CN102737913A

CN102737913A - 电磁系统的节能装置及包括该节能装置的电磁系统

Info

Publication number: CN102737913A
Application number: CN2012102414375A
Authority: CN
Inventors: 黄世泽; 朱谅; 杨佰传; 屠瑜权
Original assignee: ZHEJIANG ZHONGKAI ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG ZHONGKAI ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102737913B

Abstract

本发明涉及一种电磁系统的节能装置及包括该节能装置的电磁系统，其中的节能装置包括可控硅控制单元，其输入端接交流电源，包括相互串联的至少一个第二可变电阻VR2和一个第七电容C7，调节第二可变电阻VR2的阻值控制第七电容C7具有不同的充放电时间，电容的不同充放电时间改变可控硅SCR的触发脉冲移相角度的大小进而改变可控硅SCR的导通角大小。通过调整第二可变电阻VR2的阻值，可获得不同的吸合电压和不同的保持电压，适用于不同的电磁系统，通用性大大增强。

Description

电磁系统的节能装置及包括该节能装置的电磁系统

技术领域

本发明涉及接触器技术领域，具体是一种电磁系统的节能装置及包括该节能装置的电磁系统。

背景技术

交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路中，它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，交流接触器主要有四部分组成:(1)电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。

传统接触器的合闸保持是靠合闸线圈通电产生电磁力来克服分闸弹簧来实现的，一旦电流变小使产生的电磁力不足以克服弹簧的反作用力，接触器就不能保持合闸状态，所以，传统交流接触器的合闸保持是必须靠线圈持续不断的通电来维持的，这个电流从数十到数千毫安。而永磁交流接触器合闸保持依靠的是永磁力，而不需要线圈通过电流产生电磁力来进行合闸保持，只有电子模块的0.8mA—1.5mA的工作电流，因而，能最大限度地节约电能，节电率高达99.8%以上。

对比文件CN102347166A公开了一种无声节电式交流接触器的工作方法，包括如下步骤，桥式整流电路得电时，迟张振荡器启动并以较高的频率振荡，迟张振荡器中的双基管二极管的第二基极输出的脉冲信号在第六电阻上输出并加载到可控硅的控制极上，并使可控硅的导通角处于最大状态，吸引线圈所在回路直流电流处于最大值，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时，电阻应变片的阻值瞬间变大，从而加大了迟张振荡器中的RC电路的充放电时间常数，减少了电容的充电电流，促使迟张振荡器降低振荡频率，并使可控硅的导通角度处于最小状态，吸引线圈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。

但由于电磁系统参数决定了电器的吸合特性，且根据不同产品，电磁系统参数都需要变动，因此上述专利文献中公开的固定吸合电压和保持电压的节电装置通用性差。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有电磁继电器节电装置吸合电压和保持电压固定带来的通用性差的技术问题，提供一种电磁系统的节能装置及包括该节能装置的电磁系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种电磁系统的节能装置，包括：

可控硅控制单元，其输入端接交流电源，包括相互串联的至少一个第二可变电阻VR2和一个第七电容C7，调节第二可变电阻VR2的阻值控制第七电容C7具有不同的充放电时间，电容的不同充放电时间改变可控硅SCR的触发脉冲移相角度的大小进而改变可控硅SCR的导通角大小；

整流单元，其输入端接可控硅控制单元的输出端，用于将交流电调整为脉动的直流电并输出，所述整流单元的输出端构成节能装置的输出端，输出直流电流；

AC/DC变换单元，其输入端与所述可控硅控制单元的输入端并联，共同接交流电源，用于将交流电变为直流电输出；

延时单元，其输入端与AC/DC变换单元的输出端相连，累积电压到预定值时导通；

继电器驱动单元，其输入端与延时单元的输出端相连，在延时单元导通时控制继电器触点转换发出信号；其输出端与可控硅控制电路的控制端相连。

所述延时单元包括第一电阻R1、第一可变电阻VR1、第六电容C6、第一稳压管Z1；第一电阻R1、第一可变电阻VR1与第六电容C6顺次串联，第一电阻R1不与第一可变电阻VR1直接相连的一端构成所述延时单元的输入端；第六电容C6的正极和第一可变电阻VR1相连且它们的连接点与第一稳压管Z1的阳极相连，第一稳压管Z1的阴极构成所述延时单元的输出端；所述第六电容C6的负极接地。

