CN103971991A

CN103971991A - 一种外接的接触器节能装置

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Publication number: CN103971991A
Application number: CN201410181381.8A
Authority: CN
Inventors: 袁为银
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103971991B

Abstract

一种外接的接触器节能装置，包括主回路和控制回路，控制回路包括控制回路接入电源、接触器线圈回路、可调电阻回路、时间继电器，控制回路接入电源包括控制电源，零线N，控制回路断路器；接触器线圈回路包括断路器辅助接点，控制信号接点，时间继电器的得电延时打开接点，接触器线圈，断路器辅助接点与控制回路断路器连接后接在控制电源上火线上，控制信号接点与断路器辅助接点连接，得电延时打开接点与控制信号接点连接；可调电阻回路由时间继电器的得电瞬时闭合接点、可调电阻组成；得电瞬时闭合接点与可调电阻串联连接后再与得电延时打开接点并联连接。本发明不改造原有接触器，采用时间继电器及可调电阻相结合，投资省，环保，节约电能。

Description

一种外接的接触器节能装置

技术领域

本发明涉及工业及民用的供电及控制领域，具体涉及一种外接的接触器节能装置，用于动力供电回路中的电气元件即接触器的节能。

背景技术

接触器广范应用于工业及民用电领域，大量用电设备(如电动机)供电主回路的闭合与断开主要是靠接触器。当接触器闭合时，电网给设备供电，接触器失电时，设备供电断开。接触器从原理上看主要由二部分组成，线圈及主触头系统，还有框架部分，当接触器的线圈通过控制回路得电时，由于电磁力的作用，主触头闭合，供电主回路因主触头闭合而通电，设备通电运行。由于接触器数量实际存在巨大，且接触器的线圈长期得电，耗电量也相当大，特别是大型接触器耗电更为明显，因此节能是一个共同面临的很现实的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有接触器的线圈长期得电而耗电量大的不足，提供一种外接的接触器节能装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种外接的接触器节能装置，包括主回路和控制回路，所述主回路包括三相进线1L1、1L2、1L3，零线N，断路器Q11，接触器主触头K11.1，断路器Q11分别与三相进线1L1、1L2、1L3的每一相连接，接触器主触头K11.1与断路器Q11连接后接至用电设备；所述控制回路包括控制回路接入电源、接触器线圈回路、可调电阻回路、时间继电器，所述控制回路接入电源包括控制电源1L3.1，零线N，控制回路断路器Q12，控制电源1L3.1引自三相进线的1L3相，控制回路断路器Q12与控制电源1L3.1、零线N连接；所述接触器线圈回路包括断路器辅助接点Q11.1，控制信号接点K21，时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1，接触器线圈K11，断路器辅助接点Q11.1与控制回路断路器Q12连接后接在控制电源1L3.1的火线上，控制信号接点K21与断路器辅助接点Q11.1连接，时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1与控制信号接点K21连接，接触器线圈K11的一端与得电延时打开接点K12.1连接、另一端与控制回路断路器Q12连接后接在零线N上；所述可调电阻回路由时间继电器K12的得电瞬时闭合接点K12.2、可调电阻Rt组成，时间继电器K12的得电瞬时闭合接点K12.2与可调电阻Rt串联连接后再与时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1并联连接；所述时间继电器K12的一端与控制信号接点K21、得电延时打开接点K12.1之间的节点相连，时间继电器K12的另一端与控制回路断路器Q12连接后接在零线N上。

按上述方案，所述可调电阻Rt为电位器，Rt最大值为4.7KΩ。

按上述方案，所述时间继电器K12为小型时间继电器。

按上述方案，所述时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1的得电延时时间设定为3s。

本发明的工作原理：采用时间继电器的得电延时断开接点，此接点与接触器线圈串联，当外部的控制信号接通时(即合闸信号)，接触器线圈能同时得电，主触头闭合，设备得电运行；同时采用时间继电器的得电瞬时闭合接点与电位器串联后形成的回路与延时断开接点并联，当得电延时断开接点在几秒钟(如3s)断开后，电流自动切换到续流旁路(得电瞬时闭合接点与可调电阻的串联回路)，接触器线圈通过续流旁路保持供电，主触头维持闭合，设备不断电持续运行。由于接触器线圈电能消耗方面的特点，即得电闭合动作的短时间要求电压电流大，在得电闭合动作完成后，维持吸合的电压电流相比得电闭合动作小的特点，采用了可调电阻(电位器)，引入后与接触器线圈串联，调节可调电阻(电位器)到某个电阻值，减小通过接触器线圈的电流，使接触器维持吸合不断电，达到节能运行效果。

