一種集成電路節電開關的製作方法

2023-09-24 11:32:30

專利名稱：一種集成電路節電開關的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於容量為40至400安培，線圈電壓為380或220伏特的各類交流接觸器或交流電磁開關在長期運行時的無聲節電裝置。
目前交流接觸器無聲節電技術大體可歸結為兩類一類是機械構件的外附式無壓運行裝置，這類裝置對於安裝空間小或作業系統封閉的交流接觸器不適用，且安裝、調整、維修均較困難，特別是多數產品還破壞了交流接觸器本身應具有的零電壓保護這一重要功能；另一類是電子式特別是可控矽作轉換控制元件的無聲節電裝置，由於其控制極電路易受電源波動、衝擊電壓等幹擾，造成可控矽的通導時間變化大，使工作不夠穩定，工作可靠性差。
本實用新型的目的在於提供一種可靠性高，穩定性好的集成電路節電開關，以作為各類交流接觸器或交流電磁開關在長期運行時的無聲節電運行裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的將本節電開關設計為由交直流工作轉換開關，變壓器，直流高壓起動電路，直流低壓維持電路，延時控制電路組成。交直流工作轉換開關可採用雙刀雙擲開關，工作時轉換開關置於直流或稱節電位置，使交流接觸器線圈由交流供電改為直流供電；為消除交流接觸器因長期直流工作產生的剩磁，可將轉換開關短時間置於交流或消磁位置；高壓起動電路由變壓器初級引線經控制繼電器接點KR1－1、整流元件V6、V7組成，由轉換開關的接點2輸出至交流接觸器的輸入端；直流低壓維持電路由變壓器次級三輸出端中的任意兩端，串接一個由V1－V4組成的橋式整流電路，再經高壓隔離二極體V5，輸送到交流接觸器的輸入端；控制電路由變壓次級的另一端經整流二極體V8、電容器C1及V1－V4橋式整流電路的一部分為延時控制路提供電源；延時控制電路由電阻R1、R2電容器C2及555時基集成電路、二極體V9、V10、繼電器KR1組成。
以下結合附圖對本實用新型的工作原理作一簡要介紹當轉換開關SA置於直流(節電)工作位置時，輸入的單相交流電源經電源變壓器TC次級後立即有兩路直流低電壓同時產生。一路通過橋式整流電路(V1－V4)及高壓隔離二極體V5輸送給交流接觸器線圈作為維持電壓，此電壓系提前予置，可提高交流接觸器直流運行中轉換的可靠性和穩定性；另一路通過整流二極體V8及橋式整流電路的部分元件並經濾波(C1)後，給集成電路延時控制器提供直流工作電壓。因為電容器兩端的電壓不能突變，所以此直流工作電壓剛建立時，555時基集成電路(IC)第2、6腳所連電容器C2上的初始電壓為零，使得555(IC)第3腳的輸出為高電平，於是繼電器KR1實際上在電源剛接通時就因得電而立即吸動，其常開觸點KR1－1閉合，單相半波整流電路(V6、V7)被導通，輸出一約100伏的直流高壓給交流接觸器線圈，由於線圈的直流電阻較小，故產生的起動電流較大，足以使交流接觸器迅速而可靠地完成吸合動作。此後，555(IC)第2、6腳所連電容器C2上的電壓通過電阻R1充電，當電壓上升到延時控制器直流工作電壓的2／3時(此段充電延時時間約為1.1R1C2)，555(IC)第3腳的輸出電平立即翻轉為穩態低電平，於是繼電器KR1立即釋放，其常開觸點KR1－1切斷交流接觸器線圈起動電流的供電迴路，但提前予置的維持電壓仍繼續施加在線圈兩端，供給交流接觸器保持吸持狀態所需的維持電流。因此，交流接觸器起動以後，是在其線圈處於直流低電壓小電流的情況下投入工作運行的，且由於集成電路延時控制器(實為單穩電路)此時為穩態，故交流接觸器就一直穩定工作在無聲節電直流運行狀態。
當本節電開關輸入的單相交流電源被其它電器控制而中斷時，則交流接觸器線圈兩端的維持電壓立即消失，於是交流接觸器立即釋放動作，同時，集成電路延時控制器的直流工作電壓也消失，電容器C2上的電壓通過二極體V9迅速放電到零電位，為下一次通電後的起動延時作好準備。V10為續流二極體，用來抑制繼電器線圈KR1斷電時產生的過電壓，保護555時基集成電路。R2為555(IC)第7腳放電電阻，FU為熔斷器。
當交流接觸器KM的容量不同及線圈的電壓等級不同時，因其吸合後所需的吸持磁勢不同，則可通過改變提供維持電壓的橋式整流電路(V1－V4)與延時控制器工作電壓的整流二極體V8同電源變壓器IC兩串接低壓繞組各端(首端、尾端、串接端)的不同接線方式，來達到使其能穩定可靠地進行無聲節電直流運行的要求。
由於交流接觸器在長期的直流運行中，其鐵芯有可能被直流磁場磁化而產生剩磁，這種剩磁會影響交流接觸器的動作特性，造成接觸器釋放動作困難甚至被剩磁吸住不能跳閘的故障。對此，本實用新型設置有交流消磁機構。當交流接觸器經過一段時間的直流工作運行以後，可將轉換開關SA短時置於交流(消磁)工作位置，通過單相220伏電壓所產生的交流磁場的作用來減少和消除鐵芯所存在的直流剩磁。利用轉換開關SA，對線圈電壓等級為220伏的交流接觸器還可直接進行交流與直流工作狀態之間正常運行的轉換操作；但對線圈電壓等級為380伏的交流接觸器SA則不能提供使其在交流狀態下正常運行的工作條件。另外，轉換開關SA在交流(消磁)工作位置時，可作為檢查節電開關、節電開關輸入電源的控制電器以及交流接觸器所構成的整套裝置在故障狀態下，用以判斷故障的所在部位。


