專利名稱：節(jié)電交流接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種帶有節(jié)電裝置的交流接觸器、一種節(jié)電交流接觸器。
在低壓電器領(lǐng)域，為了解決交流接觸器電磁系統(tǒng)功耗大的問題，人們采用了交流接觸器直流運(yùn)行的方法，設(shè)計出帶有節(jié)電裝置的交流接觸器，常見的有兩類一類是所帶的節(jié)電裝置要占用一個輔助觸頭，它是在電磁系統(tǒng)銜鐵吸合后，斷開常閉觸頭，而轉(zhuǎn)換為吸持，如帶有變壓器式節(jié)電裝置的交流接觸器、帶有電容降壓限流式節(jié)電裝置的交流接觸器；另一類是所帶的節(jié)電裝置無需占用輔助觸頭，使用時無需對原交流接觸器進(jìn)行任何改動。如中國專利局《實用新型專利公報》于1990年6月20日公告的、申請?zhí)柺?9204500.0、名稱是“交直流兩用接觸器無聲運(yùn)行節(jié)電器”的專利申請，帶有這種節(jié)電裝置的交流接觸器是利用該節(jié)電裝置的導(dǎo)通角變換器來實現(xiàn)吸合與吸持的轉(zhuǎn)換。顯然，后者相對前者來說，結(jié)構(gòu)上要簡單，操作上會更方便。但是，這種包括導(dǎo)通角變換器的節(jié)電裝置，其轉(zhuǎn)換特性不是很好，從而影響了帶有這種節(jié)電裝置的交流接觸器的轉(zhuǎn)換特性，使交流接觸器吸合及分?jǐn)嘈阅茏儾睢?br> 本實用新型的目的是解決現(xiàn)有的帶有節(jié)電裝置的交流接觸器存在的上述問題，提供一種其節(jié)電裝置無需占用輔助觸頭，而且轉(zhuǎn)換特性好的節(jié)電交流接觸器，這種智能型節(jié)電交流接觸器還可帶有斷相保護(hù)電路。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是這樣的。一種節(jié)電交流接觸器，包括鐵芯、線圈、觸頭、節(jié)電裝置。節(jié)電裝置包括電源電路、濾波電路、控制電路、執(zhí)行電路；其特點(diǎn)是節(jié)電裝置的控制電路采用了開關(guān)電源技術(shù)和脈寬調(diào)制控制技術(shù)。它包括由CMOS集成電路與非門I2與電阻R3、二極管D3、電阻R4、二極管D4及電容C3組成的施密特與非門振蕩電路和由CMOS集成電路與非門I1與電阻R2、電容C2組成的延時電路。這樣，電源電路的電壓信號經(jīng)濾波電路的濾波穩(wěn)壓后，供給控制電路的與非門I1、與非門I2做工作電源用。與非門I2與電阻R3、二極管D3、電阻R4、二極管D4及電容C3組成的施密特與非門振蕩電路輸出振蕩信號，經(jīng)由與非門I1與電阻R2、電容C2組成的延時電路，來控制執(zhí)行電路功率器件T1的導(dǎo)通角，使之處于開關(guān)工作狀態(tài)，保證電路在起動的瞬間，功率器件T1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，給線圈輸入高電壓、大電流，使鐵芯可靠吸合；延時一段時間后，功率器件T1的導(dǎo)通角變小，給線圈輸入低電壓、小電流，來維持鐵芯吸合，該節(jié)電接觸器正常運(yùn)行。
如上所述的節(jié)電交流接觸器，為了改善其節(jié)電裝置控制電路中所使用的CMOS集成電路的可靠性和穩(wěn)定性，控制電路還包括CMOS集成電路與非門I3和與非門I4，與非門I4經(jīng)限流電阻R6與濾波電路連接，與非門I3連接在與非門I4和由與非門I2與電阻R3、二極管D3、電阻R4、二極管D4及電容C3組成的施密特與非門振蕩電路之間。
