無觸點交流同步接觸器的製作方法
2023-12-05 11:36:16
專利名稱：無觸點交流同步接觸器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及交流輸配電網絡中的無功功率補償裝置，特別是一種防止電容器湧流的無觸點交流同步接觸器。
電容器是電力系統中的一種主要無功電源，用以吸收容性無功功率以實現對感性無功功率的補償，適宜分散裝設於用戶處，目前使用較普遍。使用中，可以採用雙向可控矽開關來控制電容器組的投入或切除。由於電網調節的需要，投切電容器組的操作相當頻繁。而電容器在投切過程中所造成的湧流比電容器正常工作的電流大幾十倍至幾百倍。不但對電容器本身壽命有影響，還會干擾電網電壓，使系統中其它電器設備損壞。因此，必須將湧流值限制在允許的範圍內。電容器投入時湧流產生的根本原因，是由於電容器上的殘留電壓與電網的即時電壓振幅和相位不等而造成的。以往採用機電式接觸器，電容投入會對電網產生尖峰脈衝電流，導致電容器耗損增加，壽命降低，接觸器本身也易損壞。在CN1042456中公開了一種無功功率補償裝置，通過一套複雜的微機系統實現其功能，這種裝置只能在電網電壓最大值時投入，且只能用於單向電容器。它本身不能作為一個獨立開關單獨使用，價格也較貴，使其應用受到限制。
本實用新型的目的是要避免現有技術中的上述不足之處，而提供一種在電容器投入時不產生湧流的無觸點交流接觸器，檢測線路簡單，響應速度快，適於頻繁操作，可供投切一仟伏以下電容器使用。
本實用新型採用的原理是利用一個檢測電路，隨時檢測電網電壓和電容器殘壓，在電網電壓與電容器殘壓相等的瞬間給出控制信號，使電容器投入運行。
本接觸器的具體結構除包括雙向可控矽開關、投切開關和穩壓電源外，其主要特徵在於該接觸器具有一個電壓比較器，它的兩個輸入端分別與處在可控矽開關兩側的相線端和被控電容器端相連，它的輸出端與雙向可控矽開關的控制極相連，當被比較的電壓相等時，觸發可控矽開關導通，實現無湧流投入。
為了使投切開關便於控制電壓比較器的投切狀態，可以將比較器的一個輸入端與光電耦合器相連，該光電耦合器的輸入端則與投切開關控制的觸發器相連。
以下結合附圖詳細描述本實用新型的實施例。
圖1是無觸點交流接觸器的電路原理圖。
圖2是該接觸器用於單相電容器的單相接線圖。
圖3是用於單相電容器的三相帶零線星形接線圖。
圖4是用於單相電容器的三相角形接線圖。
圖5是用於三相電容器的三角形接線圖。
參見圖1，電網相線A點的電壓經變壓器降壓後，次級主電源得到交流電壓，經二極體D5、D6整流和電容C3、C4濾波，再經穩壓管W5、W6穩壓後獲得穩壓電源1。它可向其它半導體器件提供土12伏電源。第二部分是檢測器，由R11、D7、C6、D8、W4、W3、R4、R5、R6、R7、和電壓比較器IC2組成。這是本原理圖的核心，圖中輸入端A直1接接相線，另一輸入端X接被控電容器。兩者之間被可控矽開關KP1隔離，X點處在開關KP1的輸出端。在KP1斷開時，A－X間的電壓就是電源電壓和電容器殘壓之差，稱為取樣電壓。把這個壓差送往由比較器或差分放大器等構成的電壓比較電路以找出壓差的過0時刻，此時電源電壓和電容器殘壓正好相等。圖中A－X間的電壓送到R11、W3、W4上，這裡W3和W4作為電壓限幅之用。上述兩個電壓分別經D8、R6和D7、R7送到電壓比較器IC2的兩個輸入端。比較器內部可通過一射極輸出器輸出，R21、R22為發射極電阻，當A－X間電壓不為零時，無論是正、負半波，R6後的電位都高於R7，比較器輸出都為高電平1，R21、R22上無電流，三極體G2不導通，可控矽KP1不導通。這裡D7、D8可使比較器在A－X間電壓的正負兩個半波時，輸出都為1。電容C6可將電壓相位略微推後，使操作更為即時。當A－X間電壓為零時，比較器輸出為低電平0，R21、R22上有電流，這個電流在R22上的分壓使G2導通，可控矽KP1的控制極電流就從陰極經控制極、R24、G2、到達－12V電源，KP1被導通，電容器投入。
