直流操作三相交流接觸器智能控制模塊的製作方法
2023-09-25 18:51:05 1
專利名稱：直流操作三相交流接觸器智能控制模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電器控制部件，特別涉及直流操作三相交流接觸器的控制部件，具體為直流操作三相交流接觸器智能控制模塊。
背景技術：
傳統的交流接觸器是採用交流電磁線圈，由交流電源直接供電。其缺點是接觸器的電磁系統的損耗較大，電磁系統的吸力受電源電壓高低的影響，接觸器的穩定性和可靠性與電源電壓高低有關。據測量，在交流接觸器電磁系統損耗的有功功率中，鐵損佔65-75％，分磁環損耗佔25-30％，線圈銅損僅佔3-5％。從上述測量結果中可以看出，電磁損耗中的交流損耗就佔90％以上。
為此，現在已出現直流操作三相交流接觸器，即接觸器的電磁線圈採用直流電驅動，而接觸器的三相觸頭卻與三相交流供電電路相聯，用於控制三相交流用電器的通斷和轉換。將交流電磁系統改為直流操作，試驗結果表明，可節省鐵芯和磁環中的損耗高達90％以上，還可消除電磁系統的噪音，降低線圈的溫升，提高電磁系統的可靠性和穩定性。
隨著直流操作交流接觸器，特別是直流操作三相交流接觸器的廣泛使用，如何使其控制電路或控制模塊性能好且結構相對簡單越來越受到人們的重視。已知的直流操作三相交流接觸器的控制模塊有德國金鐘—默勒公司新一代DIL M系列接觸器控制模塊，「其控制電源經電子電路整形成脈衝控制電路電壓，由微處理器(CPU)內存一個最佳吸反力特性，依據特性曲線來控制調節線圈電流，在接觸器吸合階段輸入寬脈衝電壓，使主觸頭安全可靠閉合，在保持階段，饋入窄脈衝電壓，這樣既可靠又節能」。我國北京海澱科友機電研究所節能控制模塊，「它有S1和S2兩個基本工作狀態。S1狀態為起動狀態，在此狀態下電源經過整流橋將全電壓加在線圈上，歷時80ms左右，然後電路自動轉換到S2狀態，即保持狀態。在保持狀態下，線圈得到10V左右的高頻脈動保持電壓」。
現有的直流操作三相交流接觸器的控制模塊，結構較複雜，存在模塊易發熱，故障率高等缺陷。
發明內容
本實用新型解決現有直流操作三相交流接觸器控制模塊存在的缺陷和不足，提供一種結構較簡單且運行可靠的直流操作三相交流接觸器的智能控制模塊，並只以接供該智能控制模塊的硬體結構為目的。
本實用新型是採用如下技術方案實現的直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，包含帶有引出線端的模塊固化殼體和固化於殼體內的內部電路，內部電路包含由二極體D1、D3、D5和二極體D7、D8、D9構成、用於向接觸器直流電磁線圈供電的三相橋式整流電路，內部電路還包含分別由電阻R1和電容C1並聯再與二極體D2反向串聯、電阻R2和電容C2並聯再與二極體D4反向串聯、電阻R3和電容C3並聯再與二極體D6反向串聯而構成的三個支路，三個支路中的二極體D2、D4、D6的正極端相連，形成模塊的公共參考地點(GND)，三個支路的另一端分別與二極體D7、D8、D9的負極端(同時也是二極體D1、D3、D5的正極端)相連，接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間串聯有接觸器的常閉輔助觸點，在內部電路中還包含一個微處理器(CPU)和微處理器的供電電路，接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間還串聯有雙向可控矽S1，雙向可控矽S1的控制極g連接有受微處理控制的雙向可控矽通斷控制電路，直流電磁線圈的負極端通過一個受微處理器控制的受控支路與模塊的公共參考地點相連。
對模塊的上述電路結構作等效分析就可以看出，該模塊實質上包含了兩個整流電路，一個是由二極體D1、D3、D5和二極體D7、D8、D9構成的公知結構的三相橋式整流電路，另一個是由二極體D1、D3、D5和三個支路構成的帶有限流降壓功能(限流降壓功能由電阻和電容並聯形成的電抗實現)的整流電路，前者在接觸器吸合啟動時向直流電磁線圈提供啟動電流，後者在接觸器吸合後向直流電磁線圈提供吸合維持電流，微處理器通過控制雙向可控矽S1和受控支路的通斷完成兩者之間的切換。接觸器吸合啟動時，可控矽處於導通狀態，交流電源經公知的三相橋式整流電路向直流電磁線磁提供大的吸合啟動電流，使接觸器可靠吸合；接觸器吸合後，雙向可控矽截止而受控支路導能，此時交流電源經帶有限流降壓功能的整流電路向直流電磁線圈提供較小的吸合維持電流。
功能電路模塊化已是發展趨勢。功能電路以模塊的形式形成產品，直接在市場上銷售。本實用新型所述的直流操作三相交流接觸器的智能控制模塊，其電路結構具有簡單、耐久、可靠、節能的特點。微處理器在其內存的相應軟體支持下並通過其信號輸出端能夠對接觸器的開閉進行智能控制，即能夠根據軟體所設計的開閉時間實現接觸器的開閉。在保證接觸器可靠吸合的前提條件下，能夠減小觸頭閉合期間的衝擊速度，因而，該控制模塊具有智能化控制的功能。
