CN104362041A - 交流接触器无源控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交流接触器驱动控制技术。本发明公开了一种交流接触器无源控制电路，包括第一整流器、第二整流器、第二电阻、第三电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、继电器、第四二极管、第五二极管。本发明的交流接触器无源控制电路，第一整流器输出的直流电通过继电器的常闭触点，向励磁线圈提供启动电流，其工作过程被设计成，当交流接触器上电时，第一整流器就通过继电器的常闭触点和第五二极管向励磁线圈提供启动电流，交流接触器吸合。与此同时，第二整流器输出的直流电，驱动继电器经过一段时间延迟后吸合，继电器的常闭触点分断，交流接触器转入吸持状态，吸持电流由第一整流器输出的直流电经第二电阻和第六电阻提供。

Description

交流接触器无源控制电路

技术领域

本发明涉及交流接触器驱动控制技术，特别涉及一种交流接触器无源控制电路。

背景技术

交流接触器是一种应用非常广泛的控制电器，传统的交流接触器在使用交流控制电源(Us)操控时，铁心和短路环中的磁滞损耗和涡流损耗占总能耗的90％以上，加大了电网线路上的电能损耗，缩短了接触器线圈的使用寿命。要改变这种高能耗运行状况，出路在于采用直流化铁心结构取消短路环，依靠电子电路完成交流接触器吸合至吸持过程的控制。

目前，交流接触器节能技术已经随着电子控制技术的广泛应用获得了长足发展，通过改变交流接触器励磁线圈的交流运行方式为直流吸合，直流吸持运行方式，使交流接触器的能效等级不断提高。然而，(1)通常而言交流接触器属低值易耗品，产品更换周期较短，用户对产品的价格较为敏感；(2)交流接触器运行环境较为严酷，尤其对电子控制电路有较高的抗扰动要求；(3)交流接触器规格跨度较大(常用规格为9～800A)，控制电路的通用化可以降低设计成本和制造成本，然而，一种电子控制电路要做到从小容量到大容量接触器全覆盖非常困难；(4)交流接触器产品结构已经标准化，外壳空间十分有限因此，驱动电路的小型化也是必须考虑的重要方面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种交流接触器无源控制电路，以较低的制造成本，较高的抗扰动特性达到大幅提高交流接触器运行效率和可靠性。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，交流接触器无源控制电路，其特征在于，包括第一整流器、第二整流器、第二电阻、第三电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、继电器、第四二极管、第五二极管；所述第一整流器由4只二极管连接成桥式整流电路构成，所述桥式整流电路输入端接接线端，所述桥式整流电路正极通过继电器的常闭触点与第五二极管正极和第四二极管正极连接，并通过串联的第二电阻和第六电阻与励磁线圈正端连接，所述桥式整流电路负极接地，所述第五二极管负极接励磁线圈正端，励磁线圈负端接地，所述第四二极管负极与第五电阻一端连接，第五电阻另一端连接在第三电阻和第一电容的连接端，第一电容另一端接地，所述第二整流器由第二二极管和第三二极管构成，所述第二二极管负极和第三二极管负极分别连接接线端，所述第二二极管正极和第三二极管正极与第三电阻一端连接，第三电阻另一端分别通过继电器驱动线圈和第一电容接地。

本发明的技术方案，交流接触器无源控制电路结构中，第一整流器和第二整流器共地，第一整流器采用4只二极管构成的桥式整流电路，第二整流器采用2只二极管构成全波整流电路，与第一整流器共用2只二极管，减少了二极管的数量，简化了电路设计，节约了宝贵的电路空间。第一电容既是第二整流器的滤波电容，也是继电器动作的延时电容。这些电路结构特点都大大简化了产品结构，降低了产品成本，有效节约了电路空间。

