CN1022073C - 负载电流自持的交流接触器控制装置 - Google Patents

Abstract

负载电流自持的交流接触器控制装置，特别适用于交流接触器所控制的负载为电动机的场合，起动时控制电源由一次回路主电源经整流后向接触器的吸引线圈供电，吸合后立即转接到负载电流供电即由反应负载一相或多相电流的电流变压器经整流后持续向吸引线圈供电，为实现可靠转换在吸引线圈上并联储能电容器。负载电流自持方式不会因起动压降而减小吸力，接触器后面短路时不会误切短路电流，短时断电时仍能保持吸合。且工作可靠，延长寿命，节能、无噪音。

Description

本发明涉及一种负载电流自持的交流接触器控制装置，对于交流接触器控制的负载为电动机时特别适用。

在申请号为88205508.9、公告号为CN2040671    U、申请人为王东的实用新型专利申请说明书中曾公开了一种交流接触器无声节电线圈，其中的交流接触器的吸引线圈JC在接通时由电源电压经整流装置供电，但在保持时则电源经电源变压器降压并整流后向该吸引线圈JC供电。可作到无声节电，但该交流接触器的控制装置存在下列问题：

（1）交流接触器一般装在电动机旁，但当其远离电源变压器时，由于电动机有很大的起动电流（一般为电动机额定电流的6-7倍），通过供电线路产生电压降，使得施加在交流接触器端头上的电压往往达不到85%额定电压的要求，以致不能保证交流接触器可靠吸合，且起动时，接触器因吸力不足而引起触头抖动、烧毛，甚至烧坏电动机。

（2）当电动机回路发生短路时，电压几乎降到零，吸引线圈失去吸力，使得主触头在短路时立即断开，接触器因切断短路电流而遭损坏，根据接触器的技术标准，只允许切断负载电流和起动电流，短路电流应由该回路的短路保护装置（一般为熔断器）来切除。

（3）运行中发生短时（一般在0.5秒以内）断电时，例如电力系统主保护在0.2秒内切除短路故障，工作电源与备用电源之间的转换等等，接触器会发生低电压误释放。而在已有技术中一般为了获得断电延时功能，都需另加长带电的直流电磁继电器或长带电的交流时间继电器，利用其延时断开的常开接点与吸引线圈回路中自保持接点并 联的方式来获得。这种方式在短时断电时接触器实际上是断开的，电源电压在延时范围内恢复时，接触器需重新吸合。在电动机成组自起动时电压一般达不到85%以上，因此接触器可能吸不上。

本发明的主要目的即在于克服上述有关（1）、（2）和（3）中的缺点而提供一种工作可靠的交流接触器控制装置。

本发明的另一目的还在于提供一种工作可靠、技术先进、性能优越的具有断相保护功能的交流接触器控制装置。

本发明提供的一种负载电流自持的交流接触器控制装置，特别适用于交流接触器控制的负载为电动机的场合，上述交流接触器控制装置包括具有吸引线圈、一次回路中的主触头及二次回路中的常闭辅助触头的交流接触器，可使交流接触器接通和断开的操作装置（按钮或开关），交流变换为直流的第一、第二整流装置，反应一相或多相负载电流的第一电流变压器以及储能电容器等。在接通交流接触器时，二次控制电源由一次回路中主触头前面的电源侧抽取，经接触器的常闭辅助触头、接通操作装置、第一整流装置向吸引线圈和储能电容器同时供电。当接触器主触头接通负载后立即由反应一相或多相负载电流的第一电流变压器经第二整流装置持续向吸引线圈和储能电容器供电，同时通过其常闭辅助触头立即切除原先的二次控制电源。在断开交流接触器时，只要用断开操作装置切断第一电流变压器的供电回路即可实现。

本发明提供的另一种负载电流自持的交流接触器控制装置，除具有上述负载电流自持的交流接触器控制装置的上述的所有内容外（即包括适用范围、设备组成、控制电源抽取、操作过程等），同时在其余二相上分别设置反应负载电流的第二、第三电流变压器，各自向一只电压继电器供电。其常开接点串联接于第一电流变压器的输出回路。当三相中同时有负载电流通过时，电压继电器的常开接点闭合，第一 电流变压器的输出电能可送到吸引线圈，使接触器保持在接通状态。当三相中任一相发生断相时，有一相的负载电流为零，相应的电流变压器的输出即为零，则将导致吸引线圈失电，从而使接触器的主触头断开，可靠地实现断相保护。

