CN102426985B - 无声节电式交流接触器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无声节电式交流接触器，包括依次串接于整流电路的正、负极之间的电阻R2、R3、电阻应变片R7、电阻R4和电容C1；D2的阳极与R2和R3的接点相连，D2的阴极与整流电路的负极相连；单向可控硅SCR的阳极与整流电路的正极相连，SCR阴极与交流接触器中的吸引线圈L1的一端相连，L1另一端与整流电路的负极相连；R3和R7的接点经R5与双基极二极管BT的第一基极相连，BT的第二基极与SCR的控制极相连，BT的发射极与R4和C1的接点相连。本发明利用R7阻值突变控制L1的供电，使其在通电初始具有大电流，使接触器衔铁的吸合。同时R7的阻值迅速增大，降低L1的电流并稳定在吸持状态。

Description

无声节电式交流接触器

技术领域

本发明涉及一种无声节电式交流接触器。

背景技术

交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它作为执行元件可以远距离频繁地自动控制电动机的启动和运转、反向和停止。根据产品的容量等级，能短时接通和分断超过数倍额定电流的过负载，每小时可以带电操作1200次，具有使用安全、价格较低等优点，在工矿企业、交通运输及自动控制系统中应用非常广泛；但也存在噪声大、寿命短等缺点。

现有的交流电磁式接触器由吸引线圈、铁芯、衔铁、触头系统、灭弧系统、躯壳或支持部分等组成。当线圈通电后，产生磁场，磁通经铁芯、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。与此同时，衔铁还受到反力弹簧的拉力，只有当电磁吸力大于弹簧反力时，衔铁才能可靠地被铁芯吸住；此时直接或通过杠杆原理使动触头与静触头接触，为接通电路提供条件。线圈失电后靠弹簧的反力使动触头恢复原位，使动触头与静触头分开，从而分断电路。

对于工业上广泛应用的交流接触器，存在着消耗电能、产生噪声的问题。交流接触器在交流控制中产生噪音的原因：交流接触器在交流控制运行时，由于交流电磁铁吸力是在最大值与最小值为零之间变化，当磁通经过零值时，铁芯对衔铁的吸力也为零；因此在每一个周期内，必然有某一段时间吸力小于弹簧反力，这时衔铁在反力作用下开始释放，而当吸力大于反力时，衔铁又被吸合，如此反复，衔铁产生振动并发出噪声。

交流接触器交流运行的能量损耗：由振动产生的一些不良后果，衔铁不能被铁芯紧紧吸牢，会在铁芯上产生振动发出噪声，使衔铁和铁芯极易磨损，并造成触头接触不良，产生电弧火花烁伤触头，缩短使用寿命，且噪声使人易感疲劳。为了消除衔铁不能被铁芯紧紧吸牢的问题，厂家在铁芯柱端面上嵌装1个短路铜环。此短路铜环相当于变压器的二次绕组。当电磁线圈通入交流电后，线圈电流产生磁通Φ1，短路环中产生感应电流I2而形成磁通Φ2，由于电流I1与I2的相位不同，所以Φ1与Φ2的相位也不同，即Φ1与Φ2不同时为零。这样，在磁通Φ1经过零时，Φ2不为零而产生吸力，吸住衔铁，使衔铁始终被铁芯而吸牢；铁芯损耗，短路环损耗占比重大，振动和噪声虽然减少，但是电能消耗较大，振动和噪声还是不能彻底消除。

如何解决上述问题，是本领域的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的无声节电式交流接触器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无声节电式交流接触器，其包括：桥式整流电路D1，依次串接于所述桥式整流电路D1的正、负极之间的第二电阻R2、第三电阻R3、电阻应变片R7、第四电阻R4和电容C1；一稳压二极管D2的阳极与所述第二电阻R2和第三电阻R3的接点相连，稳压二极管D2的阴极与所述桥式整流电路D1的负极相连；一单向可控硅SCR的阳极与所述桥式整流电路D1的正极相连，该单向可控硅SCR的阴极与交流接触器中的吸引线圈L1的一端相连，该吸引线圈L1的另一端与所述桥式整流电路D1的负极相连；第三电阻R3和电阻应变片R7的接点与一第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与一双基极二极管BT的第一基极相连，双基极二极管BT的第二基极与所述单向可控硅SCR的控制极相连，双基极二极管BT的发射极与第四电阻R4和电容C1的的接点相连，所述单向可控硅SCR的控制极串接一第六电阻R6后接所述桥式整流电路D1的负极；交流接触器中的衔铁和铁芯在吸合时适于挤压所述电阻应变片R7，以瞬间增大所述电阻应变片R7的阻值。