如上所述的節(jié)電交流接觸器，它還包括斷相保護(hù)電路，該斷相保護(hù)電路包括由二極管D14～D19構(gòu)成的橋式整流電路III、由光耦合器GD及電阻R13、電阻R14、電容C6、電容C7構(gòu)成的光耦合電路、由三極管GB及電阻R15構(gòu)成的放大電路。供電電源(三相)的電壓信號經(jīng)橋式整流電路III后輸給光耦合器GD二極管部分、光耦合器GD三極管部分與輸出的電壓信號經(jīng)放大電路的三極管GB倒相輸給節(jié)電裝置控制電路的與非門I4。在供電電源(三相)工作正常情況下，光耦合器GD腳4、腳5導(dǎo)通，輸出呈低電位，經(jīng)放大電路的三極管GB倒相后輸出高電位，使得節(jié)電裝置控制電路的與非門I4的輸入端(腳12、腳13)為高電位，與非門I2的輸入端(腳5)也為高電位，節(jié)電裝置工作正常。在供電電源(三相)工作不正常(斷相)情況下，則反之，光耦合器GD輸出呈高電位，三極管GB輸出低電位，與非門I4的輸入端為低電位，與非門I3的輸出也為低電位，則節(jié)電裝置控制電路的與非門I2的輸入端(腳5)為低電位，施密特與非門振蕩電路停止振蕩，沒有信號輸給與非門I1，執(zhí)行電路的功率器件關(guān)閉，線圈失電，該智能節(jié)電交流接觸器停止運(yùn)行。
如上所述的智能節(jié)電交流接觸器，節(jié)電裝置的電源電路包括由二極管D5～D8構(gòu)成的橋式整流電路I，供電電源電壓信號一路經(jīng)該橋式整流電路I整流后供給線圈作直流起動及直流維持運(yùn)行；另一路經(jīng)該橋式整流電路I中的一個二極管D7半波整流及電阻R7降壓后供給節(jié)電裝置的濾波電路。
如上所述的智能節(jié)電交流接觸器，節(jié)電裝置的電源電路包括由二極管D9～D12構(gòu)成的橋式整流電路II，供電電源電壓信號一路經(jīng)由電阻R8與電容C5并聯(lián)而成的降壓電路降壓，再經(jīng)橋式整流電路II整流后供給濾波電路、控制電路；另一路經(jīng)二極管D9半波整流后供給線圈作直流起動及直流維持運(yùn)行。
下面通過附圖詳細(xì)介紹本實用新型。


圖1是本實用新型實施例節(jié)電裝置原理圖之一(濾波、控制、執(zhí)行部分)；圖2是本實用新型實施例斷相保護(hù)電路原理圖；圖3是本實用新型實施例節(jié)電裝置原理圖之二(電源部分I)；圖4是本實用新型實施例節(jié)電裝置原理圖之三(電源部分II)。
如圖1所示是節(jié)電交流接觸器節(jié)電裝置原理圖(濾波電路、控制電路、執(zhí)行電路部分)。電源電路的電壓信號分兩路輸入，一路由B、C兩端直接供給線圈，一路由A、C兩端經(jīng)濾波電路的濾波電容C4、泄放電阻R5、穩(wěn)壓管D2供給控制電路?？刂齐娐钒ㄅc非門I2和電阻R3-二極管D3、電阻R4-二極管D4及電容C3組成的施密特與非門振蕩電路、與非門I1和電阻R2、電容C2組成的延時電路、以及與非門I4和與非門I3。與非門I4的兩輸入端(腳12、腳13)并接后經(jīng)限流電阻R6與濾波電路連接，與非門I4的接地端(腳7)與電路的接地端連接，與非門I3的兩輸入端(腳1、腳2)并接后和與非門I4的輸出端連接，與非門I2的一輸入端和與非門I3的輸出端連接，與非門I2的另一輸入端(腳6)經(jīng)電容C3與電路的接地端(C端)連接，電阻R3與二極管D3串接后，電阻R4與二極管D4串接后均連接在與非門I2的輸出端(腳4)與另一輸入端(腳6)之間，前者構(gòu)成電容C3的充電回路，后者構(gòu)成電容C3的放電回路。與非門I1的一輸入端(腳9)和與非門I2的輸出端(腳4)連接，限流電阻R3連接在與非門I1的另一輸入端(腳8)與電路的高電位端(A端)連接，與非門I1的輸出端與執(zhí)行電路連接。執(zhí)行電路包括功率器件T1和電阻R1、電容C1，控制電路的與非門I1輸出端經(jīng)電阻R1、電容C1并聯(lián)電路濾波整形后與功率器件T1連接，功率器件T1的輸出與線圈的一端連接。圖中J是線圈，二極管D5并接在線圈J的兩端作續(xù)流用，與非門I1～I(xiàn)4可選用CMOS集成電路，功率器件T1可選用MOS功率器件。
