CN102637554B

CN102637554B - 一种用于交流接触器的变频单元

Info

Publication number: CN102637554B
Application number: CN201210138252.1A
Authority: CN
Inventors: 汪孟金
Original assignee: 宁波市镇海华泰电器厂
Current assignee: Shishi Kurui Electrical Co Ltd
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: CN102637554A

Abstract

一种用于交流接触器的变频单元，其特征在于：所述的变频单元为四端口网络，其由第一输入端（N1）、压控开关电路、第一输出端（P1）、储能电路、第二输出端（P2）、第二输入端（N2）依次串联后组成；所述的变频单元的第一输入端（N1）、第二输入端（N2）分别与AC电压的第一端（S1）、第二端（S2）相连接,第一输出端（P1）、第二输出端（P2）分别与交流接触器中的励磁线圈（L）的第一端（A1）、第二端（A2）相连接；所述变频单元的所述的第二输出端（P2）、储能电路的一端、励磁线圈（L）的第二端（A2）及第二输入端（N2）还与公共端（E）相连接。

Description

一种用于交流接触器的变频单元

技术领域

本发明涉及低圧电器领域，尤其涉及一种采用频率变换技术、具有节约电能功能的变频式节电交流接触器中所采用的变频单元。

背景技术

交流接触器是一种应用非常广泛的低压电器。其工作原理是利用电磁铁带动动触点（动合触点）与静触点（动断触点）闭合或分离，达到接通或切断电路的目的。它适用于起动或控制三相感应电动机和其它用电设备。

图1为传统的交流接触器的工作原理图。这种传统的交流接触器主要由动铁芯、静铁芯、励磁线圏、复位弹簧、动断触点、动合触点组成。当励磁线圏接通AC220V、AC110V或AC380V电压（以下通称AC220V、AC110V或AC380V为AC电压或励磁电源）时，动铁芯受励磁线圏产生的磁力的作用而与静铁芯闭合，与动铁芯联动的动合触点也随之闭合，外电路便通过此动合触点而接通；当励磁线圏上的AC电压断开时，动铁芯失磁并受复位弹簧的作用而与静铁芯分离，动合触点复位断开，外电路便随之被切断。

综上所述，这种传统的交流接触器的工作过程可分为“吸合”、“吸持”、“复位”三个阶段：

1、吸合：励磁线圏与AC电压接通，动、静铁芯吸合。在此阶段，为克服动铁芯的惯性和复位弹簧的弹力，励磁电源必须提供较大的功率（以下称此功率为“吸合功率”），动、静铁芯才能互相吸合；

2、吸持：励磁线圏继续与AC电压接通，动、静铁芯继续保持吸合的状态。在此阶段，励磁电源只须提供较小的功率（以下称此功率为“吸持功率”），动、静铁芯也能继续吸合。若在此阶段，励磁电源提供过大的吸持功率，将造成电能浪费并导致交流接触器不应有的发热升温；

3、复位：励磁线圏断开AC电压，动、静铁芯“复位”分离。

交流接触器的用途千差万别，结构也千差万别，但它们的工作原理均与图1相同。

传统的交流接触器由于吸合与吸持阶段励磁线圏中均通以相同的AC电压，因此存在以下的严重缺点：

1、无谓的耗电：前已述，在吸合和吸持阶段，传统的交流接触器的励磁线圏中均通以“相同的”AC电压，使吸持功率过大，造成了无谓的电能损耗；

2、发热：无谓的电能损耗所伴生的恶果是“升温发热”，严重时，甚至会烧毁传统的交流接触器的励磁线圏；

3、功率因素（Power facter）低：传统的交流接触器的励磁线圏与励磁电源之间，不可避免地存在电能交换，导致其之功率因素仅0.5左右；

4、吸合动作的优劣“凭运气”：当励磁线圏接通AC电压的时刻，AC电压的瞬时值较高时，所述的传统交流接触器强力吸合；相反，所述的励磁线圏接通AC电压的时刻，AC电压的瞬时值较低时，所述的传统交流接触器则滞钝吸合，在此情况下，其动合触点或动断触点就可能因打火严重而烧毁。

