交流接觸器節能保護裝置的製作方法
2023-09-17 00:21:10
專利名稱：交流接觸器節能保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電器開關技術領域，尤其涉及一種交流接觸器節能保護裝置。
背景技術：
交流接觸器是電器開關技術領域應用最為廣泛的主要控制器件，而目前使用的交流接觸器普遍存在電壓適應範圍狹窄和自身耗能量大等問題。例如，比較常用的CJ20-160A、CJ20-250A、CJ20-400A交流接觸器等，其工作電壓一般為380V，只有當工作電壓在365V以上時才能正常工作，而當供電電壓降至360V及以下時，則會產生強烈的振蕩，嚴重影響交流接觸器的正常工作；同時，目前配電變壓器供電電壓通常在400V左右，交流接觸器在其連續使用的過程中經常出現燒壞現象，由此不僅導致維修更換成本提高，而且影響配電及用電設備的運行效率。其次，以CJ20-250A交流接觸器為例，工作電壓在380V 時，其標稱耗電功率為152W，而交流接觸器的使用十分普遍，其電能資源及其成本費用的消耗將是一個巨大的數字。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種能夠杜絕交流接觸器的燒壞現象，確保交流接觸器的可靠運行，有效延長交流接觸器的使用壽命，而且大幅降低交流接觸器自身電能消耗的交流接觸器節能保護裝置。實現本實用新型的目的所採用的技術方案是一種交流接觸器節能保護裝置，包括一個單片機，用於交流接觸器啟動動作及啟動延時的控制，一個交流接觸器節能保護電路，其電壓輸出端一路與所屬單片機連接，為單片機提供穩定的低壓直流電源，另一路與交流接觸器連接，根據需要為交流接觸器提供其中啟動電源和穩定的工作電源，所述交流接觸器節能保護電路內設置——低通濾波單元，用於排除高低頻幹擾，發揮整個開關控制系統的濾波、限流、過壓保護作用；—低頻濾波單元，通過橋式整流器與所述低通濾波單元聯接，用於濾除直流電殘餘的交流成分；——開關電源單元，其電壓輸入端與所述低頻濾波單元聯接，用於組成完整的開關電源；—直流輸出單元，其電壓輸入端與所述開關電源單元聯接，用於提供12V脈衝直流電源；—直流電源單元，其電壓輸入端與所述直流輸出單元聯接，用於提供穩定的5v直流電壓；—保護、驅動及控制單元，其電壓輸入端與所述直流電源單元聯接，為交流接觸器提供啟動及穩定的工作電壓，並對交流接觸器的啟動電壓、時間進行檢測和控制；—啟動電源電路，通過橋式整流器與所述低通濾波單元聯接，為保護、驅動及控制單元提供80V 3IOV的啟動電源。所述低通濾波單元包括保險F1、壓敏電阻VS1、卸放電阻RTl和電容器Cl，並構成一個RC濾波電路，在整個交流接觸器開關控制系統發揮濾波、限流、過壓保護作用，對高低頻幹擾進行濾除。所述低頻濾波單元包括逆向保護二級管D3、電解電容C2、高頻電容C4、電阻器Rl和整流器D4，構成直流濾波、逆向保護、續流及卸放電路，對直流電殘餘的交流成分進行濾除。所述開關電源單元包括電源模塊Ul、高頻變壓器TI、電阻器R9、電解電容C6、高頻電容C22、二極體D5和穩壓二極體D9,由二極體D5和穩壓二極體D9構成穩壓電路，並與電源模塊U1、高頻變壓器Tl、卸放電阻器R9、電解電容C6和高頻電容C22組成交流接觸器以及單片機的開關電源電路。 所述直流輸出單元包括低頻濾波電容C5、C8、C9、高頻濾波電容C2、C25、電阻R16、高頻扼流電感LI和高頻整流二極體D7，生成穩定的12V脈衝直流電源。所述直流電源單元包括三端穩壓器U2、低頻濾波電容ClO和高頻濾波電容C26，為單片機提供穩定的5v直流電壓。所述保護、驅動及控制單元的電源輸入端與所述開關電源單元的高頻變壓器聯接，該保護、驅動及控制單元包括高頻整流二極體FR104、低頻濾波元件C7、高低頻濾波元件C24、電阻R10、R28、R20、場效應管Ql、光電耦合器0P1、0P2、二極體D8、電阻R3、R4、R5和濾波電容Cl I，對交流接觸器進行啟動控制、過電壓保護，對交流接觸器的啟動時間和工作電壓情況進行信號採集，並將採集的信號發送給所述單片機。