專利名稱：高性能無聲節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種使交流接觸器無聲節(jié)電運行的電路裝置，屬于電器開關(guān)領(lǐng)域。
無聲節(jié)電器是作為一獨立產(chǎn)品，既可為交流接觸器生產(chǎn)廠家配套，又可供用戶與適用交流接觸器匹配使用的電路裝置?，F(xiàn)有技術(shù)的常用電路為電容器式和變壓器式由接觸器的常閉輔助觸頭與限流電阻、整流管構(gòu)成起動回路，由常開輔助觸頭和電容器(或變壓器)構(gòu)成吸持回路使接觸器無聲節(jié)電運行。常閉、常開觸頭的轉(zhuǎn)換都存在一個中間過程(即斷電過程)，一般是常閉觸頭先斷開，常開觸頭后接通，銜鐵要吸合的瞬間反彈簧的作用力也是最大的，如這個轉(zhuǎn)換時間正好落在交流電源由正半周到負半周過渡的弱磁區(qū)內(nèi)，線圈中儲存的磁能由無法通過二極管形成維持吸合的續(xù)流電流而導(dǎo)致銜鐵釋放，造成失控。失控現(xiàn)象是隨機的，經(jīng)試驗，電容式電路的失控率一般為5～10％，變壓器式電路的失控率為3～10％。另一方面，由于改為直流供電，線圈對電源呈現(xiàn)的阻抗僅為極小的直流電阻，為了減小電磁鐵的直流剩磁和保護整流器件，在起動回路都串有限流電阻，該電阻在起動時要承受70％以上的電源電壓而產(chǎn)生大量熱量，如選用耗散功率大的電阻，將大大增加節(jié)電器的體積，現(xiàn)有產(chǎn)品一般采用25瓦及以下的電阻，為了可靠工作，只有對操作頻率加以限制，從而縮小了節(jié)電器的應(yīng)用范圍，由于用戶不慎仍按接觸器原操作頻率操作而導(dǎo)致節(jié)電器損壞的現(xiàn)象時有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計和試驗，在整流器件選的比較合適的情況下。影響節(jié)電器電壽命的因素主要是由于限流電阻過熱老化損壞。
為了解決失控問題，節(jié)電器生產(chǎn)廠均對用戶提出要求，調(diào)整接觸器的常閉觸頭，以延緩其斷開時間。這種調(diào)整會改變接觸器的機械性能和電性能，由于調(diào)整不當(dāng)而使接觸器和節(jié)電器發(fā)生故障的現(xiàn)象屢見報導(dǎo)。
上海電器科研所與華通開關(guān)廠聯(lián)合研制的CJ12□系列節(jié)電交流接觸器(見《低壓電器》期刊86年第2期)，在接觸器上設(shè)計了專用輔助觸頭，根除了失控問題，但其額定操作頻率僅為250A及以下，120次／h；400A及以上，60次／h。遠小于同電流等級的CJ12型交流接觸器的600次／h，300次／h的操作頻率，從而使應(yīng)用范圍受到限制。
目前國內(nèi)已研制成功的有CJ12－250S機械脫扣分勵脫扣式、CJ20雙繞組變壓器式節(jié)能交流接觸器等。由于國內(nèi)眾多的接觸器生產(chǎn)廠在常規(guī)的接觸器造型和設(shè)計中沒有考慮無聲節(jié)電技術(shù)，若采用無聲技術(shù)將涉及到工藝和結(jié)構(gòu)等給改動帶來困難，所以盡管有節(jié)能產(chǎn)品研制成功，但遲遲未能投入生產(chǎn)形成大批量，年產(chǎn)量700萬臺的非節(jié)能接觸器仍然統(tǒng)治著國內(nèi)市場，《低壓電器》期刊87年第2、3期“交流接觸器無聲節(jié)電技術(shù)綜述”對此做了詳盡的論述。
國內(nèi)專利申請86210667和86206091不占用接觸器的常閉觸頭，很好的解決了失控問題，但仍存在不少缺點。前者的缺點是儲能電容體積大，價格高，因而使產(chǎn)品普及有困難。后者的缺點是僅適用于40A及以下的接觸器，因為60A及以上的CJ10、CJ12型接觸器已非直動式結(jié)構(gòu)而不存在供其安裝的腔室。兩者的共同缺點是1.電路中無限流措施使起動電流大，電子器件易損；直流剩磁大使接觸器的釋放性能變劣。
2.可控硅的成本高(如5A／600V的3CT103可控硅國內(nèi)市場價格為17元，而6A／1000V的整流二極管價格僅1.6元，從而使性能價格比下降。