第三部分是操作信號輸入埠，它由投切開關K、R16、R17、C8、R12－R15和R－S觸發器IC4組成。外界啟動、停止的投切信號由K輸入。K的切換使R－S觸發器翻轉，從而使光電耦合器IC3導通。當IC3導通時，它向IC2送入一個高電平使IC2輸出為1，從而使KP1關斷。當開關K轉換，IC3關斷時，比較器IC2就可在A－X電壓的過零點，反轉為低電平0，使G2導通，從而使雙向可控矽KP1導通，實現無湧流投入。此後控制極一直保留著觸發信號，直到接收切除命令時，檢測器才撤消觸發信號，可控矽在電流過零時自動關斷。R－S觸發器上還有供微機使用的接口。
第四部分是抗幹擾電路，由C1、R1、W1、W2、D1、D2、D3、D4、R2、R3、C2和電壓較器IC1組成。它是防止當電網電壓出現尖峰脈衝時IC2誤觸發，致使1誤導通而損壞。
第五部分是串聯可控矽KP2的附加器。即當可控矽KP1耐壓不夠需串聯KP2時而附加的一部分。它由G1、光電耦合器IC5，R20、R19、R23、G3、C5、D10－D13組成。當只用一個可控矽時，該附加電路可省去。
綜上所述可知，本裝置利用一個專門的檢測電路，隨時檢測電網電壓和電容器殘壓，當接到投入即合閘命令時，檢測器能在電網電壓與電容殘壓相等的瞬間向作為開關元件的雙向可控矽送出一個觸發脈衝，可控矽導通，從而實現電容器投入時不產生湧流。
本接觸器適合與各種無功功率自動補償器配套。使用中，每隻電容器配一個無觸點接觸器。這種接觸器不但適用於單相電容器，如圖2所示的單相接線法，圖3所示的三相帶零星形接線法和圖4的三相三角形接線法，而且適用於三相電容器的三角形接線法，如圖5所示。各圖中的主要元件為接觸器1，可控矽KP1和電容器3。從整體意義上講，可控矽KP1仍屬接觸器1的一個組成部分。
本實用新型的接觸器適於投切一仟伏以下電容器，與現有技術相比，具有如下優點1、本身是一個獨立開關器件，可以像一個普通交流接觸器那樣使用。
2、不論電容器的殘壓為多少，均可自動無湧流投入。由於不出現湧流，可以大大提高電容器的使用壽命，並可消除對電網的不利影響。
3、電容器響應時間短，一般小於20ms，適於頻繁操作，且本身帶有可與微機接口的電路，特別適合與各種無功功率自動補償器配合使用。
4、壽命長，不存在普通交流接觸器觸點易燒壞的問題。
5、不僅適用於單相電容器的各種接法，而且適用於三相電容器的三相接法等。
6、結構簡單，成本較低。
權利要求1.一種防止電容器發生湧流的無觸點交流同步接觸器，包括穩壓電源、雙向可控矽開關KP1和投切開關K，其特徵在於該接觸器具有一個電壓比較器IC2，它的兩個輸入端分別與處在開關KP1兩側的相線端A和被控電容器端X相連，它的輸出端與雙向可控矽開關KP1的控制極相連，當A-X間電壓相等時，觸發可控矽開關KP1導通。
2.如權利要求1所述的接觸器，其特徵在於所說的電壓比較器IC2內有一射極輸出器，其發射極電阻R22上的分壓供G2導通，G2的集電極與可控矽KP1的控制極相連。
3.如權利要求1或2所述的接觸器，其特徵在於所說的比較器IC2的一個輸入端與光電耦合器IC3相連，光電耦合器IC3的輸入端則與投切開關K控制的觸發器IC4相連，用於控制IC2的投切狀態。
專利摘要該接觸器包括穩壓電源、雙向可控矽開關和投切開關等，其特徵在於該接觸器具有一個電壓比較器，它的兩個輸入端分別與處在可控矽開關兩側的相線端A和被控電容器端X相連，它的輸出端與雙向可控矽開關的控制極相連。本裝置利用電壓比較器隨時檢測電網電壓和電容殘壓當A—X間電壓相等時，觸發可控矽開關導通。從而實現無湧流投入。該接觸器本身可作為一獨立開關使用，響應時間短一般小於20ms、適於頻繁操作。
文檔編號H02J3/18GK2132325SQ92206998
公開日1993年5月5日 申請日期1992年4月11日 優先權日1992年4月11日
發明者徐樹生 申請人:中國建筑西北設計院建築電氣研究所