首先手动设定可调电阻Rt＝0Ω，当控制信号接点K21闭合时，控制回路得电，得电瞬时闭合接点K12.2闭合，接触器线圈回路和可调电阻回路得电，接触器线圈K11及时间继电器K12得电，3秒后，得电延时打开接点K12.1断开，接触器线圈K11通过可调电阻回路电流维持供电，接触器主触头K11.1保持吸合，用电设备供电得到维持。然后，手动调节可调电阻Rt，缓慢增大其电阻值，可调电阻回路电流会逐步减少，由于调节Rt的电阻有一个最大的临界值Rc，故小于此临界值Rc的电阻值为合适选择，大于此临界值，则电磁力不能维持接触器主触头K11.1的吸持，接触器主触头K11.1断开，主回路供电断开，用电设备不再维持供电。通电调试时需找到此合适的Rc值，经过几次可以比较准确找到。

设控制回路的进线电压值为U，接触器线圈K11的电阻为R11、感抗为X11：

1)加入可调电阻Rt之前，流过可调电阻回路的电流为

I_{2} = U / \sqrt{R_{11}^{2} + X_{11}^{2}}

2)加入可调电阻Rt(Rt>0)之后，流过可调电阻回路的电流为

I_{2}^{'} = U / \sqrt{{(R_{t} + R_{11})}^{2 +} X_{11}^{2}}

由上述两式可得：I′₂<I₂

控制回路总的功率为二部分之和：Sj＝SII+S12，其中Sj为总的功率，SII为可调电阻Rt消耗的功率与接触器线圈K11消耗的功率之和，S12为小型时间继电器K12消耗的功率。

由于S12值很小、相比接触器线圈K11消耗的功率，此部分可以忽略不计，因此Sj≈SII，而SII＝U*I′₂，故Sj≈U*I′₂，由于U为定值，电流I′₂相对不接可调电阻Rt变小，总的消耗功率Sj也会较接触器线圈K11直接接入控制回路消耗的功率要小，达到省电节能的目的。

当外部的控制信号断开即控制信号接点K21断开后，控制回路失电，接触器线圈K11及小型时间继电器K12失电，所有接点能够自动复位，用电设备断电停运，等待下一次的投入。当外部的控制信号再次闭合时，接触器节能装置的回路能够再次按照设计程序：得电延时打开接点K12.1通电，接触器线圈K11得电，同时得电瞬时闭合接点K12.2闭合，几秒后，得电延时打开接点K12.1断开，得电瞬时闭合接点K12.2与可调电阻Rt串联续流，维持接触器线圈K11得电及接触器主触头K11.1闭合，如此反复控制断电及得电操作，都能够可靠动作。Rc的值只需在初始时人工找到即可，系统投运以后，就无需再作设定。

本发明具有以下有益效果：在结构上不拆解不改造因而不破坏原有接触器，采用时间继电器及电位器相结合的方案，是一种完全外接的节能装置；可以广泛用于供电控制领域，投资省，环保，节约电能。

附图说明

图1是本发明外接的接触器节能装置的整体电路结构示意图；

图2是本发明控制回路中的双点画线框内的元件组成及接线图；

图3是本发明外接的接触器节能装置的装置盒的外形图；

图4是本发明装置盒外形图的盒门面板布置图；

图5是本发明装置盒外形图的盒下视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图2所示，本发明所述的外接的接触器节能装置，为外接在接触器上的电路，所接入的电路包括主回路和控制回路，所述主回路包括三相进线1L1、1L2、1L3，零线N，断路器Q11，接触器主触头K11.1，断路器Q11分别与三相进线1L1、1L2、1L3的每一相连接，接触器主触头K11.1与断路器Q11连接后接至用电设备；所述控制回路包括控制回路接入电源、接触器线圈回路、可调电阻回路、时间继电器，所述控制回路接入电源包括控制电源1L3.1，零线N，控制回路断路器Q12，控制电源1L3.1引自三相进线的1L3相，控制回路断路器Q12与控制电源1L3.1、零线N连接；所述接触器线圈回路包括断路器辅助接点Q11.1，控制信号接点K21，时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1，接触器线圈K11，断路器辅助接点Q11.1与控制回路断路器Q12连接后接在控制电源1L3.1的火线上，控制信号接点K21与断路器辅助接点Q11.1连接(用于设备供电或失电控制，可以是系统外部引入的接点也可以是合分组合按钮)，时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1与控制信号接点K21连接(时间继电器K12的得电延时时间人工可调，本实施例设为3s)，接触器线圈K11的一端与得电延时打开接点K12.1连接、另一端与控制回路断路器Q12连接后接在零线N上；所述可调电阻回路由时间继电器K12的得电瞬时闭合接点K12.2、可调电阻Rt组成，时间继电器K12的得电瞬时闭合接点K12.2与可调电阻Rt串联连接后再与时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1并联连接；所述时间继电器K12的一端与控制信号接点K21、得电延时打开接点K12.1之间的节点相连，时间继电器K12的另一端与控制回路断路器Q12连接后接在零线N上。

