通用接觸器電磁系統的控制器的製作方法

2023-08-05 02:53:36

專利名稱：通用接觸器電磁系統的控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交流接觸器電磁系統的控制器，採用本實用新型電磁系統的控制器的交流接觸器，斷電後能快速關斷續流迴路，使鐵心分離運動速度遠高於傳統的接觸器，從而具有分斷短路電流的能力，因而更具體地說是一種通用接觸器電磁系統的控制器。
背景技術：
採用交流電磁鐵的接觸器在接通過程中鐵心磁通正負變化，磁通過0時吸力為0，因此合閘力是波動的，分斷時由於短路環續流，鐵心去磁時間長，造成分斷延遲時間長，而且分斷運動速度低。
採用直流電磁鐵的接觸器，交流220V電壓經串聯電容降壓後再經橋式整流後給激磁線圈供電，因此降壓後成為低電壓小電流。當接通電源時，與電容並聯的行程開關K使電容C短路，於是220V高電壓直接經橋式整流後供激磁線圈高電壓大電流激磁。這種線路的接觸器分斷是由關斷220V的控制電源來實現的，當220V被關斷後，激磁線圈經過橋式整流構成導通的續流迴路，整個激磁線圈成為一個大短路環，它能使續流維持100ms-200ms時間，動鐵心分離運動過程中，磁通下降在激磁線圈中產生感生電壓u為下正上負，這個感生電壓能加大續流使動鐵心分離速度下降。因此觸頭分離速度只能達到0.2m/s以下，故續流時間很長，分斷延遲時間長而且分斷運動速度低造成接觸器燃弧時間長，分斷能力低，因而傳統的交流接觸器的接通能力和分斷能力與斷路器相比是很低的，沒有接通和分斷短路電流的能力，因此也就不具備短路保護功能。並且由於行程開關與鐵心連動，因此鐵心在閉合前行程開關就已經打開將降壓電容接入激磁迴路，因此此時激磁電流已經由大電流轉換成小電流了，閉合時吸力會突然變小，造成觸頭和鐵心振動大，使接通能力低。
進一步分析，斷路器之所以具有接通和分斷短路電流的能力，是因為斷路器的合閘力或分閘力是通過儲能彈簧來實現的，因此每次接通或分斷時作用力都相同，而且接通時作用力不會突變和波動，這樣觸頭接通時也就不會出現像接觸器那樣的彈跳或振動，同時分斷時不會出現像接觸器那樣的延遲時間。

發明內容
本實用新型要解決的是現有的接觸器在分斷時續流時間長，分斷能力低，不具有短路保護功能，以及在合閘時觸頭和鐵心振動大，吸合不可靠，接通能力低的問題。
解決上述問題採用的技術方案是通用接觸器電磁系統的控制器，具有--激磁線圈L1與場效應管Q1、Q2串聯後與控制電源構成全壓激磁迴路；--激磁線圈L1與其中的場效應管Q1形成另一續流迴路；--開關多路穩壓電源提供全壓激磁迴路的場效應管Q2柵壓，以及續流迴路的低壓源E1；合閘時，所述全壓激磁迴路中的場效應管Q2在鐵心閉合穩定後由電子定時器控制關斷；分斷時，所述續流迴路的場效應管Q1由電子延遲器關斷，所述電子延遲器的延遲時間小於續流衰減時間常數T。
本實用新型採用一種電子線路來控制直流電磁鐵的激磁電流，分斷時由場效應管關斷激磁電流，使鐵心吸力由穩定值快速趨於0，延遲時間甚至比斷路器還要短，當兩斷門最大開距之和等於或大於斷路器斷口距離，那麼接觸器就具有像斷路器那樣的分斷短路電流的能力了，而且縮短了燃弧時間，電壽命長。由於雙斷點，因此分斷速度也比斷路器快。此外，本實用新型利用開關多路穩壓電源來調整激磁線圈兩端電壓，使得合閘初始全壓激磁迴路直接接入控制電源全壓激磁，而在鐵心吸合穩定後，由開關電源提供給續流迴路相對的低電壓，激磁線圈與另一場效應管形成的續流迴路使鐵心維持閉合狀態；定時器電路的定時關斷時間控制在鐵心吸合及振動結束後，也即在鐵心和觸頭吸合穩定後，才將激磁大電流轉換成保持小電流，在這個過程中直流電磁鐵磁通是均勻上升的，又沒有過0點，因此合閘力就像斷路器中的儲能彈簧力一樣穩定了。
作為本實用新型的進一步改進，所述定時器電路包括電阻、電容、穩壓管、三極體和光電藕合器，通過電子脫扣器控制全壓激磁迴路中的場效應管的通斷。電容兩端並聯有使所述定時器電路復位的洩放電阻，保證下一次合閘定時關斷場效應管的準確性。
作為本實用新型的再進一步改進，由電阻和光電藕合器組成關斷場效應管柵壓的迴路，保證場效應管可靠關斷。
