CN102412098A - 具有除故障锁的节能交流接触器 - Google Patents

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一种具有除故障锁的节能交流接触器，其动铁芯上固装有锁钩，静铁芯下方或上方安装有除故障锁，除故障锁的锁舌杆头部靠近锁钩中心线。锁体内有套上复位弹簧的连杆、连杆前端固连锁舌杆挡板、后端固连吸铁板，锁体后腔内装有开锁线圈及铁芯，开锁线圈与断相、短路故障自动清除电路连接。本发明能实现三相动触头的机械自锁，使接触器线圈在正常运行时不带电，提高接触器线圈使命寿命，节约电能和资源，在用电线路出现断相、短路故障时自动拉闸断电，具有巨大的经济和社会效益。

Description

具有除故障锁的节能交流接触器
技术领域
本发明涉及一种控制三相电路或三相电器合闸与断开用的电气开关设备，尤其是能自动清除断相、短路故障的自动保护开关装置。
背景技术
现有的各种三相电路中，都采用继电器自锁装置。当启动按钮开关按下再断开时，自锁装置继续维持接触器线圈通电，保证交流接触器的三相动触头处于闭合状态。也就是说，接触器线圈必须通电才能正常运行。其缺陷之一是接触器线圈消耗电能，据估算，为此全国每年损失电能70亿千瓦小时以上；缺陷之二是接触器线圈长期带电，线圈容易烧毁损坏，线圈变成了易损件，需经常更换维修，消耗大量的人力和资源，此外，当电路发生短路、断相等故障时，现有的交流接触器本身不会自动断开，缺乏自动保护功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有除故障锁的节能交流接触器，做到节约电能和资源，发生断相，短路故障时自动断开。
第一个技术方案适合配电房使用。本方案包括与动铁芯联动的三相动触头Q1、Q2、Q3和套在静铁芯上的接触器线圈KM1，接触器线圈KM1与启动按纽开关CA1串接后跨接在主电源上，动铁芯上固装有锁钩，静铁芯上方或上方安装有除故障锁，除故障锁的锁舌杆头部靠近锁钩中心线。
所述的除故障锁结构如下：锁体前部中心孔内安有锁舌杆及滚珠，锁体中部空腔内的连杆上套有复位弹簧，连杆前端与锁舌杆的挡板固连，连杆穿过间壁的后端固连吸铁板，锁体后部空腔内装有开锁线圈KM2及铁芯；KM2负端与继电器J1、J2的常开触头2、继电器J3、J4的常闭触头1串接，KM2正端与三相桥式整流器U1正极相连，三相桥式整流器U1负极与继电器J1-J4的动触头4串接，U1的三个输入端分别与相线A、B、C相连；在相线A、C分别套有电流互感器H1、H2，桥式整流器U2的一个输入端直接与H1次级线圈相连、另一个输入端经限流电位器W1与H1次级线圈相连，U2的两个输出端分别连接J1线圈两端；桥式整流器U3的一个输入端直接与H2次级线圈相连、另一个输入端经限流电位器W2与H2次级线圈相连，U3的两个输出端分别连接J2线圈两端，J1和J2线圈两端分别并联有二级管D、电阻R、电容C；J3的线圈触头3、5分别与相线C、B相连，J4的线圈触头3、5分别与相线B、A相连，停止按钮开关CA2一端接U1负极、另一端接KM2负端。
第一个技术方案的使用方法和工作原理如下：
1、合闸送电
首先根据变压器容量定好限流电位器W1、W2的限流标准，然后按下启动按钮开关CA1。接触器线圈KM1得电使静铁芯产生电磁力，吸引动铁芯动作。动铁芯一方面带动动触头Q1、Q2、Q3合闸，使三相电源通电；另一方面带动锁钩移动，锁钩在移动过程中先推动锁舌杆，锁舌杆则在复位弹簧作用下紧紧卡住锁钩。此时，虽然KM1因CA1的松开而失电，使静铁芯丧失电磁力，但是动铁芯不会在支撑弹簧的作用下复位，它因锁钩被锁舌杆卡住而不动作，即实现机械自锁，三相电源保持合闸状态。与之同时，继电器J3、J4的线圈都得电导通，它们的动触头4动作后倒向常开触头2，维持直流电不导通；由于正常情况下电流互感器H1、H2产生的电流不大，没有超过限流电位器W1、W2的限流标准，继电器J1、J2的动触头4都不动作，亦维持直流电不导通状态，因此开锁线圈KM2不导电，三相电路正常运行。