圖1為本實用新型所述模塊外型結構示意圖；
圖2為本實用新型所述模塊內部電路的原理圖；具體實施方式
直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，包含帶有引出線端的模塊固化殼體1和固化於殼體內的內部電路，內部電路包含由二極體D1、D3、D5和二極體D7、D8、D9構成、用於向接觸器直流電磁線圈供電的三相橋式整流電路，內部電路還包含分別由電阻R1和電容C1並聯再與二極體D2反向串聯、電阻R2和電容C2並聯再與二極體D4反向串聯、電阻R3和電容C3並聯再與二極體D6反向串聯而構成的三個支路，三個支路中的二極體D2、D4、D6的正極端相連，形成模塊的公共參考地點(GND)，三個支路的另一端分別與二極體D7、D8、D9的負極端(同時也是二極體D1、D3、D5的正極端)相連，接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間串聯有接觸器的常閉輔助觸點Jb，在內部電路中還包含一個微處理器(CPU)和微處理器的供電電路，微處理器的供電電路包含由三極體BG3、串接於三極體BG3基極迴路的單刀開關K1、電阻R4、穩壓二極體DW1組成的直流降壓電路和由三端穩壓器IC2組成的穩壓電路，其中三極體BG3的集電極與三相橋式整流電路的正電壓輸出端相連，發射極與三端穩壓器IC2的正電壓輸入端相連接，在三端穩壓器IC2的正電壓輸入端和輸出端分別並聯有濾波電容C5、C6，接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間還串聯有雙向可控矽S1，其控制極g連接有受微處理控制的雙向可控矽通斷控制電路，該雙向可控矽S1的通斷控制電路包含三極體BG1，雙向可控矽S1的控制極g通過限流電阻R12與三極體BG1的集電極相連，三極體BG1的發射極接地，三極體BG1的基極通過基極電阻R5、接地電阻R6接於微處理器的輸出埠P1，直流電磁線圈的負極端通過一個受微處理器控制的受控支路與模塊的公共參考地點相連，該受控支路包含三極體B62，直流電磁線圈的負極端經接觸器的常開輔助觸點Ja與三極體BG2的集電極相連，三極體BG2的發射極接地，三極體BG2的基極通過基極電阻R8，接地電阻R9接至微處理器的相應輸出埠P2。三端穩壓器IC2選用78L05型號。
在接觸器的直流電磁線圈的兩端並聯有貯能電容C4。電容C4可使接觸器穩定吸合。
在接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間串聯有熱敏電阻RT1。熱敏電阻RT1起直流電磁線圈的起動供電迴路的限流保護作用。
內部電路中的微處理器的供電電路還包含光耦可控矽G1，光耦可控矽G1中的可控矽並聯於單刀開關K1的兩端，光耦可控矽G1中的發光二極體的兩端作為引出線端引至模塊固化殼體外。光耦可控矽G1中的發光二極體兩端收到電壓信號後，可使光耦可控矽導通，從而起到與單刀開關K1相同的控制微處理器供電電路通斷的作用。通過光耦可控矽(具體為通過光耦可控矽中的發光二極體的引出線)可實現對模塊的遠程控制。
根據電路結構，該模塊有10個引出線端。使用時，線端1、2、3為三相交流電源的引入線端，線端4、5與接觸器的直流電磁線圈兩端相連，線端5、6與接觸器的常開輔助觸點Ja兩端相連，線端7、8與接觸器的常閉輔助觸點Jb兩端相連，線端9、10為光耦可控矽G1的發光二極體兩端的引出線，作為模塊的遠程控制線。三相交流電源經接觸器的交流觸點(JA、JB、JC)與負載相連。在模塊的固化殼體上設有微處理器的可編程PAL接口2。
按下模塊上的單刀開關K1或者光耦可控矽G1的發光二極體兩端(即線端9、10之間)給出電壓信號，使三極體BG3導通，微處理器的供電電路開始工作，由三相橋式整流電路提供的脈動直流電壓，經由三極體BG3、電阻R4、穩壓二極體DW1、電容C5、開關K1和光控可控矽S1組成的降壓濾波電路整壓形成15V左右的直流電壓，然後再經由三端穩壓器IC2、電容C6組成穩壓濾波電路，把15伏的直流電壓整形成平穩的5伏電壓，從而為微處理器提供所需的工作電源，微處理器在其內相應軟體的支持下，其輸出端P1、P2給出工作信號，而使三極體BG1和BG2導通。當開關K1沒有閉合或光控可控矽沒有接收到外來控制信號時，由於三極體BG3基極無基準電壓，因此處於截止狀態，微處理器的供電電路不工作，因而整個模塊也處於不工作狀態；在接觸器觸點吸合階段，由於接觸器的常閉輔助觸點Jb處於閉合狀態，且雙向可控矽S1也處於導通狀態(因為三極體BG1導通，雙向可控矽S1的控制電路為導通狀態)，交流電源經三相橋式整流電路、雙向可控矽S1和常閉輔助觸點Jb向直流電磁線圈提供較大的吸合電流，使其觸點可靠吸合，交流觸點(JA、JB、JC)吸合後向負載供電；接觸器觸點吸合後，常閉輔助觸點Jb斷開，常開輔助觸點Ja閉合(三極體BG2此時也導通)，使受控支路導通，帶有限流降壓功能的整流電路向直流電磁線圈提供較小的維持電流，接觸器維持吸合。在軟體支持下，微處理器的信號輸出端P1、P2輸出的信號可以有個滯後時間，即P1端先給出信號，使直流電磁線圈的吸合供電迴路先導通，然後，P2端再給出信號，使直流電磁線圈的維持供電迴路導通，從而使直流電磁線圈受常開輔助觸點Ja、常閉輔助觸點Jb和微處理器輸出端信號的雙重控制，使控制模塊具有智能控制的功能。