作為本實用新型的再進一步改進，控制所述場效應管延時關斷的電子延遲器由電阻和電容相併聯的電路構成，並且該電路的延遲時間小於續流衰減時間常數T。所述激磁線圈兩端並聯防止過高電壓的壓敏電阻和吸收高頻電壓的電容。所述場效應管的柵極和源極之間分別跨接防止柵偏壓過高的穩壓管。
作為本實用新型的再進一步改進，還設有弱電控制電路，所述的弱電控制電路包括弱電合閘控制迴路和弱電分閘控制迴路，通過電子脫扣器控制所述全壓激磁迴路中的場效應管所述續流迴路中的場效應管的通斷。所述弱電控制電路及電子脫扣器的電源由開關多路穩壓電源提供。這樣本實用新型同時具有通信、測量、計算、顯示記憶，存儲等功能，並且可實現遙測，遙調、遙訊、遙控等功能。
控制器的上述特徵使通用接觸器有兩種不同的控制方式第一種控制方式是接通和分斷控制器的電流使通用接觸器主迴路接通和分斷，這種控制方式與傳統接觸器的控制方式相同。第二種控制方式是控制器的電源總是處於通電狀態，用合閘按扭及分閘按扭使控制器中的固體開關和串聯激磁線圈的場效應管分別得到控制就同樣能控制通用接觸器主迴路的接通和分斷，這種控制方式可由弱點信號代替合閘按扭及分閘按扭，因此通用接觸器可直接和計算機聯網，由計算機直接來控制。


圖1為現有的交流接觸器電磁系統控制器的原理圖。
圖2為本實用新型通用接觸器電磁系統的控制器的電路框圖。
圖3為本實用新型通用接觸器電磁系統的控制器的電路圖。
具體實施方式
圖1所示為現有的交流接觸器電磁系統控制器的原理圖，交流220V電壓經串聯電容降壓後再經橋式整流後給激磁線圈供電，行程開關K與電容並聯，在合閘時與鐵心連動使電容C短路，達到高壓激磁低壓維持。這種結構的控制器的缺點前面已經提到過了，不再累述。
參照圖2、3，本實用新型通用接觸器電磁系統控制器，同時適用於直流和交流控制電源。當控制電源為直流電源時，控制器直接連接到直流電源上。當控制電源為交流電時，通過整流電路變換為直流後加到控制器上。本實施例中的控制電源為交流電源，控制電源由D1、D2、D3、D4橋式整流後經電阻R1、電阻R2及二極體D6加在電容C1上，電容C1給開關電源供電，又能吸收開關電源引起的高頻過電壓。整流後的全壓又經Q1、Q2及D5加在激磁線圈L1上；Q1場效應管的柵偏壓由電阻R3、Z1降壓後提供，穩壓管Z3防止場效應管Q1柵壓超過允許值；Q2場效應管柵壓由開關電源低壓源E3經電阻R4限流提供，穩壓管Z3防止Q2柵壓超過允許值。接通控制電源後，鐵心吸合穩定後，由定時器將場效應管Q2關斷，定時器由電阻R9向電容C3充電，當電容C3電壓達到穩壓管Z4和三極體Q4基極電壓、光電藕合器U3的發光二極體導通電壓之和後，三極體Q4導通又將光電藕合器U3導通，使場效應管Q2柵壓短路而下降為0，場效應管Q2關斷，激磁線圈L1由開關電源提供低壓源E1經二極體D8供電提供小電流保持鐵心閉合。三極體Q4集電極電壓由E1經電阻R11降壓後提供，電阻R10是電容C3的洩放電阻，當電源切斷後，使電容C3經電阻R10放電至兩端電壓為零，保證下一次合閘時準確關斷全壓激磁迴路中的場效應管Q2。
以上的定時器電路中，當電源電壓為u，Z4穩壓值是VZ4，定時時間為T1，則T1*u/R11＝C3VZ4，故T1＝R11C3VZ4/u，由上式知道，電源電壓越高，鐵心吸力大，鐵心閉合運動的時間越短，該線路正好滿足這種反時限關係。由於場效應管Q1的導通續流作用使激磁電流不會出現很大波動，鐵心吸力波動也不大，鐵心吸合穩定後，場效應管Q2關斷。這樣合閘力就與斷路器的合閘力一樣穩定。
電容C2與E1並聯，電源接通瞬間，電容C1由二極體D7給電容C2充電提供開關電源工作的低電壓源，穩壓管Z2防止電容C2過電壓。接觸器分斷時斷開控制電源後，電容C1通過電阻R9、R10放電，當電容C1電壓下降到小於穩壓管Z1穩壓值後，場效應管Q1關斷，切斷由場效應管Q1、二極體D9和激磁線圈L1組成的續流迴路使激磁電流迅速衰減為0。理論分析可知，由電容C1和電阻R9、R10構成的電子延遲器關斷場效應管Q1的延遲時間為T2＝(R9+R10)*C1，選擇合適的電路參數使T2＜T，這樣就能保證接觸器的快速分斷。為防止激磁線圈L1產生過電壓，激磁線圈L1並聯壓敏電阻Rv1，為保證場效應管Q1和Q2可靠關斷，由電阻R5、光電藕合器U1、U2組成關斷場效應管Q1、Q2柵壓的迴路，控制場效應管Q1和Q2的可靠關斷。U4及電阻R6是電子脫扣器接口。光電藕合器U5、電阻R7、開關K2是弱電控制方式分閘控制；光電藕合器U6、電容C4、電阻R8、電阻R13、開關K1是弱電控制方式合閘控制，其中K1和K2是同一個單刀雙擲的撥動開關。電子脫扣器及弱電控制方式的電源由開關電源E2提供。