所述啟動電源電路包括電阻器R2和電解電容C3，用於為交流接觸器提供80V 3IOV的啟動電源。所述電源模塊Ul採用VIPER22A型電源模塊。本實用新型的交流接觸器節能保護裝置，能夠使交流接觸器的啟動電壓降至80V，工作電壓降至3. 5 5. 5V，並從根本上解決了交流接觸器燒毀的問題，使交流接觸器的使用壽命大大延長，而且使交流接觸器的耗電功率下降至I I. 8W，與現有技術相比，節能99%以上。
圖I是本實用新型的結構框圖；圖2是本實用新型中交流接觸器節能保護電路的電路原理圖。
具體實施方式
參看圖I、圖2，本實用新型的交流接觸器節能保護裝置，包括一個單片機8和一個交流接觸器節能保護電路，其中，交流接觸器節能保護電路由低通濾波單元I、啟動電源電路10、低頻濾波單元3、開關電源單元4、直流輸出單元5、直流電源單元6和保護、驅動及控制單元9構成。所述低頻濾波單元3的電壓輸入端通過橋式整流器2與低通濾波單元I聯接，低頻濾波單元3的電壓輸出端與開關電源單元4、直流輸出單元5和直流電源單元6依次導線聯接。所述直流電源單元6的電壓輸出端與所述單片機8的電源輸入端聯接，所述啟動電源電路10通過橋式整流器11與低通濾波單元I導線聯接，所述保護、驅動及控制單元10與所述開關電源單元4導線並聯，所述單片機8和啟動電源電路10分別與所述保護和驅動單元9導線聯接。所述低通濾波單元I由保險F1、壓敏電阻VS1、卸放電阻RTl和電容Cl組成，其中保險和壓敏電阻串聯，對電路進行限壓保護； 卸放電阻器和電容器並聯，發揮濾波功能，對高低頻幹擾進行濾除。該單元在交流接觸器及其整個開關控制系統發揮濾波、限流、過壓保護作用。所述低頻濾波單元3通過橋式整流器2與所述低通濾波單元I聯接，該低頻濾波單元3是由逆向保護二級管D3、電解電容C2、高頻電容C4、用於卸放電壓的電阻Rl和用於續流調製的整流器D4組成，該單元的諸元件協同作用，構成直流濾波、逆向保護、續流及卸放電路，主要的是對直流電殘餘的交流成分濾除。所述開關電源單元4含有電源模塊U1、高頻變壓器Tl、用於卸放電壓的電阻器R9、電解電容C6、高頻電容C22、二極體D5和穩壓二極體D9，其中二極體D5和穩壓二極體D9構成穩壓電路，該單元的諸元件協同作用，組成一個完整的交流接觸器以及單片機8的開關電源電路。其中，電源模塊Ul採用採用VIPER22A型電源模塊，具有電壓適應範圍寬(100V-265V)、功率大、性能穩定、站空比可調、過載能力強等特點。所述直流輸出單元5含有低頻濾波電容C5、C8、C9、高頻濾波電容C2、C25、電阻R16、高頻扼流電感LI和高頻整流二極體D7，諸元件組成12V脈衝直流電源。所述直流電源單元6含有三端穩壓器U2、低頻濾波電容ClO和高頻濾波電容C26，其作用是為單片機8和所述保護、驅動及控制單元9中的光電耦合器0P1、0P2提供穩定的5v直流電壓。所述保護、驅動及控制單元9的電源輸入端與所述開關電源單元4中的高頻變壓器Tl聯接，由高頻整流二極體FR104、低頻濾波元件C7、高低頻濾波元件C24、電阻R10、R28、R20、場效應管Ql、光電耦合器0P1、0P2、二極體D8、電阻R3、R4、R5和濾波元件Cll組成，用於交流接觸器7的保護、驅動和控制。其中光電耦合器0P1、0P2實現了所述單片機8及交流接觸器7與保護、驅動及控制單元9電壓的光電隔離，用於實現了高、低壓電路的連結。光電耦合器OPl對交流接觸器7的啟動時間和工作電壓情況進行信號採集，並將採集的信號發送給所述單片機8 ;光電耦合器0P2用於接收所述單片機8的指令信號，並根據該指令信息對交流接觸器7進行啟動動作、啟動時間實施控制，並對交流接觸器7進行過電壓保護。保護、驅動及控制單元9中的輸出端NI和LOAD與交流接觸器7連接，為交流接觸器7提供啟動和工作電壓。