所述双基极二极管BT、第三电阻R3、电阻应变片R7、第四电阻R4、和电容C1构成组成驰张振荡器，驰张振荡器输出的脉冲信号在第六电阻R6上输出并加载到可控硅SCR的控制极上。

所述第二电阻R2和稳压二极管D2构成全波稳压电路。

上述交流接触器得电时，驰张振荡器启动并以较高的频率振荡，驰张振荡器中的双基极二极管BT的第二基极输出的脉冲信号在第六电阻R6上输出并加载到可控硅SCR的控制极上，并使可控硅SCR的导通角处于最大状态，吸引线圈(L1)所在回路的直流电流也处于最大值，从而使交流接触器的衔铁和铁芯瞬间吸合；在所述衔铁和铁芯吸合过程中，电阻应变片R7的阻值瞬间变大，从而瞬间加大了驰张振荡器中的RC电路的充放电时间常数，减少了电容C1的充电电流，促使驰张振荡器降低振荡频率，并使可控硅SCR的导通角度处于最小状态，吸引线圈L1上得到的直流电流处于最小值，该处于最小值的直流电流适于使交流接触器稳定在吸持状态。

本发明利用电阻应变片R7阻值的突变控制交流接触器的吸引线圈L1的供电，使其在通电初始具有较大的电流，保证接触器衔铁的吸合。随着衔铁和铁芯的吸合，电阻应变片R7的阻值迅速增大，控制吸引线圈L1的电流减小，最后稳定在吸持状态。采用单向可控硅SCR实现电流的切换，并利用其开关特性代替有触点开关，实现电流切换同时也可以利用其电流控制作用，控制吸引线圈L1的吸持电流。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明的交流接触器无声节电器具有的优点：1)无触点：采用在衔铁和铁芯在吸合时电阻应变片阻止突变的方式来控制可控硅的导通角，实现了交流接触器线圈的大电流启动、小电流吸合的无触点自动转换的功能。彻底消除了有触点开关的弊病，提高了安全可靠性，延长了使用寿命。2)节能：利用功率半导体器件的可控电流作用，提供低压吸持电流。进一步降低了电路损耗，节电效果显著。3)易于推广、结构简，体积小，成本低。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为实施例中的无声节电式交流接触器的电路原理图；第二电阻R2取60KΩ；第三电阻R3取100Ω；第四电阻R4为变阻器，取470KΩ；第六电阻R6取100Ω；电容C1取223pF。

具体实施方式

见图1，本实施例的无声节电式交流接触器，包括：桥式整流电路D1，依次串接于所述桥式整流电路D1的正、负极之间的第二电阻R2、第三电阻R3、电阻应变片R7、第四电阻R4和电容C1；一稳压二极管D2的阳极与所述第二电阻R2和第三电阻R3的接点相连，稳压二极管D2的阴极与所述桥式整流电路D1的负极相连；一单向可控硅SCR的阳极与所述桥式整流电路D1的正极相连，该单向可控硅SCR的阴极与交流接触器中的吸引线圈L1的一端相连，该吸引线圈L1的另一端与所述桥式整流电路D1的负极相连；第三电阻R3和电阻应变片R7的接点与一第五电阻R5相连，第五电阻R5的另一端的一端与一双基极二极管BT的第一基极相连，双基极二极管BT的第二基极与所述单向可控硅SCR的控制极相连，双基极二极管BT的发射极与第四电阻R4和电容C1的的接点相连，所述单向可控硅SCR的控制极串接一第六电阻R6后接所述桥式整流电路D1的负极；交流接触器中的衔铁和铁芯在吸合时适于挤压所述电阻应变片R7，以瞬间增大所述电阻应变片R7的阻值。