针对传统的交流接触器存在的严重缺点，电子、电器行业内的技术人员研究、设计了多种用于改善传统的交流接触器性能的“节电线路”、“节电器”、“节能交流接触器”。中国专利申请号为97216246.1的“高效节能交流接触器”、申请号为94202133.9的“节能交流接触器装置”、申请号为201010144412.4的“一种节能交流接触器”公开了各自专利申请人的研究成果；杭州、常州、珠海等地的院校或厂商也有用于改善传统交流接触器性能的“节电器”问世。

上述的现有技术的确为改善传统交流接触器的性能，作出了有益的探索并取得了一定的成就，但普遍存在以下的缺陷：

1、结构复杂，难以实施；

2、所用的电子器件太多，电子线路太复杂；采用单片机控制的“交流接触器节电器”则易受交流接触器本身或电机等电器的电磁干扰而导致内部程序执行错误、产生“飞跳”误控，此误控在某些场合会酿成大祸！

3、实施生产的产品售价太高，例如广东省珠海市某有限公司生产的QXJB型交流接触器节电器的售价高达1500元/台！小型的交流接触器的售价才二十多元，中型的交流接触器的售价也只有几百元，如此昂贵的“QXJB型交流接触器节电器”将使用户寥寥。

4、由于电子线路复杂，所用的电子器件多，因此，交流接触器的节电控制部份难以与交流接触器集成为一体，所述的节电控制部份需另设一个盒子，造成用户安装不便、接线麻烦。

正是由于现有技术存在以上缺陷，所以出现了以下的情况：“目前我国节电型交流接触器已经有一定的市场，但还不够普及，传统型交流接触器目前在用户使用上占主导地位。主要原因是节电型接触器价格较贵，用户在一次性投入上还不能接受，有待于国家在节能型接触器的推广上加大政策力度，促进节能型接触器的广泛应用”（参考文献1：钱金川等，交流接触器节能技术综述，中国电子商情，2011年第4期）。

针对现有技术的现状，本发明要迖到的目标是：

1、秉着“至精必须至简，唯有简单实用才能长久流传”的出发点，应用电子技术，设计一种电子线路尽量简单的、所用器件尽量少的、价格尽量廉的、性能超过现有技术的、“至精至简”的节电交流接触器专用的“变频单元”；

2、该至精至简的“变频单元”可用于改造在线使用的传统交流接触器，使这些交流接触器升級成为“变频式节电交流接触器”；

3、该至精至简的“变频单元”也可集成到将要生产的传统交流接触器中，使交流接触器的制造商生产出与“变频单元”一体化的新型的“变频式节电交流接触器”。

发明内容

为了达到上述目标，本发明公开了一种用于交流接触器中的变频单元，其特征在于：所述的变频单元为四端口网络，其由第一输入端（N1）、压控开关电路、第一输出端（P1）、储能电路、第二输出端（P2）、第二输入端（N2）依次串联后组成；所述的变频单元的第一输入端（N1）、第二输入端（N2）分别与AC电压的第一端（S1）、第二端（S2）相连接，第一输出端（P1）、第二输出端（P2）分别与交流接触器中的励磁线圈（L）的第一端（A1）、第二端（A2）相连接；所述变频单元的所述的第二输出端（P2）、储能电路的一端、励磁线圈（L）的第二端（A2）及第二输入端（N2）还与公共端（E）相连接。

所述的AC电压的第一端（S1）与第二端（S2）可以互易连接端口，所述的励磁线圈的第一端（A1）与第二端（A2）端可以互易连接端口。

所述的变频单元中的所述压控开关电路包括单向晶闸管（SCR）及触发电阻（R）两部分，所述触发电阻（R）的一端连接单向晶闸管（SCR）的阳极（A），另一端连接单向晶闸管（SCR）的控制极（G）；单向晶闸管（SCR）的阳极（A）与阴极（K）分别连接第一输入端（N1）与第一输出端（P1）；所述储能电路为储能电容器（C），该储能电容器（C）与励磁线圈（L）并联连接，其一端接变频单元的第一输出端（P1）、另一端接变频单元的第二输出端（P2）。