3.無交直流轉(zhuǎn)換功能，當(dāng)電子器件損壞時維修不便，改動接線麻煩。
本實用新型的目的是對目前量大面廣的電容器式和變壓器式節(jié)電器進一步改進，提供一種高性能無聲節(jié)電器，它能在增加成本不多的情況下克服現(xiàn)有技術(shù)和以往實用新型的缺陷。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的1.用一超小型、低功耗、大觸點容量、低成本繼電器的常閉觸點取代接觸器的常閉觸頭，用一小容量電容與四個二極管串聯(lián)構(gòu)成降壓電路，整流電路的直流輸出做為繼電器的電源，整流電路的一交流輸入端與吸持電容(或變壓器)和接觸器常開觸頭的連接點相連，另一交流輸入端與交流電源的另一端相連，從而根除了失控問題。
2.在限流電阻上加裝了導(dǎo)熱性能良好的鋁質(zhì)散熱片，散熱片做為外殼的一部分包繞在酚醛塑料外殼的外壁上。從而在不增加電阻體積的情況下增大了電阻的耗散功率，因而大大提高了節(jié)電器的操作頻率和電壽命。散熱片的面積為14000平方毫米。
3.在電路中加裝了轉(zhuǎn)換開關(guān)和熔斷器，使得節(jié)電器具有交直流轉(zhuǎn)換功能和短路保護功能，當(dāng)高于額定操作頻率工作時或節(jié)電器萬一發(fā)生故障時，僅需拔一下開關(guān)手柄即可交流工作，從而避免了因故障用戶改動接線的煩惱和提高了可靠性。
4.設(shè)計了零電流分斷電路，消除了分斷感性負載時產(chǎn)生的電弧對繼電器接點的損害。
由于采取了以上措施，使得本實用新型的可靠性，操作頻率，電壽命等指標大大提高，雖成本有所增加，但卻換來很高的性能價格比。采用本實用新型的電路，JZC－22F型繼電器的功耗由0.36瓦降為0.06瓦，加上繼電器的功耗，全系列電容式節(jié)電器的有功節(jié)電率仍在95％以上。節(jié)電器分2個電壓等級(380V、220V)，6個電流等級(60、100、150、250、400、600A)共12個基本規(guī)格，裝在體積為116×75×60mm的小型酚醛塑料殼體內(nèi)，有較好的防塵性能和較高的抗電強度，且具有很高的標準化，通用化系數(shù)，既可供接觸器廠家配套，又可供用戶選用，有很強的普及性和實用性。
表一為本實用新型的電容式節(jié)電器與CJ12系列交流接觸器配接后與CJ12□系列節(jié)電接觸器的主要性能指標比較。其中電壽命是在額定操作頻率下累計通斷的次數(shù)，與操作頻率有關(guān)，若采用與CJ12□節(jié)電接觸器相同的操作頻率，本實用新型的電壽命將遠高于后者。
實用新型的實施例由附圖給出，

圖1虛線框內(nèi)是電容式節(jié)電器的電原理圖，圖2虛線框內(nèi)是變壓器式節(jié)電器的電原理圖。下面對本實用新型作進一步的描述如圖1所示按下QA，當(dāng)電源A端為正時，起動電流經(jīng)A、停止按鈕TA、起動按鈕QA、接線端子1，繼電器常閉接點JZ、限流電阻R1、起動二極管D1，轉(zhuǎn)換開關(guān)K的節(jié)電觸點、接線端子3、接觸器線圈JC、接線端子4、熔斷器RD、接線端子5、電源B端構(gòu)成回路；負半周時，線圈JC中儲存的磁能經(jīng)接線端子4，續(xù)流二極管D2、K、3轉(zhuǎn)化為續(xù)流電流。幾個周波后接觸器吸合，其常開觸頭JC接通，由于降壓電容C2上的電壓不能突變，電源經(jīng)A、TA、JC、接線端子2、C2、D3D4、繼電器線圈JZ、D5D6、RD、5、B構(gòu)成回路，繼電器得電迅速吸合，其常閉接點JZ斷開，穩(wěn)態(tài)后由于C2的降壓作用，JZ線圈流過很小的吸持電流節(jié)電運行。與此同時，電源經(jīng)A、TA、JC、2、吸持電容C1、K、3、線圈JC、4、RD、5、B構(gòu)成吸持回路，續(xù)流電流經(jīng)4、D2、K、3、線圈JC構(gòu)成回路，使接觸器節(jié)電運行。按下TA，線圈JC斷電，觸頭JC斷開，JZ復(fù)原，C1上的電荷經(jīng)R2泄放，C2上的電荷經(jīng)R3泄放，為下次起動做好準備。將K擲復(fù)原位置即可交流工作，其電路與一般接觸器控制電路相同。Rμ為MY31型氧化鋅壓敏電阻，用以吸收線圈JC產(chǎn)生的過電壓，保護元器件不受損壞。