进一步的，还包括第一电阻，所述第一电阻为压敏电阻，所述压敏电阻并联在接线端。

在接线端并联压敏电阻，可以提高电路抗干扰能力，特别是对于雷电等产生的强脉冲干扰具有显著的保护作用。达到了以最小的成本投入，最简单的电路结构，提供最可靠的保护。

进一步的，所述励磁线圈两端并联有第六二极管，所述第六二极管正极接地，负极接励磁线圈正端。

励磁线圈并联二极管，可以降低接触器吸合、分断时产生的感应电动势，避免对控制电路产生干扰。

进一步的，所述常闭触点上并联有灭弧电路。

继电器常闭触点上并联灭弧电路，能够有效消除触点电弧，延长继电器使用寿命，提高交流接触器可靠性。

具体的，所述灭弧电路由第四电阻和第二电容串联构成。

电阻和电容串联构成的灭弧电路，具有结构简单，成本低廉的特点

更具体的，所述第二电容为电解电容。

采用电解电容可以在保证足够容量的条件下，降低电路元件占用的空间，有利于电路结构的小型化和降低成本。

具体的，所述第一电容为电解电容。

第一电容采用电解电容，同样可以在有限的空间布置更大容量的电容器，有利于提高第二整流器输出电压的稳定性，保证继电器可靠工作。

优选的，继电器的吸合电压值，远低于交流接触器吸合电压的下限值。

继电器的吸合电压远低于交流接触器吸合电压的下限值，可以保证输入电压处于交流接触器吸合电压的下限值时，继电器可靠吸合，断开励磁线圈启动电压，从根本上消除交流接触器触头的抖动。

进一步的，所述交流接触器无源控制电路布置在电路板上并灌封在交流接触器外壳中。

本发明的控制电路，采取了多项措施节约了电路空间，可以非常容易的灌封在交流接触器外壳中，制造出结构兼容的交流接触器产品。

推荐的，所述交流接触器无源控制电路适用于9～800A规格的交流接触器。

9A规格的交流接触器，控制电路设计难度在于安装线路板的空间狭小，而800A交流接触器的设计难度在于励磁线圈大电流起动的安全可靠性。本发明电路结构兼顾了这种差异化的技术要求及设计难度，使得采用本发明的控制电路，结构紧凑、小巧，具有较高的通用化程度，适用于9～800A全系列规格的交流接触器。

本发明的有益效果是：

1、节能环保

采用本发明控制电路的交流接触器能效标准优于国家2级能效等级，在我国近50％能源消耗用于电动机，每台电动机要配置至少1台以上的交流接触器，单台接触器节能效果并不显著，但对于接触器数以亿计的保有量来说其节能前景不可限量。

2、抗干扰

交流接触器电子化控制的难点之一在于交流接触器的使用环境，即处于强电磁条件下工作。本发明控制电路的设计，充分利用了无源电子器件抗干扰强的特性，使得产品抗扰动特性大幅提高。

3、高可靠

引发交流接触器故障的主要原因是，由于触头抖动造成触点熔焊和线圈温升过高引起线圈烧损，据相关统计上述两项占交流接触器故障总量的90％，在实际应用中只有很少的产品真正能达到其设计的电寿命。本发明的控制电路含有“门槛电压”和线圈低温升设计，使得交流接触器工作的可靠性大幅度提高。

4、低成本

在交流接触器产品主流市场，一般客户对产品的价格较为敏感，采用本发明设计的交流接触器产品能够有效地控制制造成本，对交流接触器电子化控制的推广具有至关重要的作用。

附图说明

图1是实施例电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明的交流接触器无源控制电路，第一整流器输出的直流电通过继电器的常闭触点，向励磁线圈提供启动电流，迎合了交流接触器上电即动的使用习惯。其工作过程被设计成，当交流接触器上电时，第一整流器就通过继电器的常闭触点和第五二极管向励磁线圈提供启动电流，交流接触器吸合。与此同时，第二整流器输出的直流电，驱动继电器经过一段时间延迟后吸合，继电器的常闭触点分断，交流接触器转入吸持状态，吸持电流由第一整流器输出的直流电经第二电阻和第六电阻提供。

实施例

本例交流接触器无源控制电路结构如图1所示。包括第一整流器D1、第二整流器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、继电器J1、第四二极管D4、第五二极管D5。第一电阻R1为压敏电阻，该压敏电阻并联在接线端A1和A2两端，能够对控制电路提供保护。本例第一整流器由4只二极管连接成桥式整流电路构成，桥式整流电路输入端接接线端A1和A2，桥式整流电路正极通过继电器J1的常闭触点JK1与第五二极管D5正极连接，第五二极管D5负极接励磁线圈L1正端，为励磁线圈L1提供启动电流，励磁线圈L1负端接地。桥式整流电路正极还通过第四二极管D4和第五电阻R5向第一电容C1充电，电路连接关系如图1所示，第四二极管D4负极与第五电阻R5一端连接，第五电阻R5另一端连接在第三电阻R3和第一电容C1的连接端，第一电容C1另一端接地。桥式整流电路正极连接的另一条支路是通过串联的第二电阻R2和第六电阻R6与励磁线圈L1正端连接，为励磁线圈L1的提供吸持电流，桥式整流电路负极接地。图1所示电路中，第二整流器由第二二极管D2和第三二极管D3构成，第二二极管D2负极和第三二极管D3负极分别连接接线端A1和A2，与第一整流器中的两只二极管构成全波整流电路，第二二极管D2正极和第三二极管D3正极与第三电阻R3一端连接，第三电阻另一端分别通过继电器J的驱动线圈和第一电容C1接地，为驱动线圈提供工作电流。