可控硅控制单元还包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三可变电阻VR3、第二稳压管Z2、可控硅SCR；其中，第二电阻R2、第二可变电阻VR2、第三电阻R 3、第三可变电阻VR3和第七电容C7依次串联，第二电阻R2不直接与第二可变电阻VR2相连的一端与可控硅SCR阳极相连且它们的连接点构成可控硅控制单元的输出端；可控硅SCR的阴极与第七电容C7的负极相连并接地；所述第二稳压管Z2一端与可控硅SCR的控制极相连，另一端连接在第七电容C7的正极和第三可变电阻VR3相连的连接点上；所述第三电阻R3与第二可变电阻VR2的连接点构成可控硅控制单元的输入端。

整流单元为全波整流单元，其包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；所述的第三二极管D3的阳极和第五二极管D5的阴极相连，并共同连接于所述交流电源的输出端；所述第四二极管D4的阳极和第六二极管D6的阴极相连且它们的连接点构成所述整流单元的输入端；第三二极管D3的阴极与第四二极管D4的阴极相连且它们的连接点构成整流单元的一个输出端；所述第五二极管D5的阳极与第六二极管D6的阳极相连且它们的连接点构成整流单元的另一个输出端。

AC/DC变换单元包括：变压器T1、桥型整流器DB1、电容C2、电容C3、三端稳压器IC1、电容C4、电容C5；所述的变压器T1的一次侧构成AC/DC变换单元的输入端，二次侧与桥型整流器DB1的交流侧相连、桥型整流器DB1的输出侧与第二电容C2的正极、第三电容C3的正极相连且它们的连接点与三端稳压器IC1的输入端相连，所述三端稳压器IC1的输出端与第四电容C4的正极和第五电容C5的正极相连且它们的连接点构成AC/DC变换单元的输出端；所述第二电容C2的负极、第三电容C3的负极、第四电容C4的负极和第五电容C5的负极相连并接地。

继电器驱动单元包括：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一二极管D1和继电器RL1；所述的第一三极管Q1的基极构成继电器驱动单元的输入端，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的基极相连，第二三极管Q2的发射极与AC/DC变换单元的输出负极相连并接地；第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极相连；第一二极管D1的阴极与AC/DC变换单元的输出端的正极相连，第一二极管D1的阳极与第一三极管Q1的集电极相连；继电器RL1的控制端一端与AC/DC变换单元的正极相连，继电器RL1的控制端的另一端与第二三极管Q2的集电极相连；继电器RL1的输出电路构成继电器驱动单元的输出端。

AC/DC变换单元包括模块电源AC/DC和第一电容C1,其中，所述模块电源的输入端构成AC/DC变换单元的输入端；第一电容C1并联于模块电源的输出端之间，第一电容C1的两端构成AC/DC变换单元的输出端。

同时，提供一种使用上述任一节能装置的电磁系统。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的可控硅控制单元，其输入端接交流电源，包括相互串联的至少一个第二可变电阻VR2和一个第七电容C7，调节第二可变电阻VR2的阻值控制第七电容C7具有不同的充放电时间，电容的不同充放电时间改变可控硅SCR的触发脉冲移相角度的大小进而改变可控硅SCR的导通角大小。通过调整第二可变电阻VR2的阻值，可获得不同的吸合电压和不同的保持电压，适用于不同的电磁系统，通用性大大增强。

本发明的延时单元其输入端与AC/DC变换单元的输出端相连，累积电压到预定值时导通，获得不同的延时时间，控制电磁系统由吸合状态转为保持状态，可适用于不同的控制电器，通用性大大增强。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明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为本发明一个实施例节能装置的结构框图；