如圖2所示是節(jié)電交流接觸器斷相保護(hù)電路，它包括由二極管D14-D19構(gòu)成的橋式整流電路III、由光耦合器GD及電阻R12、電阻R13、電阻R14、電容C6、電容C7構(gòu)成的光耦電路、由三極管GB及電阻R15構(gòu)成的放大電路。橋式整流電路III與供電電源(三相)之間分別連接有限流電阻R9、R10、R11。電阻R13是降壓電阻，光耦合器GD的二極管部分與電阻R13串接后連接在橋式整流電路III的輸出端，電阻R12是回路電阻，電阻R14是限流電阻。三極管GB1的輸入端經(jīng)電阻R15與光耦合器GD的輸出端(腳5)連接，三極管GB1的輸出端與節(jié)電裝置控制電路與非門I4的輸入端(腳12、腳13)連接，圖中電容C6連接在光耦器GD三極管部分的輸入端(腳3)與輸出端(腳5)之間，其作用是提高光耦合器GD的輸入靈敏度；電容C9連接在光耦合器GD三極管部分的輸出端(腳5)與電路的接地端之間，其作用是對光耦合器延遲抗干擾用。
如圖3所示是節(jié)電交流接觸器節(jié)電裝置原理圖之二(電源部分I)，它包括一個由二極管D5～D8構(gòu)成的橋式整流電路I。該電源電路I分兩路一路由橋式整流電路I整流后供給線圈，一路由二極管D7半波整流、電阻R1降壓后供給濾波電路、控制電路，從圖中可知，此電源電路I專為供電電源為AC220V時所設(shè)計。
如圖4所示是節(jié)電交流接觸器節(jié)電裝置原理圖之三(電源部分II)，它包括一個由二極管D9～D12構(gòu)成的橋式整流電路II。該電源電路II分兩路一路是供電電源電壓信號經(jīng)由電阻R8與電容C5并聯(lián)兩成的降壓電路降壓再經(jīng)橋式整流電路II整流后供給濾波電路、控制電路；另一路經(jīng)二極管D9半波整流后供給線圈。從圖中可知，此電源電路II專為供電電源為AC380V時所設(shè)計。
從上述可知，在節(jié)電交流接觸器起動時，線圈輸入直流電壓，同時電源電路的電壓信號經(jīng)濾波電路的濾波電容C4、泄放電阻R5、穩(wěn)壓管D2的濾波穩(wěn)壓后供給CMOS集成電路。包括與非門I2的施密特與非門振蕩電路是一個可控振蕩電路，與非門I2具有不同的上升閾電平和下降閾電平，若初態(tài)時與非門I2輸出端為高電位，則會經(jīng)電阻R3、二極管D3對電容C3上充電，至電容C3的電壓達(dá)到上升閾電平時，與非門I2輸出端就會跳變?yōu)榈碗娖?，這時電容C3會經(jīng)電阻R4、二極管D4對與非門I2輸出端放電，至電容C3上電壓達(dá)到下降閾電平時，與非門I2輸出端就會跳變?yōu)楦唠娖剑绱朔磸?fù)，并可將此振蕩頻率設(shè)計為高于音頻。包括與非門I1的延時電路，在節(jié)電交流接觸器起動的瞬間，電源電路的電壓信號經(jīng)電阻R2限流對電容C2充電，在短時間內(nèi)充至電容C2上的電壓達(dá)到與非門I1的上升閾電平，在這短時間內(nèi)與非門I1輸出端呈高電平，使MOS功率器T1全導(dǎo)通，而給線圈輸入高電壓、大電流，使鐵芯可靠吸合。過后，電容C2上的電壓已達(dá)到與非門I1的上升閾電平，則由與非門I2輸出的電壓信號去控制與非門I1的輸出端。