所述的单向晶闸管（SCR）可采用BT151-500R、BT151-650R或BT151-800R，所述触发电阻（R）为阻值可调电阻器，其阻值调节范围是33KΩ至51KΩ;所述储能电容器（C）为电容值可调的电容器，其电容值的调节范围是：0.3μf至0.6μf。

所述的变频单元对随机接通的AC电压具有自动鉴别的功能：当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft＜u1时，其输出的电压u_L=0；当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft≥u1时，其输出的电压u_L ≥u1。

所述的单向晶闸管SCR开始导通的时刻t1及导通角Q由触发电阻R的阻值决定：触发电阻R的阻值变小时，所述的t1提前、所述的导通角Q随之变大；反之，触发电阻R的阻值变大时，所述的t1推后，所述的导通角Q随之变小。

所述的单向晶闸管SCR开始导通时的AC电压的瞬时值u1与触发电阻R的阻值直接相关：触发电阻R的阻值变小时，所述的AC电压的瞬时值u1随之减小；相反，触发电阻R的阻值变大时，所述的AC电压的瞬时值u1随之变大。

所述的单向晶闸管SCR导通时，所述的储能电容C、励磁线圈L充电储能；在单向晶闸管SCR关断的时域内，储能电容C、励磁线圈L发生频率为fb的阻尼振荡；所述的阻尼振荡的频率fb与储能电容C的电容值直接相关：储能电容C的电容值增大时、阻尼振荡的频率fb降低；反之，储能电容C的电容值减小时、阻尼振荡的频率fb升高。

所述的阻尼振荡的包络线的斜率与储能电容C的电容值直接相关：储能电容C的电容值增大时，所述的包络线的斜率减小；反之，储能电容C的电容值减小时，所述的包络线的斜率增大。

所述的阻尼振荡在相关时域的平均功率与储能电容C的电容值直接相关：储能电容C的电容值越大，所述的平均功率也越大；反之，储能电容C的电容值越小，所述的平均功率也越小。

理论分析和实验样机的长时间的运行结果（本发明仅有三个电子元件，样机很容易做）均证明，应用本发明，可以取得以下有益效果：

1、价廉：本发明中用于改进传统交流接触器性能的至精至简的“变频单元”，仅有单向晶闸管SCR、储能电容C、触发电阻R三个电子元件，总成本小于0.8元人民币。仅花0.8元钱，就可使传统交流接触器提升为优良性能的“变频式节电交流接触器”，解决了参考文献1所揭示的问题：“目前我国节电型交流接触器已经有一定的市场，但还不够普及，传统型交流接触器目前在用户使用上占主导地位。主要原因是节电型接触器价格较贵，用户在一次性投入上还不能接受，有待于国家在节能型接触器的推广上加大政策力度，促进节能型接触器的广泛应用”，为节电型交流接触器大面积推广创造了条件；

2、物美：上述三个电子元件的体积均纤小，可将它们集成到传统交流接触器的内部，制造成一体化的、外观悦目的节电型交流接触器。这一点，现有技术均望尘莫及、难以做到；

3、可靠：电子产品的可靠性与所用的电子器件的数量成反比，价格与所用的电子器件的数量成正比。所用的电子器件越多，电子线路越复杂，就意味着可靠性越低、价格越高。本发明仅用三个电子器件，而且都是强电用的不怕电磁干扰的功率型器件，因此，不但成本低，而且可靠性极高；

4、延寿：一台传统的CJX2交流接触器、一台用本发明的“变频单元”改造的CJX2交流接触器，在室温为25°C的同一地点同时运行24小时后，前者表面的温度已超60°C，摸之烫手；后者，表面的温度仍为室温，手模之甚至有凉的感觉，使发明人都感意外。温升是电子、电器产品的大敌，温升越高，产品的使用寿命就越短，反之，使用寿命就可延长。因此，本发明具有延长产品使用寿命的“延寿”功能；

5、快速：本发明的“触发电阻R”强制设定变频式节电交流接触器较高的“吸合电压”u1，因此，本发明吸合动作强劲有力、声音清脆、吸合速度快。本发明快速吸合的优点，可以减少触头的电弧、防止触头烧灼失效，对保护触头、延长接触器寿命具有重要的作用。