如圖2所示按下QA，當(dāng)電源A端為正時，起動電流由A經(jīng)TA、QA、1、JZ、R1、D1、K、3、線圈JC、4、RD、5、B構(gòu)成回路，負半周時，續(xù)流電流經(jīng)線圈JC、4、D3、K、3、構(gòu)成回路，幾個周波后，接觸器吸合，JC接通，繼電器JZ得電吸合，常閉接點JZ斷開，與此同時吸持電流經(jīng)變壓器BY的次級、DZ、K、3、線圈JC、4構(gòu)成回路，續(xù)流電流經(jīng)4、D3、K、3、線圈JC構(gòu)成回路使接觸器節(jié)電運行。按下TA，JC斷開，常閉接點JZ復(fù)原，C2上的電荷經(jīng)R2泄放，為下次起動做好準備。將開關(guān)K擲復(fù)原位置即可交流工作。繼電器JZ的工作原理、Rμ的作用與圖1相同。
圖1、圖2中。R4、D9和SCR組成零電流分斷電路，其工作原理是按下QA，JC吸合后，當(dāng)R1支路的電壓為正時，電源經(jīng)R4、D9觸發(fā)可控硅SCR，使其導(dǎo)通，繼電器JZ不能吸合。只有當(dāng)R1支路無電流流過(即電壓為負時)，JZ才能得電吸合，其常閉接點JZ斷開，實現(xiàn)了零電流分斷，由于不存在分斷感性負載時產(chǎn)生的電弧對繼電器接點的損害，因而使繼電器的電壽命至少可提高一個數(shù)量級以上。D8的作用是給JZ提供續(xù)流回路，并減小斷電時JZ線圈產(chǎn)生的反峰壓對SCR的影響。
當(dāng)配接220V、250A的CJ12型接觸器時圖1實施例的元器件參數(shù)為R110Ω／10W，R2、R3910KΩ／0.25W，D1、D23A／1000V，D3－D61A／1000V，C13μF／～250V，C20.1μF／400V，K；3A／220V，RD10A，Rμ800V，JZJZX－22F－1Z型，其最大切換電流達15A。
圖2實施例的元器件參數(shù)為R110Ω／10W，R2910KΩ／0.25W，D1－D33A／1000V，D4－D61A／1000V，C20.1μF／400V，K3A／220V，RD10A，Rμ800V，JZJZX－22F－1Z型。
圖1、圖2中，零電流分斷電路的元器件參數(shù)為R4100KΩ～510KΩ，D91A／1000V，D81A／100V，SCR0.5A／100V～400V本實用新型亦可應(yīng)用于其他電磁鐵等類似電路中。
權(quán)利要求1.一種使交流接觸器節(jié)電無聲運行的高性能無聲節(jié)電器。由電子元器件組成，裝在一小型殼體內(nèi)，其特征在于A.繼電器JZ的常閉觸點JZ一端與接線端子1相連，另一端與電阻R1相連；降壓電路和整流電路串聯(lián)，其一端接在接線端子2上，另一端接在熔斷器RD上以接受電源電壓，整流電路的直流輸出向JZ線圈供電；B.可控硅SOR與繼電器JZ線圈并聯(lián)，其控制極與R4和D9串聯(lián)，接在電阻R1和常閉接點JZ相連的聯(lián)線上；C.散熱片將R1包繞，并做為外殼的一部分固定在殼體的外壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電器，其特征是所述降壓電路由電容器O2組成，所述整流電路為四個二極管組成的橋式電路。
專利摘要一種使交流接觸器節(jié)電無聲運行的高性能無聲節(jié)電器，屬于電器開關(guān)領(lǐng)域。由電子元器件、繼電器等組成，裝在一小型殼體內(nèi)，具有不占用交流接觸器常閉觸頭，操作頻率高，電壽命長，工作可靠，交直流轉(zhuǎn)換方便，應(yīng)用范圍廣，普及性強，性能價格比高等特點。
文檔編號H01H47/02GK2076708SQ8920728
公開日1991年5月8日 申請日期1989年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月13日
發(fā)明者劉志強, 王文理 申請人:劉志強