權利要求1.一種直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，包含帶有引出線端的模塊固化殼體(1)和固化於殼體內的內部電路，內部電路包含由二極體D1、D3、D5和二極體D7、D8、D9構成、用於向接觸器直流電磁線圈供電的三相橋式整流電路，其特徵為內部電路還包含分別由電阻R1和電容C1並聯再與二極體D2反向串聯、電阻R2和電容C2並聯再與二極體D4反向串聯、電阻R3和電容C3並聯再與二極體D6反向串聯而構成的三個支路，三個支路中的二極體D2、D4、D6的正極端相連，形成模塊的公共參考地點(GND)，三個支路的另一端分別與二極體D7、D8、D9的負極端相連，接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間串聯有接觸器的常閉輔助觸點Jb，在內部電路中還包含一個微處理器(CPU)和微處理器的供電電路，微處理器的供電電路包含由三極體BG3、串接於三極體BG3基極迴路的單刀開關K1、電阻R4、穩壓二極體DW1組成的直流降壓電路和由三端穩壓器IC2組成的穩壓電路，其中三極體BG3的集電極與三相橋式整流電路的正電壓輸出端相連，發射極與三端穩壓器IC2的正電壓輸入端相連接，接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間還串聯有雙向可控矽S1，其控制極g連接有受微處理控制的雙向可控矽通斷控制電路，該雙向可控矽S1的通斷控制電路包含三極體BG1，雙向可控矽S1的控制極g通過限流電阻R12與三極體BG1的集電極相連，三極體BG1的發射極接地，三極體BG1的基極通過基極電阻R5、接地電阻R6接於微處理器的輸出埠P1，直流電磁線圈的負極端通過一個受微處理器控制的受控支路與模塊的公共參考地點相連，該受控支路包含三極體BG2，直流電磁線圈的負極端經接觸器的常開輔助觸點Ja與三極體BG2的集電極相連，三極體BG2的發射極接地，三極體BG2的基極通過基極電阻R8，接地電阻R9接至微處理器的相應輸出埠P2。
2.如權利要求1所述的直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，其特徵為內部電路中的微處理器的供電電路還包含光耦可控矽G1，光耦可控矽G1中的可控矽並聯於單刀開關K1的兩端，光耦可控矽G1中的發光二極體的兩端作為引出線端引至模塊固化殼體外。
3.如權利要求1或2所述的直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，其特徵為在接觸器的直流電磁線圈的兩端並聯有電容C4。
4.如權利要求1或2所述的直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，其特徵為在接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間串聯有熱敏電阻RT1。
5.如權利要求3所述的直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，其特徵為在接觸器的直流電磁線圈的負極端與二極體D7、D8、D9的正極之間串聯有熱敏電阻RT1。
專利摘要本實用新型為直流操作三相交流接觸器智能控制模塊，包含帶有引出線端的模塊固化殼體和固化於殼體內的內部電路，內部電路包含由二極體構成的公知結構的三相橋式整流電路和由二極體、電抗構成的帶有限流降壓功能的整流電路，前者在接觸器吸合啟動時向直流電磁線圈提供啟動電流，後者在接觸器吸合後向直流電磁線圈提供吸合維持電流。該模塊還包含微處理器和其供電電路，在接觸器吸合供電迴路串接有雙向可控矽S1，還包含用於控制兩個整流電路切換的受控支路。該模塊電路結構具有簡單、耐久、可靠、節能的特點。微處理器在其內存的相應軟體支持下並通過其信號輸出端能夠對接觸器的開閉進行智能控制。因而，該控制模塊具有智能化控制的功能。
文檔編號H01H47/00GK2634635SQ03268568
公開日2004年8月18日 申請日期2003年6月28日 優先權日2003年6月28日
發明者王穩忠 申請人:王穩忠