所述啟動電源電路10通過橋式整流器11與所述低通濾波單元I聯接，其電源輸出端與所述保護、驅動及控制單元9聯接，該啟動電源電路10由電阻R2和電解電容C3組成，並通過保護、驅動及控制單元9為交流接觸器7提供80V 310V的啟動電源。所述單片機8的電源輸入端與所述直流電源單元6的電源輸出端聯接，並取得穩定的5V直流電源。監測、控制信號輸入、輸出端通過信號傳輸線分別與所述保護、驅動及控制單元9的2個光電耦合器0P1、0P2聯接，對光電耦合器OPl發送的交流接觸器7的啟動時間和工作電壓檢測信號進行處理，並通過光電耦合器0P2對交流接觸器7的啟動時間和工作電壓實施控制，從而保證交流接觸器7的正常啟動和運行。[0032]實用新型人研究結果表明，通過對電源的適當處理，可以大大降低交流接觸器7的啟動電壓和保持電壓，而且可以對交流接觸器7進行可靠的保護，大幅度延長交流接觸器7的使用壽命。本實用新型的交流接觸器節能保護裝置，通過所述低通濾波單元I的電壓輸入端L、N加入220V電壓，經Fl、VS1、RI1、C組成的低通濾波電路，並具有防雷和過高電壓的功能，進入保護電路，給所述橋式整流器D1、D2提供電源。經橋式整流器D1、D2整流後，一路進入所述啟動電源電路及保護、驅動及控制單元9，用於交流接觸器7的啟動電源；另一路依次進入所述低頻濾波單元3、開關電源單元4、直流輸出單元5和直流電源單元6，為所述單片機8和2個光電耦合器0P1、0P2提供5v穩定的直流電壓。由於開關電源單元4中的電源模塊Ul採用採用VIPER22A型電源模塊，具有電壓適應範圍寬(100V-265V)、功率大、性能穩定、站空比可調、過載能力強等特點，並與所述高頻變壓器Tl組成了交流接觸器開關控制電源電路，而且使高壓與低壓之間隔離。而後，再經所述直流輸出單元5中的低頻濾波電容C8、高頻濾波電容C23、高頻扼流電感LI、低頻濾波電容C9、高頻整流二極體D7和高頻電容C23、C25組成的L、C濾波電路，由三端放壓器U2給單片機8及保護、驅動及控制單元7中的光電耦合器0P1、0P2提供電源。而單片機8 的任務是通過光電耦合器OPl監測信號的接受、處理和向光電耦合器0P2發出調整指令信息的控制，在接通電源時給交流接觸器7提供一個啟動電壓，並在交流接觸器7啟動後提供一個穩定的工作電壓。而且，啟動電壓啟動時間及工作電壓都可任意調節，因此能適應各種大小型號的交流接觸器及各種工作電壓的交流接觸器。在保護、驅動及控制單元9中，電源高低壓之間通過光電耦合器0P1、0P2實現光電隔離，並對輸出進行時間檢測和反饋控制，經單片機8處理後的輸出電壓還可實現斷路保護。試驗結果證明，通過本實用新型的交流接觸器節能保護裝置的作用，使得交流接觸器7的啟動電壓降至80V，工作電壓降至3. 5
5.5V，由此從根本上解決了交流接觸器燒毀的問題，使其使用壽命大大延長，而且使交流接觸器的耗電功率下降至I I. 8W，與現有技術相比節能99%以上。
權利要求1.一種交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於它包括一個單片機，用於交流接觸器啟動動作及啟動延時的控制，一個交流接觸器節能保護電路，其電壓輸出端一路與所屬單片機連接，為單片機提供穩定的低壓直流電源，另一路與交流接觸器連接，根據需要為交流接觸器提供其中啟動電源和穩定的工作電源，所述交流接觸器節能保護電路內設置低通濾波單元，用於排除高低頻幹擾，發揮整個開關控制系統的濾波、限流、過壓保護作用；低頻濾波單元，通過橋式整流器與所述低通濾波單元聯接，用於濾除直流電殘餘的交流成分；開關電源單元，其電壓輸入端與所述低頻濾波單元聯接，用於組成完整的開關電源；直流輸出單元，其電壓輸入端與所述開關電源單元聯接，用於提供脈衝直流電源；直流電源單元，其電壓輸入端與所述直流輸出單元聯接，用於提供穩定的直流電壓；保護、驅動及控制單元，其電壓輸入端與所述直流電源單元聯接，為交流接觸器提供啟動及穩定的工作電壓，並對交流接觸器的啟動電壓、時間進行檢測和控制；啟動電源電路，通過橋式整流器與所述低通濾波單元聯接，為保護、驅動及控制單元提供80V 3IOV的啟動電源。