图2为本发明第一个实施例的节能装置的电路结构图；

图3本发明第一个实施例的AC/DC变换单元的电路结构图；

图4为本发明第一个实施例的延时单元和继电器驱动单元的电路结构图；

图5为本发明第一个实施例的可控硅控制单元的电路结构图；

图6为本发明第一个实施例的全波整流单元的电路结构图；

图7为本发明第二个实施例的AC/DC变换单元的电路结构图；

图8为本发明第二个实施例的延时单元和继电器驱动单元的电路结构图；

图9为本发明的第二个实施例半波整流单元的电路结构图。

具体实施方式

参见图1所示为本发明一个实施例的电磁系统的节能装置的结构框图，作为本发明一个实施例的节能装置，其包括：可控硅控制单元，其输入端接交流电源，用于调整可控硅的导通角；整流单元，其输入端接可控硅控制单元的输出端，用于将交流电调整为脉动的直流电并输出，所述整流单元的输出端构成节能装置的输出端，输出直流电流；AC/DC变换单元，其输入端与所述可控硅控制单元的输入端并联，共同接交流电源，用于将交流电变为直流电输出；延时单元，其输入端与AC/DC变换单元的输出端相连，累积电压到预定值时导通；继电器驱动单元，其输入端与延时单元的输出端相连，在延时单元导通时控制继电器触点转换发出信号；其输出端与可控硅控制电路的控制端相连。

参见图2-图6所示，为本发明一个实施例的节能装置的电路结构图，其中，所述延时单元包括第一电阻R1、第一可变电阻VR1、第六电容C6、第一稳压管Z1；第一电阻R1、第一可变电阻VR1与第六电容C6顺次串联，第一电阻R1不与第一可变电阻VR1直接相连的一端构成所述延时单元的输入端；第六电容C6的正极和第一可变电阻VR1相连且它们的连接点与第一稳压管Z1的阳极相连，第一稳压管Z1的阴极构成所述延时单元的输出端；所述第六电容C6的负极接地。

作为本发明一个实施例的继电器驱动单元，包括：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一二极管D1和继电器RL1；所述的第一三极管Q1的基极构成继电器驱动单元的输入端，第一三极管(Q1)的发射极与第二三极管Q2的基极相连，第二三极管Q2的发射极与AC/DC变换单元的直流负极相连并接地；第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极相连；第一二极管D1的阴极与AC/DC变换单元的输出端的正极相连，第一二极管D1的阳极与第一三极管Q1的集电极相连；继电器RL1的控制端一端与AC/DC变换单元的正极相连，继电器RL1的控制端的另一端与第二三极管Q2的集电极相连；继电器RL1的输出电路构成继电器驱动单元的输出端，继电器RL1的输出电路的通断由继电器RL1的控制端控制。

参见图5所示，为本发明一个实施例的可控硅控制单元，其包括第二电阻R2、第二可变电阻VR2、第三电阻R3、第三可变电阻VR3、第七电容C7、第二稳压管Z2、可控硅SCR；其中，第二电阻R2、第二可变电阻VR2、第三电阻R3、第三可变电阻VR3和第七电容C7依次串联，第二电阻R2不直接与第二可变电阻VR2相连的一端与可控硅SCR阳极相连且它们的连接点构成可控硅控制单元的输出端；可控硅SCR的阴极与第七电容C7的负极相连并接地；所述第二稳压管Z2一端与可控硅SCR的控制极相连，另一端连接在第七电容C7的正极和第三可变电阻VR3相连的连接点上；所述第三电阻R3与第二可变电阻VR2的连接点构成可控硅控制单元的输入端，所述继电器RL1的无源触点并联于第三电阻R3和第三可变电阻VR3两端，当所述继电器RL1的无源触点闭合时，所述第三电阻R3和第三可变电阻VR3被短接，当继电器RL1的无源触点断开时，所述第三电阻R3和第三可变电阻VR3被接入电路，即第二电阻R2、第二可变电阻VR2、第三电阻R3、第三可变电阻VR3和第七电容C7依次串联。