與非門I1輸出的電壓信號經(jīng)電阻R1、電容C1濾波整形后去控制MOS功率器件T1的導(dǎo)通角，使之以較低的電壓、較小的電流供給線圈，以維持節(jié)電交流接觸器的正常運(yùn)行。此外，將斷相保護(hù)電路應(yīng)用于該智能型節(jié)電交流接觸器，在供電電源(三相)正常的情況下，光耦合器GD腳4與腳5導(dǎo)通，光耦合器GD輸出呈低電位，經(jīng)三極管GB1倒相后，輸出高電位，由于三極管GB1的輸出端與節(jié)電裝置控制電路與非門I4的輸入端(腳12、腳13)連接，與非門I4的輸入端為高電位，與非門I2一輸入端(腳5)也為高電位，控制電路工作正常。在供電電源(三相)不正常即斷相的情況下，三相橋式整流電路變成單相橋式整流電路，同時完好的兩相中的電阻是串聯(lián)的，整流后的峰值電流也略低，故光耦合器GD腳4與腳5截止，光耦合器輸出會跳變的高電位，三極管GB輸出迅速地變?yōu)榈碗娢唬?jié)電裝置控制電路與非門I4的輸入端(腳12、腳13)為低電位，與非門I2一輸入端(腳5)也為低電位，施密特與非門振蕩電路停止振蕩，沒有信號輸給與非門I1，MOS功率器件T1關(guān)閉，線圈失電，該智能節(jié)電交流接觸器停止運(yùn)行。
從上述可知，圖1中，使用與非門I4、I3是為了提高CMOS集成電路的可靠性和穩(wěn)定性，以用上為佳，也可以不用；施密特與非門振蕩電路中設(shè)置有電容C3的充電回路和放電回路，通常以電容C3的充電時間t1大于放電時間t2為佳，而電容C3的充電時間t1和放電時間t2的大小，決定了施密特與非門振蕩電路的振蕩頻率，以及MOS功率器件T1導(dǎo)通角的大小，我們也可以只設(shè)置一個電容C3的充放電回路；與非門I1的輸出端和MOS功率器件T1輸入端之間設(shè)置有電阻R1和電容C1的并聯(lián)電路，以對與非門I1輸出放電壓信號濾波整形，也可以不用，或只有電阻R1；線圈J兩端并接有二極管D1是對線圈J起續(xù)流保護(hù)用，也可以不用。圖2中，在光耦合管GD的腳5與腳3之間并接電容C6，在腳5與腳4之間并接電容C7，前者用以提高光耦合管GD的輸入靈敏度，后者用以抗干擾，它們也可以不用。
本實用新型在節(jié)電裝置的控制電路中采用了開關(guān)電源技術(shù)、以及脈寬調(diào)制控制技術(shù)，能夠很好控制執(zhí)行電路功率器件的導(dǎo)通角，進(jìn)而很好地控制線圈的電流、電壓，使得處在起動吸合狀態(tài)下的線圈具有高電壓、大電流，鐵芯具有足夠的吸合力，整個起動吸合過程又被嚴(yán)格地控制在很短的時間內(nèi)，鐵芯吸合之后，線圈上的電壓、電流會降至很低，鐵芯能可靠地處在維持吸合狀態(tài)，而且開關(guān)電源的振蕩頻率可設(shè)計在音頻之上，因此，該智能節(jié)電交流接觸器運(yùn)行過程中不僅具有節(jié)電、消聲、節(jié)電裝置無需占用輔助觸頭的特點(diǎn)，而且它的轉(zhuǎn)換特性好。此外，在斷相保護(hù)電路中采用光耦合電路，電路的靈敏度高，而且整個電路與節(jié)電裝置有機(jī)地結(jié)合，斷相保護(hù)的反應(yīng)速度快；節(jié)電裝置的電源電路采用供電電源為AC220V或AC380V兩種選擇，以適應(yīng)不同的供電電源，電路簡單。