以下结合附图对本发明的最佳实施例进行详细说明。其中：

图1为本发明的第一实施例的原理接线图;

图2为本发明的第二实施例的原理接线图;

图3为第二、第三电流变压器的典型特性曲线图。

参见图1，交流接触器包括吸引线圈K，三相主触头11-12，21-22，31-32，常闭辅助触头41-42。ON为接通操作装置（按钮或开关），例如为含常开接点的按钮。V₁为第一整流装置，例如为一整流二极管。R为限流电阻。常闭辅助触头41-42的一端与吸引线圈的A₁端相连，常闭辅助触头41-42的另一端则与三相电源中的一相例如L₃相连。接通操作按钮ON的一端与三相电源中的另一相例如L₁相连，接通操作按钮ON的另一端则与整流二极管V₁的一端相连，整流二极管V₁的另一端与限流电阻R的一端相连，限流电阻R的另一端则与吸引线圈K的A₂端相连。交流接触器的三相主触头11-12、21-22、31-32分别串联连接在三相电源L₁、L₂、L₃和负载（例如电动机M）之间。在任何一相上例如L₁线上设置反应负载电流的第一电流变压器T₁，且以负载电流线穿越铁芯为其初级线圈，在铁芯的次级线圈上可感应与该相负载电流有关的交流饱和电压，该交流饱和电压经第二整流装置（例如桥式整流器V₂）整流后送给储能电容器C₁，同时经断开操作装置（按钮或开关、例如为含常闭接点的按钮OFF）送给交流接触器的吸引线圈K。

本发明的第一实施例的控制过程是，当进行接通操作时，按下按钮ON，一次回路的主电源经整流二极管V₁、限流电阻R、按钮OF F的常闭接点向储能电容器C₁充电，同时也给接触器的吸引线圈K供电，吸引线圈的衔铁吸合。接触器接通后，其主触头11-12、21-22、31-32闭合，接通负载的电源。当负载为电动机时，电动机起动，负载电流在第一电流变压器T₁的次级线圈上感应出交流电压，经第二整流装置例如桥式整流器V₂进行整流，持续对吸引线圈K供电。吸引线圈K吸合时其常闭辅助触头41-42断开，使吸引线圈立即与一次回路的主电源脱离。在吸引线圈的供电电源转换瞬间，有一个断电间隙，由于储能电容器C₁的存在，保证了吸引线圈供电的连续性。当进行断开负载或使电动机停止运行时按下按钮OFF，断开吸引线圈电路，使接触器的主触头断开，从而切断负载的电源。储能电容器C₁的作用，除在吸引线圈供电电源转换时保证供电的连续性外，还具有断电延时释放功能使得在短时断电时防止接触器误释放。

第一电流变压器产生的交流饱和电压可通过适当地选用铁芯材料和结构尺寸，使得初级电流在额定电流的25%左右以上时达到饱和，并使吸引线圈的吸力达到额定吸力的85%以上，这样可保证电动机从空载到满载变化时吸引线圈的吸力都可在额定吸力附近不大的变化范围内变化。

参见图2、图3。图2为本发明的第二实施例的原理线路图。在图2中除和图1相同的部分外还可以在断开操作按钮OFF上增设一付常开接点与储能电容器C1两端并联，当按下按钮OFF时，其常开接点可使储能电容器C1短路加速放电。

另外，在电源相线L₂、L₃上分别设置第二、第三电流变压器T₂、T₃，并设置分别与第二、第三电流变压器T₂、T₃的次级线圈相连的第一、第二电压继电器K₁、K₂。其常开接点串联接于第一电流变压器T₁的输出回路。第二、第三电流变压器T₂、T₃要求当其初级电流在25%-100%的额定电流范围内变化时，输出电压的变化将在次级额定电压 的85%-110%范围以内。其典型特性曲线如图3所示。因此在正常运行时第二、第三电流变压器T₂、T₃的输出电压可使第一、第二电压继电器K₁、K₂可靠动作，其相应的常开接点处于闭合位置，因此第一电流变压器T₁的输出电能送到吸引线圈，接触器吸合，保持在接通状态。当三相中有一相断线无电流时，第一、第二、第三电流变压器T₁、T₂、T₃中有一个输出电压为零，从而直接切断或通过第一、第二电压继电器的常开接点切断桥式整流电路V₂的电源而使交流接触器的吸引线圈断电，接触器断开，起到断相保护的作用。