本发明的无源控制电路，其工作原理是，当交流电源Us上电时，经第一整流器D1、继电器J1的常闭点Jk1、二极管D5向励磁线圈L1施加启动电流，交流接触器吸合。其中，继电器J1经延时后吸合，继电器J1的常闭点Jk1分断，交流接触器转入吸持状态，吸持电流由第一整流器D1通过第二电阻R2、第六电阻R6提供。图1中，第四电阻R4与第二电容C2串联，构成常闭触点JK1的灭弧电路，能够有效延长继电器K1寿命。第五二极管D5并联在励磁线圈L1两端，用于抵抗励磁线圈L1引起的高反压冲击。

本发明的无源控制电路，继电器J1的延时时间，由电阻R3、电解电容C1组成的继电器J1延时电路控制。第二整流器输出的直流电经第三电阻R3向第一电容C1充电至继电器J1吸合电压时继电器J1吸合。图1中，第五电阻R5、第四二极管D4组成的继电器J1吸合辅助电路。其作用，一是用于调节接触器起动时输入电压Us上限电压与下限电压的吸合时间差，二是当继电器J1吸合后常闭触点JK1断开，使得继电器J1在较低电压下稳定吸持，达到省电的目的。图1所示电路，当输入电压Us处于上限值时，吸合时间为61.600ms；输入电压Us处于下限值时，吸合时间为92.800ms。这种控制方式，能够在输入电压较高时，缩短启动时间，有效降低励磁线圈发热，并能够在输入电压较低时，延长启动时间，保证交流接触器启动顺利和可靠，防止交流接触器触头抖动，其控制时间范围十分有利于交流接触器长期稳定运行。

本发明的控制电路，接线端A1和A2既可以连接交流电，也可以连接任意极性的直流电。电路参数选择上，继电器J1的吸合电压值，远低于交流接触器吸合电压的下限值，从根本上避免了传统接触器在输入电压Us处于下限时出现的反复吸合，引起主回路的触头抖动的问题。

图1电路中，第一电容C1和第二电容C2均采用电解电容，具有成本低、体积小、容量大的特点。本例控制电路可以布置在电路板上并灌封在交流接触器外壳中，适用于9～800A规格的交流接触器的控制。

本例控制电路测试显示吸持功率为5.3VA，与相同规格的国内产品吸持功率61VA，国外产品12.5VA有较大的比较优势，节能效果明显。

Claims (10)

1.交流接触器无源控制电路，其特征在于，包括第一整流器、第二整流器、第二电阻、第三电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、继电器、第四二极管、第五二极管；所述第一整流器由4只二极管连接成桥式整流电路构成，所述桥式整流电路输入端接接线端，所述桥式整流电路正极通过继电器的常闭触点与第五二极管正极和第四二极管正极连接，并通过串联的第二电阻和第六电阻与励磁线圈正端连接，所述桥式整流电路负极接地，所述第五二极管负极接励磁线圈正端，励磁线圈负端接地，所述第四二极管负极与第五电阻一端连接，第五电阻另一端连接在第三电阻和第一电容的连接端，第一电容另一端接地，所述第二整流器由第二二极管和第三二极管构成，所述第二二极管负极和第三二极管负极分别连接接线端，所述第二二极管正极和第三二极管正极与第三电阻一端连接，第三电阻另一端分别通过继电器驱动线圈和第一电容接地。

2.根据权利要求1所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，还包括第一电阻，所述第一电阻为压敏电阻，所述压敏电阻并联在接线端。

3.根据权利要求1所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述励磁线圈两端并联有第六二极管，所述第六二极管正极接地，负极接励磁线圈正端。

4.根据权利要求1所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述常闭触点上并联有灭弧电路。

5.根据权利要求4所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述灭弧电路由第四电阻和第二电容串联构成。

6.根据权利要求5所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述第二电容为电解电容。

7.根据权利要求1所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述第一电容为电解电容。

8.根据权利要求1所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述继电器的吸合电压值，远低于交流接触器吸合电压的下限值。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述交流接触器无源控制电路布置在电路板上并灌封在交流接触器外壳中。

10.根据权利要求9所述的交流接触器无源控制电路，其特征在于，所述交流接触器无源控制电路适用于9～800A规格的交流接触器。