7、节电：温升低，是节电的直观表现；在以下的“具体实施方式”中，还将在理论上阐述本发明节能的原因；实测结果也表明，本发明视在功率的节电效率大于85℅。

传统交流接触器吸持后，根据大小类型每只功耗为十几到一、二百伏安。一只接触器的功耗是微不足道的，但是，把全国在线运行的接触器的功耗加起来，数量就惊人了。2010年，全国销售交流接触器约8000万只，至2010年年底，全国约有8亿只交流接触器在运行，按每只交流接触器每天吸持8小时、每只的平均吸持功耗20VA、励磁线圈的功率因素0.5计算，此8亿只交流接触器一天的耗电量达6400万kwh。如果此8亿只交流接触器均用本发明改造，性能提升后，即使节电效率按60℅计算，改造提升后，一天也可节电3840万kwh，一年可节电140亿kh，相当于长江三峡发电站一个季度的发电量。由此可见，推广应用本发明，可以产生巨大的节电效益。

附图说明

图1为传统交流接触器的工作原理图；

图2为本发明变频单元的原理方框图；

图3为本发明变频单元的电路原理图；

图4-A为阻尼振荡之电压u_L的波形图；

图4-B为AC电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的实施方式。

图2为本发明变频单元的原理方框图，图3本发明变频单元的电路原理图。图2、图3中：虚线方框100为本发明的变频单元，其为具有两个输入端即N1与N2端、两个输出端即P1与P2端的四端口网络；所述的变频单元100中的101为压控开关电路、102为储能电路；L为传统交流接触器中的励磁线圈、A1、A2为其两个连接端口；I₀为充电电流、E为公共端。

N1端、压控开关电路101、P1端、储能电路102、P2端、N2端依次串联后组成所述的变频单元100；所述的变频单元100的输入端N1、N2端分别与AC电压的S1、S2端相连接，输出端P1、P2端分别与传统交流接触器中的励磁线圈L的A1、A2端相连接；所述的P2端、储能电路102的一端、A2端、N2端及S2端均与公共端E相连接。

所述的AC电压的S1端、S2端可以互易连接端口，所述的励磁线圈之A1端、A2端也可以互易连接端口。

再结合图3：变频单元100中的压控开关电路101由单向晶闸管SCR及触发电阻R构成；储能电路102由储能电容C构成，并且，触发电阻R的一端接单向晶闸管SCR的阳极A，另一端接单向晶闸管SCR的控制极G；单向晶闸管SCR的阳极A接所述的变频单元100的输入端N1端、阴极K接变频单元100的输出端P1端；储能电容C与传统交流接触器中的励磁线圈L相并联，其一端接变频单元100的输出端P1端、另一端接变频单元100的输出端P2端。

下面结合附图阐述本发明的工作过程：

结合图3、图4-A、图4-B：从S1、S2端输入的AC电压的数学表达式为：

u=UmSin（2πft＋φ）

上式中：u为AC电压的瞬时值，Um为AC电压的振幅值，f为AC电压的频率，φ为AC电压的初相角。

为简便说明，现假设初相角φ=0，则AC电压的瞬时值u的表达式为：

u=UmSin2πft

其波形如图4-B所示，图中，T为AC电压的周期。

t=0时，AC电压接通，此时，由于AC电压接通前，储能电容C和励磁线圈L放电均已结束，故励磁线圈L两端的电压（即变频单元100的输出电压）u_L=0。在0～t1的时域内，单向晶闸管SCR截止，等效为开路，充电电流I₀＝0，变频单元100的输出电压u_L=0；t=t1时，单向晶闸管SCR导通，等效为近似短路，变频单元100的输出电压u_L≈u1=UmSin2πft1，该电压u_L施加在储能电容C的两端，其开始充电储能；结合图1、图3：由于电压u_L作用，励磁线圈L产生励磁电流I_L，动铁芯、静铁芯吸合，本发明进入“吸持”状态；分析至此，可以得出结论：变频单元100对随机接通的AC电压具有自动鉴别的功能：当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft＜u1时，所述的变频单元100输出的电压u_L=0；当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft≥u1时，其输出的电压u_L ≥u1。t=t2时，由于u_L＝u_Lm≈Um，单向晶闸管SCR阳极A、阴极K之间的压降→0，故充电电流I₀→0、小于单向晶闸管SCR的“维持电流”，导致单向晶闸管SCR关断；

