電位時(shí)才向C202充電，直至OA1輸出電位由高轉(zhuǎn)低，C202經(jīng)D201向OA1放電，使OA6、OA7輸出狀態(tài)改變，關(guān)斷指令觸發(fā)單元37工作。
低電弧觸發(fā)形成電路3的工作不管″ON″信號(hào)電壓在任何時(shí)間鍵入，電路上C301及C302充放電永遠(yuǎn)在輸入電壓零電位范圍內(nèi)進(jìn)行，將該信號(hào)電壓選擇適當(dāng)延遲時(shí)間，觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2導(dǎo)通，配合接觸器吸下觸頭接頭導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)間(T1)，剛好在輸入電壓最低電位位置進(jìn)行，降低電弧破壞力。
當(dāng)″ON″信號(hào)進(jìn)入之前，必須等待OA1輸出由低轉(zhuǎn)高時(shí)，C301才會(huì)接受經(jīng)R12進(jìn)入的電流電壓充電，直至OA1輸出再由高轉(zhuǎn)低電位時(shí)，C301放電，OA4輸出由低轉(zhuǎn)高電位向C303充電，直至C301放電完畢(放電時(shí)間取決于C301數(shù)值及VR301數(shù)值)，OA4回復(fù)原先低電位狀態(tài)，C303向OA4放電，令OA5輸出高電位觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR2導(dǎo)通。
關(guān)斷指令觸發(fā)單元37的OA8與OA9工作原理和導(dǎo)通指令觸發(fā)單元34的OA4，OA5相同。
概括起來(lái)，在實(shí)施例電路原理圖6中，零電位座標(biāo)發(fā)生單元30是一個(gè)連接脈沖直流電壓?jiǎn)卧?0整流輸出端的電壓比較器，其包括運(yùn)算放大器OA1及其輸入端所連接的電阻分壓器R1、R3；R2、R4和其輸出端所連接的積分電路R5、C1和限幅二極管D5；斷電自動(dòng)關(guān)斷觸發(fā)單元31為一個(gè)后接零電位座標(biāo)發(fā)生單元30的電壓比較器OA2。
光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元32包括光電耦合導(dǎo)通指令電路PT1及其輸入元件S1、電阻R201和獨(dú)立電路電阻R204、R205和經(jīng)電阻R203、電容C203連接的運(yùn)算放大器OA3。
導(dǎo)通指令檢出單元31包括運(yùn)算放大器OA4，連接OA3的輸出端與OA4的輸入″-″端的電阻R12、電容C301，連接OA4″-″端的限幅穩(wěn)壓管ZD2及其限流電位器VR301，以及連接R12與C301的公共接點(diǎn)與OA1的輸出端的二極管D13。
導(dǎo)通指令觸發(fā)單元34包括運(yùn)算放大器OA5，OA 5的輸入″-″端接地，″+″端接分壓電阻R301、R302并由分壓點(diǎn)i2電容C303連接OA4的輸出端。
光電耦合關(guān)斷指令輸入單元35包括光電耦合導(dǎo)通指令電路PT2及其輸入端所連接的關(guān)斷指令鍵S2電阻R202和輸出高頻濾波電容C201，隔離電阻R206。
關(guān)斷指令檢出單元36包括運(yùn)算放大器OA6。以及連接OA6輸入″-″端的分壓電阻R207、R208、輸入耦聯(lián)電容C201和連接該C201和OA1輸出端的連接二極管D201。
關(guān)斷指令觸發(fā)單元37包括運(yùn)算放大器OA7、OA8、OA9，以及連接于OA7的″+″輸入端的分壓電阻R210、R211，連接OA7的″-″輸入端的電阻R209與二只輸入或門二極管D202，D203；連接于OA8的″-″輸入端和限幅穩(wěn)壓?jiǎn)卧猇R302、ZD3和耦合電容C302；連接于OA9的″-″輸入端的分壓電阻R303，R304，耦聯(lián)電容C304、OA8和OA9的″+″輸入端均接地。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1、圖4和圖7。本發(fā)明的低電弧觸發(fā)器由于在電磁控制觸頭接點(diǎn)結(jié)構(gòu)2后接一多功能故障檢出電路4，其能檢出交流電源負(fù)載回路中的多種故障，例如短路、過(guò)載、漏電、欠相和電力不平衡等故障信號(hào)，即短路電流脈沖信號(hào)或過(guò)載電流脈沖信號(hào)，并將這些故障信號(hào)饋送到低電弧觸發(fā)器電路3而當(dāng)作為關(guān)斷指令的或信號(hào)接入到電路中，產(chǎn)生關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)線圈L2產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)并使觸頭接點(diǎn)斷路。如此，即構(gòu)成多功能低電弧交流觸發(fā)器。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明中的多功能故障檢出電路4包括依次成電路連接的多功能故障檢測(cè)單元41、短路電流脈沖檢測(cè)單元42和短路信號(hào)座標(biāo)發(fā)生單元43，并經(jīng)或門二極管D203將短路脈沖送入關(guān)斷指令檢出單元36，此外，還有后接多功能故障檢測(cè)單元41的過(guò)載電流脈沖檢測(cè)單元44，其將過(guò)載電流脈沖信號(hào)傳送到光電耦合關(guān)斷指令輸入單元35，以提供關(guān)斷觸發(fā)脈沖，使線圈L2產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，從而切斷觸頭接點(diǎn)的連接而關(guān)斷交流電源負(fù)載回路。更具體的實(shí)施例如圖7所示，多功能故障檢測(cè)單元41由多個(gè)互感器所組成，而短路電流脈沖檢測(cè)單元42和過(guò)載電流脈沖檢測(cè)單元44則分別由運(yùn)算放大器OA11，OA12構(gòu)成電壓比較器組成，該電路已獲得中國(guó)專利ZL95115982.8、美國(guó)專利6163,444，并已得到專利持有人同意使用。。