圖1為本發明的電路方框圖。
圖2為本發明的電路原理圖。
本發明的主要優點1、採用獨創設計的電子線路及集成電路延時控制器，故工作穩定可靠；2、實用性強，對容量為40－400安、線圈電壓為380伏或220伏的各類交流接觸器以及磁力起動器、交流電磁鐵、電磁抱閘等交流電磁開關，均可利用本發明製作無聲節電直流運行裝置；3、具有消除直流剩磁的功能。
權利要求1.一種集成電路節電開關，它包括交直流工作轉換開關、直流電源、集成電路延時控制器以及執行電路，其特徵在於當轉換開關SA置於直流(節電)工作位置時，開關內可形成三路直流電壓一路經變壓器初級、控制繼電器的接點KR1-1和整流器(V6、V7)，產生約100伏的直流高壓，供給交流接觸器線圈(KM)在直流(節電)運行狀態下完成可靠吸合動作時所需的瞬時起動電壓；第二路由電源變壓器(TC)次級三輸出端中的任意兩端即首尾兩端或首端與串接端或尾端與串接端，連接的由V1-V4組成的橋式整流器，再經整流二極體V5連至選擇開關的4端輸出一維持低壓；第三路由電源變壓器TC兩串接低壓繞組的另一端即串接端或尾端或首端，經整流二極體V8、橋式整流電路的部分元件，濾波電容器C1後，對集成電路延時控制器提供直流工作電壓，同時，集成電路延時控制直流電源的低電位端與橋式整流電路的直流低電位端均與單相交流電源的零線(N)相接，該線即為節電開關在交流(消磁)或直流(節電)工作時的共用輸出線。
2.根據權利要求1所述的節電開關，其特徵在於當轉換開關SA置於直流(節電)工作位置時，輸送給交流接觸器線圈(KM)的電源則依靠集成電路延時控制器自動實現由直流高壓瞬時起動轉換到直流低壓工作運行狀態的，集成電路延時控制器由電阻R1、R2，電容C2，二極體V9及555時基集成電路(IC)組成，控制器的執行電路由二極體V10和繼電器KR1組成，瞬時起動轉換的延時時間為1.1R1C2。
3.根據權利要求1所述的節電開關，其特徵在於輸送給交流接觸器線圈(KM)的電源，可通過轉換開關SA進行交流(消磁)與直流(節電)工作狀態的轉換，當轉換開關SA置於交流(消磁)工作位置時，可對交流接觸器線圈(KM)提供單相220伏交流電源，主要是作為消除交流接觸器鐵芯在直流磁場中長期工作可能產生的剩磁之用。
專利摘要一種集成電路節電開關，它包括交直流工作轉換開關、直流電路、集成電路延時控制器以及執行電路、交流接觸器等。可使交流接觸器的線圈通過直流高壓瞬時起動後立即自動轉換到直流低壓工作運行狀態，從而達到無聲節電的目的。本節電開關因採用獨創設計的電子線路和集成電路延時控制器，故工作可靠性高、實用性強，可廣泛用於容量為40—400安，線圈電壓為380/220伏的各類交流接觸器或交流電磁開關在長期工作制運行時的無聲節電裝置。
文檔編號H01H47/00GK2171155SQ9323440
公開日1994年7月6日 申請日期1993年7月24日 優先權日1993年7月24日
發明者李忠民 申請人:李忠民