由单向晶闸管的工作原理可知：

1、触发电阻R的阻值既决定了单向晶闸管SCR开始导通的时刻t1，也决定了单向晶闸管SCR的导通角Q，当触发电阻R的阻值变小时，t1提前，即单向晶闸管SCR提前导通、其导通角Q随之变大；反之，当触发电阻R的阻值变大时，t1推后，即单向晶闸管SCR推后导通、其导通角Q也随之变小。

2、触发电阻R的阻值决定了单向晶闸管SCR开始导通时的AC电压的瞬时值u1，当触发电阻R的阻值变小时，所述的AC电压的瞬时值u1随之减小；相反，当触发电阻R的阻值变大时，所述的AC电压的瞬时值u1也随之变大。

通过上述分析可以得出结论：调整触发电阻R为合适的阻值，可使本发明获得足够高的、令动铁芯强劲吸合的“吸合电压”。

在t2～t3的时域内，单向晶闸管SCR截止，等效为开路。在此t2～t3的时域内，由于储能电容C和励磁线圈L均储有电能，因此，它们作图4-A所表示的“阻尼振荡”（图中E1、E2为阻尼振荡的包络线），其周期Tb、频率fb分别为：

Tb＝2 fb＝1／T＝1╱2 _{。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。}(1)

本发明称此由频率为f的AC电压转变为频率为fb阻尼振荡的过程为“变频”过程。在吸持阶段，励磁线圈L上的作用电压即为变频后的阻尼振荡电压（以下简称“变频吸持电压”）。

时，单向晶闸管SCR再次导通，AC电压对储能电容C“补能充电”。

之后各时间段，本发明的工作过程与此前相应时间段的工作过程相似，这里不再重复叙述。

励磁线圈L的电感量确定后，由（1）式可知：储能电容C的电容值既决定了所述的阻尼振荡的频率fb也决定了其包络线的斜率，当储能电容C的电容值增大时、阻尼振荡的频率fb降低、但其包络线的斜率减小；反之，当储能电容C的电容值减小时、阻尼振荡的频率fb升高、其包络线的斜率增大。

再结合图4-A，本领域的技术人员不难理解：

1、阻尼振荡之包络线的斜率决定了所述的阻尼振荡在相关的时域（即t2～t3时域）的平均功率，包络线的斜率越大，所述的平均功率越小；

2、励磁线圈L的电感量确定后，储能电容C的电容值决定了阻尼振荡之包络线的斜率，储能电容C的电容值越小，所述的包络线的斜率越大。

3、综合调整储能电容C为合适的电容值，可使本发明获得“平均功率及包络线斜率”均合适的、既能“可靠吸持”又能节约电能的阻尼振荡电压即“变频吸持电压”。

综上所述，可得出本发明的以下特征：

1、所述的变频单元对随机接通的AC电压具有自动鉴别的功能：当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft＜u1时，其输出的电压u_L=0；当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft≥u1时，其输出的电压u_L ≥u1。

2、所述的单向晶闸管SCR开始导通的时刻t1及导通角Q由触发电阻R的阻值决定：触发电阻R的阻值变小时，所述的t1提前、所述的导通角Q随之变大；反之，触发电阻R的阻值变大时，所述的t1推后，所述的导通角Q也随之变小。

3、所述的单向晶闸管SCR开始导通时的AC电压的瞬时值u1与触发电阻R的阻值直接相关：触发电阻R的阻值变小时，所述的AC电压的瞬时值u1随之减小；相反，触发电阻R的阻值变大时，所述的AC电压的瞬时值u1随之变大。