關(guān)于短路信號(hào)座標(biāo)發(fā)生單元的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，第一個(gè)短路信號(hào)可在交流單元任何位置發(fā)生，不能作準(zhǔn)，當(dāng)?shù)诙€(gè)短路信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，可以肯定該信號(hào)電壓是從交流電壓最低向高時(shí)變動(dòng)所產(chǎn)生。
當(dāng)交流電源有短路故障發(fā)生時(shí)，構(gòu)成短路電流脈沖檢測(cè)單元41的OA11輸出一個(gè)高電位脈沖信號(hào)，分兩個(gè)途徑進(jìn)行，一端向電容C402充電，另一端經(jīng)電阻R14、或門二極管D203往OA7。由于OA10并未受C402充電影響有所改變，OA10輸出仍處于低電位狀態(tài)，因此經(jīng)R14信號(hào)電壓從二極管D401往地端短路，當(dāng)OA11輸出脈沖信號(hào)由高轉(zhuǎn)低時(shí)，C402放電，令OA10輸出狀態(tài)改變，輸出高電位向C401充電，保持OA10在某一段時(shí)間內(nèi)輸出狀態(tài)不會(huì)改變。當(dāng)有第二個(gè)短路信號(hào)脈沖產(chǎn)生時(shí)，即時(shí)通過(guò)R14、D203觸發(fā)OA7，經(jīng)關(guān)斷指令觸發(fā)單元37中的運(yùn)算放大器的OA8，OA9，D14往觸發(fā)開(kāi)關(guān)管CR3。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖8，作為上述實(shí)施例的一種替換，接觸器的電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)2是采用極化磁場(chǎng)自鎖，當(dāng)脈沖電流通過(guò)L1時(shí)，產(chǎn)生一瞬間強(qiáng)磁，將磁芯極化，并將機(jī)械部份的觸頭接點(diǎn)吸下導(dǎo)通，保持導(dǎo)通狀態(tài)直至L2通過(guò)一脈沖電流，產(chǎn)生一瞬間強(qiáng)大反磁場(chǎng)，將極化磁力消除，解除觸頭接點(diǎn)導(dǎo)通狀態(tài)。其結(jié)構(gòu)特征為1.L1及L2除了起動(dòng)時(shí)有脈沖電流通過(guò)外，平時(shí)沒(méi)有電流損耗；2.L1起動(dòng)時(shí)脈沖電流較傳統(tǒng)接觸器工作電流高出十倍以上。
權(quán)利要求
1.一種低電弧交流觸發(fā)器，包括電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)(2)，其含有第一線圈(L1)、第二線圈(L2)，它們分別將電能轉(zhuǎn)換成磁能而使觸頭接點(diǎn)成吸合狀態(tài)和分離狀態(tài)，其特征在于，還包括a.一脈沖電源形成電路(1)，其輸入端連接交流電源的R端和T端，并提供二個(gè)脈沖電源，它們分別與第一線圈(L1)和第二線圈(L2)成受控電路連接；b.一低電弧觸發(fā)形成電路(3)，它接受所述脈沖電源形成電路(1)所產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)而建立交流電源周波最低電位時(shí)間座標(biāo)，以及接受外觸發(fā)通斷操控指令而向所述所述脈沖電源形成電路(1)提供導(dǎo)通指令觸發(fā)脈沖，使第一線圈(L1)產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，令觸頭接點(diǎn)處于導(dǎo)通狀態(tài)，和提供關(guān)斷指令觸發(fā)脈沖或斷電自動(dòng)關(guān)斷觸發(fā)脈沖，使第二線圈(L2)產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，令觸頭接點(diǎn)處于關(guān)斷狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，還包括一后接該電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)(2)的多功能故障檢出電路(4)，其分別輸出短路電流脈沖檢測(cè)信號(hào)或過(guò)載電流脈沖檢測(cè)信號(hào)，傳送給低電弧觸發(fā)形成電路(3)而輸出關(guān)斷指令觸發(fā)脈沖，使第二線圈(L2)產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，令觸頭接點(diǎn)處于關(guān)斷狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述脈沖電源形成電路(1)包括依次成電路聯(lián)結(jié)的脈動(dòng)直流電壓產(chǎn)生單元(10)、充電開(kāi)關(guān)單元(11)，導(dǎo)通脈沖電源存儲(chǔ)單元(12)和關(guān)斷脈沖電源存儲(chǔ)單元(13)，它們形成充電回路，以及分別控制導(dǎo)通脈沖電源存儲(chǔ)單元(12)和關(guān)斷脈沖電源存儲(chǔ)單元(13)的導(dǎo)通放電開(kāi)關(guān)單元(14)和關(guān)斷放電開(kāi)關(guān)單元(15)，它們分別與第一線圈(L1)或第二線圈(L2)形成放電回路。