所述可调电阻Rt为电位器，Rt最大值为4.7KΩ。

所述时间继电器K12为小型时间继电器(含线圈)。

首先手动设定可调电阻Rt＝0Ω，当控制信号接点K21闭合时，控制回路得电，得电瞬时闭合接点K12.2闭合，接触器线圈回路(图2中回路I)和可调电阻回路(图2中回路II)得电，接触器线圈K11及时间继电器K12得电(K11通过回路I及回路II二路电流供电)，3秒后，得电延时打开接点K12.1断开，接触器线圈K11通过可调电阻回路(回路II)电流维持供电，接触器主触头K11.1保持吸合，用电设备供电得到维持。然后，手动调节可调电阻Rt，缓慢增大其电阻值，可调电阻回路(回路II)电流会逐步减少，由于调节Rt的电阻有一个最大的临界值Rc，故小于此临界值Rc的电阻值为合适选择，大于此临界值，则电磁力不能维持接触器主触头K11.1的吸持，接触器主触头K11.1断开，主回路供电断开，用电设备不再维持供电。通电调试时需找到此合适的Rc值，经过几次可以比较准确找到。

控制回路总的功率为二部分之和：Sj＝SII+S12，其中Sj为总的功率，SII为可调电阻Rt(电位器)消耗的功率与接触器线圈K11消耗的功率之和，S12为小型时间继电器K12消耗的功率。由于S12值很小、相比接触器线圈K11消耗的功率，此部分可以忽略不计，因此Sj≈SII，而SII＝U*I′₂，故Sj≈U*I′₂，由于U为定值，电流I′₂相对不接可调电阻Rt变小，总的消耗功率Sj也会较接触器线圈K11直接接入控制回路消耗的功率要小，达到省电节能的目的。

参照图3～图5所示的外接的接触器节能装置的装置盒，装置盒为1.0mm钢板制作方形盒，结构上由盒体及门二部分组成，外形尺寸为长*宽*深＝100*100*60mm；盒内底板上安装时间继电器K12及5个外接端子(实际使用3个，预留2个)见图3；内部控制接线采用RV1.5mm²的软线；盒门上打孔安装电位器，电位器调节杆上配塑料旋钮，见图4；内部接线包括到端子的接线全部接好；盒的下部有1个φ12mm的敲落孔B，供外接控制线，见图5。该节能装置盒可以通过安装孔A安装到电气设备柜的安装条架上，可以安装在电气柜内正面也可以安装在电气柜内反面。

该装置盒可以应用于新建的工程，直接将该装置盒安装到电气柜内，按照图1的原理图接到用电设备控制回路中即可；对于已经投运的工程，也可以对原有控制回路作小的改造接线。该装置接线简单，直接嵌入到接触器线圈K11的前端即可，因而不会对较复杂的控制线路逻辑产生不利的影响。

在调试过程中，通电前，只需将可调电阻Rt(电位器)调到最小值0，然后将控制回路及主回路得电，接触器主触头K11.1吸合，手动将可调电阻Rt(电位器)缓慢调大，直到接触器主触头K11.1掉电，主回路断开为止，记下此时可调电阻Rt(电位器)塑料旋钮指标线的位置，反复几次，直到稳定，以电阻值最小的位置为准，则将此电阻值定为临界电阻Rc，将Rt最终的运行位置定在小于Rc的位置即可。投运后，无论用电设备通电及断电都无需再去调节。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims

1.一种外接的接触器节能装置，其特征在于：包括主回路和控制回路，所述主回路包括三相进线1L1、1L2、1L3，零线N，断路器Q11，接触器主触头K11.1，断路器Q11分别与三相进线1L1、1L2、1L3的每一相连接，接触器主触头K11.1与断路器Q11连接后接至用电设备；所述控制回路包括控制回路接入电源、接触器线圈回路、可调电阻回路、时间继电器，所述控制回路接入电源包括控制电源1L3.1，零线N，控制回路断路器Q12，控制电源1L3.1引自三相进线的1L3相，控制回路断路器Q12与控制电源1L3.1、零线N连接；所述接触器线圈回路包括断路器辅助接点Q11.1，控制信号接点K21，时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1，接触器线圈K11，断路器辅助接点Q11.1与控制回路断路器Q12连接后接在控制电源1L3.1的火线上，控制信号接点K21与断路器辅助接点Q11.1连接，时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1与控制信号接点K21连接，接触器线圈K11的一端与得电延时打开接点K12.1连接、另一端与控制回路断路器Q12连接后接在零线N上；所述可调电阻回路由时间继电器K12的得电瞬时闭合接点K12.2、可调电阻Rt组成，时间继电器K12的得电瞬时闭合接点K12.2与可调电阻Rt串联连接后再与时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1并联连接；所述时间继电器K12的一端与控制信号接点K21、得电延时打开接点K12.1之间的节点相连，时间继电器K12的另一端与控制回路断路器Q12连接后接在零线N上。

2.根据权利要求1所述的外接的接触器节能装置，其特征在于：所述可调电阻Rt为电位器，Rt最大值为4.7KΩ。

3.根据权利要求1所述的外接的接触器节能装置，其特征在于：所述时间继电器K12为小型时间继电器。

4.根据权利要求1或3所述的外接的接触器节能装置，其特征在于：所述时间继电器K12的得电延时打开接点K12.1的得电延时时间设定为3s。