4、所述的单向晶闸管SCR导通时，所述的储能电容C、励磁线圈L充电储能；

5、在单向晶闸管SCR关断的时域内，储能电容C、励磁线圈L发生频率为fb的阻尼振荡；

6、所述的阻尼振荡的频率fb与储能电容C的电容值直接相关：储能电容C的电容值增大时、阻尼振荡的频率fb降低；反之，储能电容C的电容值减小时、阻尼振荡的频率fb升高。

7、所述的阻尼振荡的包络线的斜率与储能电容C的电容值直接相关：储能电容C的电容值增大时，所述的包络线的斜率减小；反之，储能电容C的电容值减小时，所述的包络线的斜率增大。

8、所述的阻尼振荡在相关时域的平均功率与储能电容C的电容值直接相关：储能电容C的电容值越大，所述的平均功率也越大；反之，储能电容C的电容值越小，所述的平均功率也越小。

本发明与传统交流接触器的对照分析：

一、吸合

1、本发明选择了具有合适阻值的触发电阻R，使t=t1时刻，即输入电压u1足够高、励磁线圈L产生的磁力足够强、足以强有力地快速地吸合铁芯时，单向晶闸管SCR才导通，否则就拒绝工作而作等待，直到输入电压的值升至设定值u1时，本发明才猛烈地吸合铁芯。

本发明的优点是：如前所述，其变频单元100对随机接通的AC电压具有自动鉴别的功能：当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft＜u1时，其输出的电压u_L=0；当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft≥u1时，其输出的电压u_L ≥u1、換言之，无论AC电压何时接通，本发明的吸合电压均≥u1，即均可保证接触器强有力地快速地吸合。

本发明的此特性是极重要的。业内人士均周知：动铁芯吸合越干脆越快速，触头拉电弧放电的时间就越短、触头灼伤的可能性就越小、交流接触器的使用寿命就越长久。此特性对大功率高价位的交流接触器尤显珍贵。

2、严格地讲，本发明与传统交流接触器的吸合电压都是随机的，随AC电压接通时刻的交流瞬时值不同而不同。前已述，本发明的优点是：其变频单元100对对随机接通的AC电压具有自动鉴别的功能：当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft＜u1时，其输出的电压u_L=0；当AC电压的瞬时值u=UmSin2πft≥u1时，其输出的电压≥u1、換言之，无论AC电压何时接通，本发明的吸合电压均≥u1，即均可保证接触器强有力地快速地吸合。

传统交流接触器则不然，其对随机接通的AC电压无鉴别的功能，全凭“运气”。运气好，AC电压在u=UmSin2πft=Um时接通，则强有力地吸合；而大部份时间则是“运气不好”。设用于克服复位弹簧弹力的最低励磁电压（即最低吸合电压）为u=UmSin2πft=u0则：

（1）、若AC电压在u=u0时接通，其就勉强而无力地吸合；

（2）、若AC电压在u＜u0时接通，其就白白地耗电而不能吸合，一直耗电至AC电压的瞬时值上升至u=u0时才勉强而无力地吸合。

这就是传统交流接触器尤其是大功率高价位的传统交流接触器的触头常烧坏的原因之一，也是传统交流接触器耗电高、温升高的原因之一。

二、噪声

1、传统交流接触器在吸持阶段，输入到励磁线圏中的AC电压在“过零”（AC电压由正半周向负半周或负半周向正半周过渡的“过零点”）时，零点附近的瞬时电压u＜u0（前已述u0为用于克服复位弹簧弹力的最低励磁电压），且励磁线圈储存的电能耗尽、励磁电流換向时，磁力小于复位弹簧的弹力，动铁芯将离开静铁芯，但其刚离开很小的－段距离时，AC电压的瞬时值u已上升为u＞u0，于是离开的动铁芯重新被磁力拉回、动、静铁芯重新吸合。在此过程中，动、静铁芯中的硅钢片会产生频率为100Hz（50Hz交流电）或120Hz（60Hz交流电）的机械振动噪声。