權利要求1.通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於--激磁線圈(L1)與場效應管(Q1、Q2)串聯後與控制電源構成全壓激磁迴路；--激磁線圈(L1)與其中的場效應管(Q1)形成另一續流迴路；--開關多路穩壓電源提供全壓激磁迴路的場效應管(Q2)柵壓，以及續流迴路的低壓源(E1)；合閘時，所述全壓激磁迴路中的場效應管(Q2)在鐵心閉合穩定後由電子定時器控制關斷；分斷時，所述續流迴路的場效應管(Q1)由電子延遲器關斷，所述電子延遲器的延遲時間小於續流衰減時間常數(T)。
2.如權利要求1所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述電子定時器電路包括電阻(R9、R11)、電容(C3)、穩壓管(Z4)、三極體(Q4)和光電藕合器(U3)，通過電子脫扣器控制全壓激磁迴路中的場效應管(Q2)的通斷。
3.如權利要求2所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述的電子定時器電路中電容(C3)兩端並聯有使所述定時器電路復位的洩放電阻(R10)。
4.如權利要求3所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於由電阻(R5)、光電藕合器(U1、U2)組成關斷所述場效應管(Q1、Q2)柵壓的迴路。
5.如權利要求1所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述電子延遲器包括電阻(R9、R10)和電容(C1)，所述電子延遲器的延遲時間為T2＝(R9+R10)*C1，且T2＜T。
6.如權利要求1～5任何一項所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於還設有弱電控制電路，所述的弱電控制電路包括弱電合閘控制迴路和弱電分閘控制迴路，通過電子脫扣器控制所述續流迴路中的場效應管(Q1、Q2)的通斷。
7.如權利要求6所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述弱電合閘控制迴路由電阻(R8、R13)、電容(C4)、光電藕合器(U6)和開關(K1)組成，所述弱電分閘控制迴路由電阻(R7)、光電藕合器(U5)和開關(K2)組成，所述兩開關(K1、K2)是同一個單刀雙擲的撥動開關。
8.如權利要求7所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述弱電控制電路及電子脫扣器的電源(E2)由開關多路穩壓電源提供。
9.如權利要求8所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述激磁線圈L1兩端並聯防止過高電壓的壓敏電阻(VR1)。
10.如權利要求9所述的通用接觸器電磁系統的控制器，其特徵在於所述場效應管(Q1、Q2)的柵極和源極之間分別跨接防止柵偏壓過高的穩壓管(D7、D12)。
專利摘要本實用新型公開了一種通用接觸器電磁系統的控制器，它的主要特點是合閘時全壓激磁，鐵心閉合穩定後由電子定時器關斷場效應管後切斷全壓激磁迴路，同時通過開關電源給電磁鐵提供直流低電壓激磁；分閘時通過電子延遲器關斷續流迴路中的場效應管，續流快速衰減，提高分斷速度。採用本實用新型控制器的接觸器，具有像斷路器那樣接通和分斷短路電流的能力，配以弱電控制電路，可實現遠程自動控制。
文檔編號H01H47/00GK2596536SQ02266969
公開日2003年12月31日 申請日期2002年9月6日 優先權日2002年9月6日
發明者王有元 申請人:正泰集團公司