4.如權(quán)利要求2所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述低電弧觸發(fā)形成電路(3)包括a.接受所述脈沖電源形成電路(1)送來(lái)的脈沖直流電壓信號(hào)且依次成電路聯(lián)結(jié)的零電位座標(biāo)發(fā)生單元(30)、斷電自動(dòng)關(guān)斷觸發(fā)單元(31)；和b.依次成電路聯(lián)結(jié)的光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元(32)、導(dǎo)通指令檢出單元(33)和導(dǎo)通指令觸發(fā)單元(34)，而且該導(dǎo)通指令檢出單元(33)還接受該零電位座標(biāo)發(fā)生單元(30)送來(lái)的交流電源周波最低電位時(shí)間座標(biāo)信號(hào)的控制；以及c.依次成路聯(lián)結(jié)的光電耦合關(guān)斷指令輸入單元(35)、關(guān)斷指令檢出單元(36)和關(guān)斷指令觸發(fā)單元(37)，而且該光電耦合關(guān)斷指令輸入單元(35)還接受該零電位座標(biāo)發(fā)生單元(30)送來(lái)的交流電源周波最低電位時(shí)間座標(biāo)信號(hào)的控制。
5.如權(quán)利要求4所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述光電耦合導(dǎo)通指令輸入單元(32)包括一塊把操控導(dǎo)通指令電路的導(dǎo)通指令電路接地端與所述觸發(fā)器的接地端隔離的光電耦合電路PT1。
6.如權(quán)利要求5所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述操控導(dǎo)通指令電路聯(lián)結(jié)光電耦合器PT1的輸入端，并包含一個(gè)指令按鍵S1。
7.如權(quán)利要求4所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述光電耦合關(guān)斷指令輸入單元(35)包括一塊把操控關(guān)斷指令電路的接地端與所述觸發(fā)器的接地端隔離的光電耦合電路PT2。
8.如權(quán)利要求7所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述的關(guān)斷指令電路連接該光電耦合電路PT2的輸入端，并含有一個(gè)指令按鍵S2。
9.如權(quán)利要求2所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述多功能故障檢出電路(4)包括依次成電路聯(lián)結(jié)的多功能故障檢測(cè)單元(41)、短路電流脈沖檢測(cè)單元(42)、短路信號(hào)座標(biāo)發(fā)生單元(43)以及另一后接該多功能故障檢測(cè)單元(41)的過(guò)載電流脈沖檢測(cè)單元(44)，該短路信號(hào)座標(biāo)發(fā)生單元(43)和過(guò)載電流脈沖檢測(cè)單元(44)分別作為關(guān)斷指令信號(hào)輸入低電弧觸發(fā)形成電路(3)。
10.如權(quán)利要求9所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述多功能故障檢測(cè)電源(41)是一個(gè)由多互感器組成的可檢測(cè)出短路、過(guò)載、漏電、欠相和電力不平衡的電路故障的檢測(cè)器件。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述的電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)(2)為自鎖結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的低電弧交流觸發(fā)器，其特征在于，所述的電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)(2)為極化磁場(chǎng)自鎖結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種低電弧交流觸發(fā)器，包括電磁控制觸頭接點(diǎn)通斷結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是還有脈沖電源形成電路和低電弧形成電路，并還有多功能故障檢出電路，其是以瞬間大電流轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大脈沖磁場(chǎng)能量作動(dòng)力，推動(dòng)接觸器機(jī)械部分的觸頭接點(diǎn)產(chǎn)生動(dòng)作，控制電源負(fù)載導(dǎo)通或斷開(kāi)，在每次動(dòng)作過(guò)程中，均受電子電路監(jiān)察，控制在交流電壓最低電位位置進(jìn)行通斷程序，降低電弧產(chǎn)生破壞力，同時(shí)接觸器本身采用光電耦合電路，接受外來(lái)低電壓信號(hào)指令操控，并具有過(guò)載，欠相，短路，漏電等電力安全保護(hù)功能設(shè)備。
文檔編號(hào)H01H50/64GK1753126SQ20041008264
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者林社振 申請(qǐng)人:謝法光