本发明在吸持阶段的作用电压为阻尼振荡电压（即前述的“变频吸持电压”），由于所述的变频吸持电压之周期Tb较短、频率fb较高，因此，其“过零”的时间较短。而动铁芯由于有惯性，在变频吸持电压较短的“过零”时间内，其来不及离开静铁芯，其还未离开静铁芯，阻尼振荡电压又施加在励磁线圈L上了，故“来不及”产生“过零”机械振动噪声。

简言之：既由于阻尼振荡电压的频率较高也由于动铁芯有惯性，因此，本发明的机械振动噪声较小。

三、耗电

1、AC电压在传统交流接触器中，其全时域均通电；本发明则为：

（1）、在AC电压的负半周，由于单向晶闸管SCR处于关断状态，故等效为AC电压被关断而不通电。

（2）、结合图4-A、图4-B：在AC电压的正半周，本发明的导通角Q小于90°，使本发明更进－步地省电；

2、传统交流接触器的励磁线圈为感性器件，功率因素低，有附加的线路损耗。本发明在导通角之外的时域，单向晶闸管SCR均截止，储能电容C和励磁线圈L充电时所得的能量全被“锁”在内部，与AC电源间无能量交換，功率因素→1，因此，不存在因功率因素低而附加的线路损耗。

3、传统交流接触器以AC电压为吸持电源，吸持功率相对较大；本发明则以阻尼振荡电压为吸持电压，吸持功率相对较小。

下面，以触发电阻R取43KΩ、单向晶闸管SCR取BT151-500R、储能电容C取0.47μf、传统交流接触器取CJX2为例，并按图3的电路结构来制成实验样机，通过实验测试，采用本发明的变频单元的变频式节能接触器的实测功耗为1.54w；而改造前的传统交流接触器CJX2的功耗为10.45w。按此计算，本发明的节电效率达85.2℅。

综上所述，本发明中单向晶闸管SCR、触发电阻R、储能电容C三只元件巧妙地、协调一致地工作，使本发明用以下简单方法实现了以下的重要功能：

1、调整触发电阻R的值，获得足够高的“吸合电压u1”，使本发明“强力吸合”；

2、调整储能电容C的值，获得合适的“变频吸持电压”，使本发明既“可靠吸持”又节电。

以上阐述了本发明的技术方案，一切不脱离本发明的技术方案之实质的技术替代，都应在本发明的权利要求的范围內。

Claims

1.一种用于交流接触器的变频单元，其特征在于：所述的变频单元为四端口网络，其由第一输入端(N1)、压控开关电路、第一输出端(P1)、储能电路、第二输出端(P2)、第二输入端(N2)依次串联后组成；所述的变频单元的第一输入端(N1)、第二输入端(N2)分别与AC电压的第一端(S1)、第二端(S2)相连接,第一输出端(P1)、第二输出端(P2)分别与交流接触器中的励磁线圈(L)的第一端(A1)、第二端(A2)相连接；所述变频单元的所述的第二输出端(P2)、储能电路的一端、励磁线圈(L)的第二端(A2)及第二输入端(N2)还与公共端(E)相连接；

所述变频单元仅由三个元件构成，该三个元件分别为单向晶闸管(SCR)、触发电阻(R)以及储能电容器(C)；其中，

单向晶闸管(SCR)及触发电阻(R)构成所述压控开关电路，所述触发电阻(R)的一端连接单向晶闸管(SCR)的阳极(A)，另一端连接单向晶闸管(SCR)的控制极(G)；单向晶闸管(SCR)的阳极(A)与阴极(K)分别连接第一输入端(N1)与第一输出端(P1)；储能电容器(C)构成所述储能电路，该储能电容器(C)与励磁线圈(L)并联连接，所述励磁线圈(L)的一端(A1)直接连接单向晶闸管(SCR)的阴极(K)，另一端(A2)直接连接公共端(E)；

所述触发电阻(R)是阻值可调的电阻器，其阻值调节范围是33kΩ至51kΩ；所述储能电容器(C)是电容值可调的电容器，其电容值的调节范围是0.3μf至0.6μf。

2.根据权利要求1所述的变频单元，其特征在于：所述的AC电压的第一端(S1)与第二端(S2)可以互易连接端口，所述的励磁线圈的第一端(A1)与第二端(A2)端可以互易连接端口。