可見，本實用新型是一種全新概念的節(jié)電交流接觸器，是一種的產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種節(jié)電交流接觸器，包括鐵芯、線圈、觸頭、節(jié)電裝置；節(jié)電裝置包括電源電路、濾波電路、控制電路、執(zhí)行電路；其特征在于節(jié)電裝置的控制電路包括與非門I2和電阻R3、二極管D3、電阻R4、二極管D4及電容C3組成的施密特與非門振蕩電路、與非門I1和電阻R2、電容C2組成的延時電路；與非門I2的一輸入端(腳5)與濾波電路連接，電阻R3與二極管D3正向串聯(lián)后、電阻R4與二極管D4反向串接后各自連接在與非門I2的輸出端(腳4)與另一輸入端(腳6)之間，電容C3連接在與非門I2的另一輸入端(腳6)與電路掃地端之間；與非門I1一輸入端(腳9)和與非門I2輸出端(腳4)連接，電阻R2連接在與非門I1的另一輸入端(腳8)與電路高電位端之間，電容C2連接在與非門I1的另一輸入端(腳8)與電路接地端之間，與非門I1的輸出端與執(zhí)行電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電交流接觸器，其特征在于節(jié)電裝置的控制電路還包括與非門I3和與非門I4，與非門I3的輸出端(腳3)和與非門I2一輸入端(腳5)連接，與非門I3的兩輸入端(腳1、腳2)并接后和與非門I4的輸出端(腳11)連接，與非門I4的兩輸入端(腳12、腳13)并接后經(jīng)限流電阻R6與濾波電路連接，與非門I4的接地端(腳7)與電路的接地端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)電交流接觸器，其特征在于還包括斷相保護(hù)電路，該斷相保護(hù)電路包括由二極管D14-D19構(gòu)成的橋式整流電路III，由光耦合器GD及電阻R12、電阻R13、電容C6、電容C7構(gòu)成的光耦合電路，由三極管GB及電阻R15構(gòu)成的放大電路；在供電電源(三相)與橋式整流電路III輸入端之間分別連接有電阻R9、R10、R11；光耦合器GD的二極管部分與電阻R13串接后連接在橋式整流電路III輸出端，在橋式整流電路輸出端還連接有回路電阻R12，電阻R14連接在光耦合器GD(腳5)，與直流電源DC之間；三極管GB的輸入端經(jīng)電阻R15與光耦合器GD的輸出端(腳5)連接，三極管GB的輸出端與節(jié)電裝置控制電路與非門I4的輸入端(腳12、腳13)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的節(jié)電交流接觸器，其特征在于節(jié)電裝置的電源電路包括由二極管D5-D3構(gòu)成的橋式整流電路I，該橋式整流電路I的兩輸出端中的高電位端連接在線圈J的一端，接地端連接在電路的接地端，一電阻R7連接在該橋式整流電路的一輸入端與濾波電路之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的節(jié)電交流接觸器，其特征在于節(jié)電裝置的電源電路包括由二極管D9-D12構(gòu)成的橋式整流電路II，該橋式整流電路的兩輸出端中的高電位端與濾波電路連接、接地端與電路的接地端連接，在該橋式整流電路II的一輸入端與供電電源之間連接有電阻Rs與電容D5并接而成的降壓電路，在該橋式整流電路II的一輸入端與線圈J的一端之間正向連接有二極管D13。
專利摘要本實用新型涉及一種節(jié)電交流接觸器,包括鐵芯、線圈、觸頭、節(jié)電裝置,節(jié)電裝置包括電源電路、濾波電路、控制電路、執(zhí)行電路,節(jié)電裝置控制電路采用包括與非門I
文檔編號H01H47/02GK2369347SQ9922579
公開日2000年3月15日 申請日期1999年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者林李杰, 林李忠, 林李東 申請人:樂清市飛躍開關(guān)廠