2.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述低通濾波單元包括保險Fl、壓敏電阻VSl、卸放電阻RTl和電容器Cl，並構成一個RC濾波電路，在整個交流接觸器開關控制系統發揮濾波、限流、過壓保護作用，對高低頻幹擾進行濾除。
3.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述低頻濾波單元包括逆向保護二級管D3、電解電容C2、高頻電容C4、電阻器Rl和整流器D4，構成直流濾波、逆向保護、續流及卸放電路，對直流電殘餘的交流成分進行濾除。
4.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述開關電源單元包括電源模塊Ul、高頻變壓器Tl、電阻器R9、電解電容C6、高頻電容C22、二極體D5和穩壓二極體D9，由二極體D5和穩壓二極體D9構成穩壓電路，並與電源模塊U1、高頻變壓器Tl、卸放電阻器R9、電解電容C6和高頻電容C22組成交流接觸器以及單片機的開關電源電路。
5.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述直流輸出單元包括低頻濾波電容C5、C8、C9、高頻濾波電容C2、C25、電阻R16、高頻扼流電感LI和高頻整流二極體D7，生成穩定的12V脈衝直流電源。
6.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述直流電源單元包括三端穩壓器U2、低頻濾波電容ClO和高頻濾波電容C26，為單片機提供穩定的5v直流電壓。
7.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述保護、驅動及控制單元的電源輸入端與所述開關電源單元的高頻變壓器聯接，該保護、驅動及控制單元包括高頻整流二極體FR104、低頻濾波元件C7、高低頻濾波元件C24、電阻RIO、R28、R20、場效應管Ql、光電耦合器OPl、0P2、二極體D8、電阻R3、R4、R5和濾波電容Cl I，對交流接觸器進行啟動控制、過電壓保護，對交流接觸器的啟動時間和工作電壓情況進行信號採集，並將採集的信號發送給所述單片機。
8.如權利要求I所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述啟動電源電路包括電阻器R2和電解電容C3，用於為交流接觸器提供80V 310V的啟動電源。
9.如權利要求4所述的交流接觸器節能保護裝置，其特徵在於所述電源模塊Ul採用VIPER22A型電源模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種交流接觸器節能保護裝置，包括一個單片機，用於交流接觸器啟動動作及啟動延時的控制，一個交流接觸器節能保護電路，其電壓輸出端一路與所屬單片機連接，為單片機提供穩定的低壓直流電源，另一路與交流接觸器連接，根據需要為交流接觸器提供其中啟動電源和穩定的工作電源，所述交流接觸器節能保護電路內設置低通濾波單元、低頻濾波單元、開關電源單元、直流輸出單元、直流電源單元、保護、驅動及控制單元和啟動電源電路。該節能保護裝置能夠使交流接觸器的啟動電壓降至80V，工作電壓降至3.5～5.5V，並從根本上解決了交流接觸器燒毀的問題，使交流接觸器的使用壽命大大延長，與現有技術相比，節能達99%以上。
文檔編號H02H7/22GK202634304SQ201220281549
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月15日 優先權日2012年6月15日
發明者李華, 劉敬言, 李書儉, 王修龐, 劉震宇, 陳金豪, 李偉, 劉洪宇, 塗睿, 李淼 申請人:河南省電力公司南陽供電公司