2、自动消除短路故障原理
不管三相电路A、B、C中任何两相短路，电流互感器H1或H2都会感应出一个比较大的超过限流电位器W1或W2限流标准的电流，这个电流使J1或J2线圈导通，J1或J2的动触头4与常开触头2闭合，来自U1的直流电使KM2导通，产生电磁力吸引除故障锁上的吸铁板往后移动，拉动锁舌杆后移，使锁舌杆松开锁钩，动铁芯则在支撑弹簧的作用下复位，带动三相动触头Q1、Q2、Q3断开，即三相电路自动拉闸而停止运行。
3、自动清除断相故障原理
不管三相电路A、B、C哪一相断开，都会造成电流互感器J3或J4线圈断电，使J3或J4的动触头4与常闭触头1闭合，来自U1的直流电使KM2导通，产生电磁力吸引除故障锁上的吸铁板往后移动，带动锁舌杆后移，使锁舌杆松开锁钩，动铁芯则在支撑弹簧的作用下复位，带动三相动触头Q1、Q2、Q3断开，即三相电路自动拉闸而停止运行。
如果按下停止按钮开关CA2，随时可以使KM2导通、三相电路自动拉闸断电。
第二个技术方案适合三相电器、特别是电动机使用。本方案包括与动铁芯联动的三相动触头Q1、Q2、Q3和套在静铁芯上接触器线圈KM1，启动按钮开关CA1一端经接触器线圈KM1接主电源相线A、另一端接继电器J1动触头4，J1的线圈触头5、常开触头2串接在主电源相线B上，J1的线圈触头3与主电源相线C相连。动铁芯上固装有锁钩，静铁芯下方或上方安装有除故障锁，除故障锁的锁舌杆头部靠近锁钩中心。
所述的除故障锁结构如下：锁体前部中心孔内安有锁舌杆及滚珠，锁体中部空腔内的连杆上套有复位弹簧，连杆前端与锁舌杆的挡板固连，连杆穿过间壁的后端固连吸铁板，锁体后部空腔内装有开锁线圈KM2及铁芯；KM2负端与继电器J2、J3、J4的常闭触头1、延时继电器SJ的常开触头6串接，KM2正端与三相桥式整流器U1正极及SJ的线圈触头2相连，U1负极与J2-J5的动触头4串接，U1的三个输入端分别与相线A、B、C相连；相线A、B上分别套有电流互感器H1、H2、相线C上套有电流互感器H3、H4，H1、H2、H3次级线圈两端分别与桥式整流器U2、U3、U4的两个输入端相连，U2、U3、U4的两个输出端分别与J2、J3、J4的线圈两端相连，桥式整流器U5的一个输入端直接与H4次级线圈相连，另一端经限流电位器W1与H4次级线圈相连，U5的两个输出端与J5的线圈两端相连，J2-J5的线圈两端分别并联有二级管D、电阻R、电容C，J5的常开触头连接SJ的线圈触头7，SJ的线圈触头7与动触头8连接；停止按钮开关CA2一端接U1负极、另一端接KM2负端。
第二技术方案的使用方法与工作原理如下：
1、合闸启动
首先将限流电位器W1调到三相电器(例如电动机)的最高允许电流标准，然后按下启动按钮开关CA1：这时主电源如果有一相缺电，都不能使接触器线圈KM1导电。当主电源三相都带电时，KM1得电使静铁芯产生电磁力，吸引动铁芯动作。动铁芯一方面带动动触头Q1、Q2、Q3合闸，使电动机旋转；另一方面带动锁钩移动，锁钩在移动过程中先推动锁舌杆，锁舌杆则在复位弹簧作用下紧紧卡住锁钩。此时，虽然KM1因CA1的松开而失电，使静铁芯丧失电磁力，但是动铁芯不会在支撑弹簧的作用下复位，它因锁钩被锁舌杆卡住而不动作，即实现机械自锁，三相电源保持合闸状态。与之同时，J2、J3、J4的线圈得电，动触头4都倒向常开触头2，维持直流电不导通；由于正常情况下H4的感应电流较小，未超过限流电位器W1的限流标准，J5的动触头4不动作，亦维持直流电不导通，因此开锁线圈KM2不导电，电动机正常运转。
2、自动清除断路故障原理