所述双基极二极管BT、第三电阻R3、电阻应变片R7、第四电阻R4、和电容C1构成组成驰张振荡器，驰张振荡器输出的脉冲信号在第六电阻R6上输出并加载到可控硅SCR的控制极上。第三电阻R3、电阻应变片R7、第四电阻R4和电容C1构成RC电路。

所述第二电阻R2和稳压二极管D2构成全波稳压电路。桥式整流电路D1的一对交流输入端之间设有过压保护电阻R1。第四电阻R4为变阻器。

本实施例中，桥式整流电路D1得电时，驰张振荡器启动时的振荡频率较高，可控硅SCR的导通角处于最大，吸引线圈L1所在回路的直流电流处于也最大。交流接触器中的衔铁和铁芯吸合时，电阻应变片R7因根据把衔铁和铁芯之间的吸合压力而阻值剧增，加大了中的RC电路的充放电时间常数，减少了C1充电电流，促使其振荡频率为1个工频周期内仅有1个脉冲输出，可控硅SCR的导通角度处于最小，吸引线圈L1上得到的直流电流处于最小(实测不规则的全波整流波形)，从而进一步降低了电路损耗，节电效果显著。实现了交流接触器线圈的大电流启动、小电流吸合的无触点自动转换的功能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种无声节电式交流接触器，其特征在于包括：桥式整流电路(D1)，依次串接于所述桥式整流电路(D1)的正、负极之间的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、电阻应变片(R7)、第四电阻(R4)和电容(C1)；一稳压二极管(D2)的阳极与所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的接点相连，稳压二极管(D2)的阴极与所述桥式整流电路(D1)的负极相连；一单向可控硅(SCR)的阳极与所述桥式整流电路(D1)的正极相连，该单向可控硅(SCR)的阴极与交流接触器中的吸引线圈(L1)的一端相连，该吸引线圈(L1)的另一端与所述桥式整流电路(D1)的负极相连；第三电阻(R3)和电阻应变片(R7)的接点与一第五电阻(R5)的一端相连，第五电阻(R5)的另一端与一双基极二极管(BT)的第一基极相连，双基极二极管(BT)的第二基极与所述单向可控硅(SCR)的控制极相连，双基极二极管(BT)的发射极与第四电阻(R4)和电容(C1)的接点相连，所述单向可控硅(SCR)的控制极串接一第六电阻(R6)后接所述桥式整流电路(D1)的负极；交流接触器中的衔铁和铁芯在吸合时适于挤压所述电阻应变片(R7)，以瞬间增大所述电阻应变片(R7)的阻值；

所述双基极二极管(BT)、第三电阻(R3)、电阻应变片(R7)、第四电阻(R4)和电容(C1)构成驰张振荡器；驰张振荡器输出的脉冲信号在第六电阻(R6)上输出并加载到所述单向可控硅(SCR)的控制极上；第三电阻(R3)、电阻应变片(R7)、第四电阻(R4)和电容(C1)构成RC电路；所述第二电阻(R2)和稳压二极管(D2)构成全波稳压电路；桥式整流电路(D1)的一对交流输入端之间设有过压保护电阻(R1)；第四电阻(R4)为变阻器；桥式整流电路(D1)得电时，驰张振荡器启动时的振荡频率高，所述单向可控硅(SCR)的导通角处于最大，吸引线圈(L1)所在回路的直流电流处于也最大；交流接触器中的衔铁和铁芯吸合时，电阻应变片(R7)因衔铁和铁芯之间的吸合压力而阻值剧增，加大了RC电路的充放电时间常数，减少了电容(C1)充电电流，促使其振荡频率为1个工频周期内仅有1个脉冲输出，所述单向可控硅(SCR)的导通角度处于最小，吸引线圈(L1)上得到的全波整流波形直流电流处于最小。