本发明的控制装置不仅有无噪音、节能、吸引线圈温升低等优点，还具有下列优点，即

（1）由于改变了吸引线圈的吸持方式，使得吸引线圈的吸力不会因电动机起动电流在供电线路上引起电压降而减小，相反，起动电流越大，吸力也随之增大，保证了接触器在电动机起动时可靠地闭合。

（2）在负载回路（包括电动机回路）发生短路时，短路电流会促使接触器的吸引线圈吸力增大，保证了接触器不致因误切断短路电流而造成损坏，而让短路保护电器（如熔断器或空气断路器等）来切断短路电流。

（3）短时断电时能使接触器保持在吸合状态。由于吸引线圈采用了直流供电，适当选用不同的储能电容值可以非常方便地获得不同的断电延时释放要求，以满足各种重要电动机对断电延时的不同要求。

（4）具有反应断相运行状态比热继电器优越得多的断相保护功能。电动机运行在空载到满载的任何状态下发生断相，均能立即切除电动机。

对以上的最佳实施例进行适当变换是完全可能的。第一整流装置和第二整流装置可用半波整流也可用桥式整流;使接触器断开的操作按钮OFF可连接在负载电流自持电路的其它任何位置，同样地继电 器K₁、K₂的常开接点除串接在第一电流变压器T₃的输出端外，也可接到第二整流装置V₂的输出回路，限流电阻R也可以不用，接通接触器的交流控制电源除可取自电源L₁、L₃（此时所取的交流电压为线电压380伏）外，也可以取自L₂、L₃和L₁、L₂。显然也可以取自任一相电压（即L₁、L₂、L₃中任一相对中性线的电压，即220V）。负载除电动机外，显然也可以是三相电阻丝加热器等其它负载。又图1中的第一电流变压器T₁反应三相中某一相负载的电流，再将电流变压器T输出的电压经整流装置V₂向吸引线圈K供电的，但也可以在每相中或任意两相中都设置一类似的电流变压器，再将这些电流变压器的输出与桥式整流装置或半波整流装置等相连，并以此整流装置的输出作为吸引线圈的保持电压，从而使电流变压器可反应多相负载电流。

Claims (7)

1、一种交流接触器控制装置，特别适用于交流接触器控制的负载为电动机的场合，上述交流接触器具有吸引线圈、一次回路的主触头、二次回路中的常闭辅助触头，上述交流接触器控制装置，包括可使交流接触器接通并包含常开接点的接通操作装置，可使交流接触器断开并包含常闭接点的断开操作装置，将交流变换为直流的第一和第二整流装置，在接通交流接触器时，由一次回路中主触头前面的电源侧抽取二次控制电源，并经交流接触器的常闭辅助触头、接通操作装置、第一整流装置向其吸引线圈供电；其特征在于还设有响应至少一相的负载电流的第一电流变压器，当接触器的主触头接通负载后，立即由上述第一电流变压器，经第二整流装置及上述断开操作装置的常闭接点持续向其吸引线圈提供自保持电压，同时通过上述常闭辅助触头立即切除原先的二次控制电源，在断开交流接触器时，用断开操作装置切断第一电流变压器的供电，且在第二整流装置的直流输出端并联一储能电容器。

2、如权利要求1所述的控制装置，其特征在于上述第一电流变压器直接以负载电流线为初级线圈，次级线圈产生的电压在25%左右以上负载电流时具有明显的饱和特性，以实现负载电流自持。

3、如权利要求1所述的控制装置，其特征在于上述第一整流装置和第二整流装置为半波或全波整流电路。

4、如权利要求1所述的控制装置，其特征在于上述断开操作装置还设有一与上述储能电容器并联的常开接点，它可在进行断开操作时使上述储能电容器两端的电压放电。

5、如权利要求1所述的控制装置，其特征在于在其余两相负载线上分别设置第二电流变压器和第三电流变压器，并在第二电流变压器和第三电流变压器的输出端上分别并接第一、第二继电器的线圈，第一、第二继电器的常开触点串联在第二整流装置的输入或输出电路中，当三相中任一相发生断相时，则相应的电流变压器的输出为零，从而都能使交流接触器的吸引线圈失去自保持电压，使交流接触器切除负载。

6、如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，上述第一电流变压器当初级电流在25%左右时，交流接触器吸引线圈产生的吸力能达到额定吸力的85%以上。

7、如权利要求5所述的控制装置，其特征在于上述第二、第三电流变压器当初级电流在25%-100%的额定电流范围内变化时，其输出电压在次级额定电压的85%-110%范围内变化。

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