不管三相电源A、B、C中的哪一相断相，都会使该相线上安装的电流互感器(H1-H3中的一个)无电流，使相对应的继电器(J2-J4中的一个)线圈失电，该失电的继电器动触头4与常闭触头1闭合，来自U1的直流电使KM2导通，产生电磁力吸引除故障锁上的吸铁块往后移动，带动锁舌杆后移，使锁舌杆松开锁钩，动铁芯则在支撑弹簧的作用下复位，带动三相动触头Q1、Q2、Q3断开，使电动机停止运转。
3、自动清除短路故障原理
不管三相电源A、B、C中的哪两相短路，都会使电流互感器H4的感应电流急聚增加而超过限流电位器W1的限流标准，使继电器J5动触头4与常开触头2闭合，时间集电器SJ的线圈被导通，当SJ延时一段时间后，其动触头8与常开触头6闭合，来自U1的直流电使KM2导通，产生电磁力吸引锁舌杆后移，使锁舌杆松开锁钩，动铁芯复位，带动三相动触头Q1、Q2、Q3断开，使电动机停止运转。
如果按下停止按纽开关CA2，随时可以使KM2导通，电动机停止运转。
与已有技术相比，本发明有下列特点：
1、节约电能和资源，具有巨大的经济和社会效益。
本发明能实现三相动触头的机械自锁，使接触器线圈在正常运行时不带电。这样一来，一方面能减少电能消耗，每年全国可节约电能70亿千瓦小时以上，另一面提高了接触器线圈使用寿命，不易烧毁，无需经常更换，既减少维护成本，又节约宝贵的铜资源及绝缘材料。
2、用电线路出现断相、短路故障时自动拉闸断电，具有消除故障功能，避免故障对其它电器备造成损害和影响人畜的安全。
值得一提的是，本发明可与现有的各种自动化设备配套使用。
附图说明
图1是立式具有除故障锁的节能交流接触器机械部分结构示意图
图2是倾斜式具有除故障锁的节能交流接触器机械部分结构示意图。
图3是多线圈式具有除故障锁的节能交流接触器机械部分结构示意图。
图4是配电房用具有除故障锁的节能交流接触器电路图
图5是三相电器用具有除故障锁的节能交流接触器电路图
具体实施方式
实施例一
如图1所示，套有接触器线圈KM1的山字形静铁芯2开口朝上固定在支撑板5上，支撑弹簧6使动铁芯1位于静铁芯2上方，三相动触头Q1、Q2、Q3以联动方式与动铁芯1固联为一体，锁钩3的杆身上端固定在动铁芯1下方中央，其杆身穿过静铁芯2中心孔和支承板5上的通孔，支承板5下方安装有除故障锁4，除故障锁4的锁舌杆41头部靠近铁钩3中心线。
除故障锁4机械部分结构如下：锁体40前部槽心孔内安有锁舌杆41及滚珠42，锁体40中部空腔内的连杆43上套有复位弹簧44，连杆43前端与锁舌杆的挡板45固连，连杆43穿过间壁46的后端固连吸铁板47，锁体40后部空腔内装有开锁线圈KM2及铁芯48。
在本实施例中，除故障锁4电气部分结构如图4所示，它与上文叙过的第一技术方案完全相同，此处不再赘述。
实施例二
本实施例与例一基本相同，不同的是除故障锁4电气部分结构如图5所示，它与上文叙述的第二技术方案完全相同，此处不再赘述。
实施例三
如图2所示，套有接触器线圈KM1的山字形静铁芯2开口朝一侧，固定在支撑板5上，动铁芯1与静铁芯2内侧下端互相铰接，三相动触头Q1、Q2、Q3以联动方式与动铁芯1固联为一体，锁钩3的杆身固定在动铁芯1上方，除故障锁4固定在静铁芯2上方，除故障锁的锁舌杆41头部靠近处于水平状态的锁钩3中心线，动、静铁芯之间安有支撑弹簧6。在本实施例中除故障锁4的结构与例一完全相同。
实施例四
本实施例与例三基本相同，不同的是除故障锁4的电气部分采用图5所示的结构，它与上文叙述的第二技术方案完全相同，此处，不再赘述。
实施例五
如图3所示，至少两个套有接触器线圈KM1的静铁芯2固定在支承板5上，支承弹簧6使动铁芯1位于静铁芯2上方，三相动触头Q1、Q2、Q3以联动方式与动铁芯1固联为一体，锁钩3的杆身上端固定在动铁芯下方中央，其杆身穿过支承弹簧6和支承板5上的通孔，支承板5下方安装有除故障锁4，除故障锁4的锁舌杆41头部靠近锁钩3中心线。在本实施例中，除故障锁4的结构与例一完全相同。