如图所示，可控硅控制电路的功能是，调整可控硅的导通角，进而通过整流电路，调节输入到电磁系统线圈的电流波形，达到降压作用。该电路通过对电容充电来实现，交流电源通过可变电阻对电容充电。当电容端电压超过稳压管导通阀值，将使IGBT导通；调整可变电阻参数，从而使得在一周期内导通角的范围，达到调节电压的作用。

当电路处于吸合状态时，取可变电阻器VR3的电阻值小一些，这样电容C7的充电时间就较快，导致加在可控硅SCR控制极SCR-G上的触发脉冲移相角度较小，使得可控硅导通角变大，输出电压变高；当电路处于保持状态时，取VR3较大的可变电阻器值，由于较大的阻值可减慢电容C7的充电时间，可控硅SCR控制极上SCR-G的触发脉冲移相角度变大，导致可控硅导通角变小，使得输出电压变低。电阻R3和可变电阻VR3，继电器的输出端相并联，在启动时候，被短接，传入到电容回路的就只有R2和VR2，IGBT较快导通，从而使得吸合电压大于保持电压。

作为本发明一个实施例的整流单元为全波整流单元，参见图6所示，其包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；所述的第三二极管D3的阳极和第五二极管D5的阴极相连，并共同连接于所述交流电源的输出端；所述第四二极管D4的阳极和第六二极管D6的阴极相连且它们的连接点构成所述整流单元的输入端，与可控硅SCR的阳极相连；第三二极管D3的阴极与第四二极管D4的阴极相连且它们的连接点构成整流单元的一个输出端；所述第五二极管D5的阳极与第六二极管D6的阳极相连且它们的连接点构成整流单元的另一个输出端。

参见图3所示，作为本发明一个实施例的AC/DC变换单元，所述AC/DC变换单元包括：变压器T1、桥型整流器DB1、电容C2、电容C3、三端稳压器IC1、电容C4、电容C5；所述的变压器T1的一次侧构成AC/DC变换单元的输入端，二次侧与桥型整流器DB1的交流侧相连、桥型整流器DB1的输出侧与第二电容C2的正极、第三电容C3的正极相连且它们的连接点与三端稳压器IC1的输入端相连，所述三端稳压器IC1的输出端与第四电容C4的正极和第五电容C5的正极相连且它们的连接点构成AC/DC变换单元的输出端；所述第二电容C2的负极、第三电容C 3的负极、第四电容C4的负极和第五电容C5的负极相连并接地。

参见图7所示，作为本发明另一个实施例的AC/DC变换单元，所述AC/DC变换单元包括：模块电源AC/DC、第一电容C1,所述模块电源的输入端构成AC/DC变换单元的输入端；第一电容C1并联于模块电源的输出端之间，第一电容C1的两端构成AC/DC变换单元的输出端，只要能实现AC/DC变换的功能即可。

参见图8所示，作为本发明延时单元的另一个实施例，所述延时单元包括时间继电器TR1和第四电阻R4。所述的时间继电器TR1输入端接直流电源，输出一端与直流电源的正极相连，另一端串接第四电阻R4与直流电源的地相连，同时与三极管Q3的基极相连，时间继电器的延时时间可调。在起动时，延时时间未到，输出触点断开，三极管Q3接收的是低电平信号。当延时时间到后，时间继电器TR1输出触点闭合，三极管Q3接收的是高电平，继电器RL1动作。作为本发明继电器驱动单元的其他实施例，所述的继电器驱动单元包括第三三极管Q3、二极管D7、继电器RL1。所述的第三三极管Q3的基极构成继电器驱动电路的输入端，第三三极管(Q1)的发射极与直流电源的地相连，第七二极管D7的阴极与AC/DC变换单元的输出端的正极相连，第七二极管D7的阳极与第三三极管Q3的集电极相连；继电器RL1的控制端一端与AC/DC变换单元的正极相连，继电器RL1的控制端的另一端与第三三极管Q3的集电极相连。当延时时间到后，第三三极管Q3的基极变为高电平，三极管导通，继电器RL1的控制端接直流电源，继电器RL1动作。

参见图9所示，作为本发明整流单元的其他实施例，所述的整流单元为半波整流电路，包括第八二极管D8；所述的第八二极管D8串接在交流电源与电磁系统之间；这样流过电磁系统的电流为半波。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种电磁系统的节能装置，其特征在于,包括：

2.根据权利要求1所述的节能装置，其特征在于：所述延时单元包括第一电阻R1、第一可变电阻VR1、第六电容C6、第一稳压管Z1；第一电阻R1、第一可变电阻VR1与第六电容C6顺次串联，第一电阻R1不与第一可变电阻VR1直接相连的一端构成所述延时单元的输入端；第六电容C6的正极和第一可变电阻VR1相连且它们的连接点与第一稳压管Z1的阳极相连，第一稳压管Z1的阴极构成所述延时单元的输出端；所述第六电容C6的负极接地。

3.根据权利要求1或2所述的节能装置，其特征在于：可控硅控制单元还包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三可变电阻VR3、第二稳压管Z2、可控硅SCR；其中，第二电阻R2、第二可变电阻VR2、第三电阻R3、第三可变电阻VR3和第七电容C7依次串联，第二电阻R2不直接与第二可变电阻VR2相连的一端与可控硅SCR阳极相连且它们的连接点构成可控硅控制单元的输出端；可控硅SCR的阴极与第七电容C7的负极相连并接地；所述第二稳压管Z2一端与可控硅SCR的控制极相连，另一端连接在第七电容C7的正极和第三可变电阻VR3相连的连接点上；所述第三电阻R3与第二可变电阻VR2的连接点构成可控硅控制单元的输入端。

4.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：整流单元为全波整流单元，其包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；所述的第三二极管D3的阳极和第五二极管D5的阴极相连，并共同连接于所述交流电源的输出端；所述第四二极管D4的阳极和第六二极管D6的阴极相连且它们的连接点构成所述整流单元的输入端；第三二极管D3的阴极与第四二极管D4的阴极相连且它们的连接点构成整流单元的一个输出端；所述第五二极管D5的阳极与第六二极管D6的阳极相连且它们的连接点构成整流单元的另一个输出端。

5.根据权利要求4所述的节能装置，其特征在于：AC/DC变换单元包括：变压器T1、桥型整流器DB1、电容C2、电容C3、三端稳压器IC1、电容C4、电容C5；所述的变压器T1的一次侧构成AC/DC变换单元的输入端，二次侧与桥型整流器DB1的交流侧相连、桥型整流器DB1的输出侧与第二电容C2的正极、第三电容C3的正极相连且它们的连接点与三端稳压器IC1的输入端相连，所述三端稳压器IC1的输出端与第四电容C4的正极和第五电容C 5的正极相连且它们的连接点构成AC/DC变换单元的输出端；所述第二电容C2的负极、第三电容C3的负极、第四电容C4的负极和第五电容C5的负极相连并接地。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的节能装置，其特征在于：继电器驱动单元包括：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一二极管D1和继电器RL1；所述的第一三极管Q1的基极构成继电器驱动单元的输入端，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的基极相连，第二三极管Q2的发射极与AC/DC变换单元的输出负极相连并接地；第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极相连；第一二极管D1的阴极与AC/DC变换单元的输出端的正极相连，第一二极管D1的阳极与第一三极管Q1的集电极相连；继电器RL1的控制端一端与AC/DC变换单元的正极相连，继电器RL1的控制端的另一端与第二三极管Q2的集电极相连；继电器RL1的输出电路构成继电器驱动单元的输出端。

7.根据权利要求4所述的节能装置，其特征在于：AC/DC变换单元包括模块电源AC/DC和第一电容C1,其中，所述模块电源的输入端构成AC/DC变换单元的输入端；第一电容C1并联于模块电源的输出端之间，第一电容C1的两端构成AC/DC变换单元的输出端。

8.一种使用如权利要求1-7任一所述节能装置的电磁系统。