实施例六
本实施例与例五基本相同，不同的是除故障锁4的电气部分采用图5所示的结构，它与上文叙述的第二技术方案完全相同，此处不再赘述。

Claims (2)

1.一种配电房用具有除故障锁的节能交流接触器，包括与动铁芯(1)联动的三相动触头Q1、Q2、Q3和套在静铁芯(2)上的接触器线圈KM1，其特征在于接触器线圈KM1与启动按钮开关CA1串接后跨接在主电源上，动铁芯(1)上固装有锁钩(3)，静铁芯(2)下方或上方安装有除故障锁(4)，除故障锁(4)的锁舌杆(41)头部靠近锁钩(3)中心线；所述的除故障锁(4)结构如下：锁体(40)前部中心孔内安有锁舌杆(41)及滚珠(42)，锁体(40)中部空腔内的连杆(43)上套有复位弹簧(44)，连杆(43)前端与锁舌杆(41)的挡板(45)固连，连杆(43)穿过间壁(46)的后端固连吸铁板(47)，锁体(40)后部空腔内装有开锁线圈KM2及铁芯(48)；KM2负端与继电器J1、J2的常开触头2、继电器J3、J4的常闭触头1串接，KM2正端与三相桥式整流器U1正极相连，三相桥式整流器U1负极与继电器J1-J4的动触头4串接，U1的三个输入端分别与相线A、B、C相连；在相线A、C上分别套有电流互感器H1、H2，桥式整流器U2的一个输入端直接与H1次级线圈相连、另一个输入端经限流电位器W1与H1次级线圈相连，U2的两个输出端分别连接J1线圈两端；桥式整流器U3的一个输入端直接与H2次级线圈相连、另一个输入端经限流电位器W2与H2次级线圈相连，U3的两个输出端分别连接J2线圈两端，J1和J2线圈两端分别并联有二级管D、电阻R、电容C；J3的线圈触头3、5分别与相线C、B相连，J4的线圈触头3、5分别与相线B、A相连，停止按钮开关CA2一端接U1负极、另一端接KM2负端。
2.一种三相电器用具有除故障锁的节能交流接触器，包括与动铁芯(1)联动的三相动触头Q1、Q2、Q3和套在静铁芯(2)上的接触器线圈KM1，其特征在于启动按纽开关CA1一端经接触器线圈KM1接主电源相线A、另一端接继电器J1动触头4，J1的线圈触头5、常开触头2串接在主电源相线B上，J1的线圈触头3与主电源相线C相连；动铁芯(1)上固装有锁钩(3)、静铁芯(2)下方或上方安装有除故障锁(4)，除故障锁(4)的锁舌杆(41)头部靠近锁钩(3)中心线；所述的除故障锁(4)结构如下：锁体(40)前部中心孔内安有锁舌杆(41)及滚珠(42)，锁体40中部空腔内的连杆(43)上套有复位弹簧(44)，连杆(43)前端与锁舌杆(41)的挡板(45)固连，连杆(43)穿过间壁(46)的后端固连吸铁板(47)，锁体(40)后部空腔内装有开锁线圈KM2及铁芯(48)；KM2负端与继电器J2、J3、J4的常闭触头1、延时继电器SJ的常开触头6串接，KM2正端与三相桥式整流器U1正极及SJ的线圈触头2相连，U1负极与J2-J5的动触头4串接，U1的三个输入端分别与相线A、B、C相连；相线A、B上分别套有电流互感器H1、H2，相线C上套有电流互感器H3、H4，H1、H2、H3次级线圈两端分别与桥式整流器U2、U3、U4的两个输入端相连，U2、U3、U4的两个输出端分别与J2、J3、J4的线圈两端相连，桥式整流器U5的一个输入端直接与H4次级线圈相连、另一端经限流电位器W1与H4次级线圈相连，U5的两个输出端与J5的线圈两端相连，J2-J5线圈两端分别并联有二级管D、电阻R、电容C，J5的常开触头连接SJ的线圈触头7，SJ的线圈触头7与动触头8连接；停止按钮开关CA2一端接U1负极、另一端接KM2负端。
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